教學(xué)設(shè)備

風(fēng)光儲(chǔ)是指風(fēng)能、太陽(yáng)能和儲(chǔ)能技術(shù)的結(jié)合體。風(fēng)光儲(chǔ)系統(tǒng)利用風(fēng)能和太陽(yáng)能這兩種可再生能源進(jìn)行發(fā)電，并通過(guò)儲(chǔ)能技術(shù)解決可再生能源發(fā)電的間歇性和波動(dòng)性問(wèn)題，以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、可靠的電力供應(yīng)。

風(fēng)光儲(chǔ)系統(tǒng)主要由風(fēng)力發(fā)電單元、光伏發(fā)電單元和能量?jī)?chǔ)存單元組成。風(fēng)能和光能是通過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏陣列進(jìn)行收集和轉(zhuǎn)換的，而儲(chǔ)能單元?jiǎng)t負(fù)責(zé)對(duì)電能進(jìn)行存儲(chǔ)和釋放，以平衡電力系統(tǒng)的供需關(guān)系。

風(fēng)光儲(chǔ)系統(tǒng)的應(yīng)用具有許多優(yōu)點(diǎn)。首先，它克服了地域和環(huán)境限制，能夠廣泛應(yīng)用于各種場(chǎng)景。其次，風(fēng)光儲(chǔ)系統(tǒng)具有投資少、輸出時(shí)間長(zhǎng)、維護(hù)成本低等特點(diǎn)，有助于降低電力系統(tǒng)的整體成本。此外，風(fēng)光儲(chǔ)系統(tǒng)還可以提高風(fēng)電和光伏發(fā)電的穩(wěn)定性和可靠性，使不穩(wěn)定的能源變得更為穩(wěn)定可靠，從而增加電網(wǎng)對(duì)可再生能源的吸收接納程度。

在電力系統(tǒng)中，風(fēng)光儲(chǔ)系統(tǒng)可以通過(guò)多種方式應(yīng)用儲(chǔ)能技術(shù)，例如采用超級(jí)電容器平抑風(fēng)電場(chǎng)功率波動(dòng)、直接控制分布式電源本身改善其輸出功率特性等。此外，風(fēng)光儲(chǔ)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)還可以充分利用風(fēng)能和光能在時(shí)間及地域上的天然互補(bǔ)性，改善整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的功率輸出特性，降低對(duì)電網(wǎng)的不利影響。

一、項(xiàng)目概述
  20KW風(fēng)光儲(chǔ)智能微網(wǎng)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)為科研創(chuàng)新理念與實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)型相結(jié)合的集風(fēng)力發(fā)電，光伏發(fā)電、數(shù)據(jù)采集等多元化“風(fēng)、光、混合新能源實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)”。
20KW風(fēng)光儲(chǔ)智能微網(wǎng)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、太陽(yáng)能電池組、追日系統(tǒng)、風(fēng)力及光伏控制系統(tǒng)主控系統(tǒng)組成的微網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。
其工作原理是風(fēng)力、光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電，并由磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能，DC/AC逆變成交流電，其系統(tǒng)本身作為一個(gè)小型的變、送電站、驅(qū)動(dòng)交流充電樁或其它供電設(shè)備。
20KW風(fēng)光儲(chǔ)智能微網(wǎng)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)會(huì)根據(jù)既定策略運(yùn)行，用電低谷時(shí)段通過(guò)光伏發(fā)電或者風(fēng)力發(fā)電向儲(chǔ)能系統(tǒng)充電，當(dāng)夜晚光伏能量不足或無(wú)風(fēng)情況下從電網(wǎng)取電來(lái)補(bǔ)充儲(chǔ)能電池的電量差，在電網(wǎng)用電高峰時(shí)段再將蓄電池電能經(jīng)變流系統(tǒng)持續(xù)向電網(wǎng)送電，形成峰谷補(bǔ)償效能，系統(tǒng)可以自動(dòng)運(yùn)行，也可自定義時(shí)段運(yùn)行或者通過(guò)本地計(jì)算機(jī)制定運(yùn)行策略，方便管理。
 
     
①　24KWH儲(chǔ)能池及BMS管理系統(tǒng)
②　光伏控制系統(tǒng)
③　風(fēng)力控制系統(tǒng)
④　50kw微網(wǎng)儲(chǔ)能雙向變流器（含STS 、DC/DC變換器）
⑤　配置微網(wǎng)能量管理EMS及監(jiān)控軟件
⑥　配置綜合交流配電的電能質(zhì)量檢測(cè)機(jī)柜
1.1系統(tǒng)拓?fù)鋱D

圖1   系統(tǒng)拓?fù)鋱D
1.2  功能特點(diǎn)
整套系統(tǒng)的各個(gè)模塊預(yù)留了CANRS485RS232USBTCPIP通訊接口，可以通過(guò)該通訊接口對(duì)系統(tǒng)中各個(gè)模塊進(jìn)行監(jiān)控，便于未來(lái)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)使用。
Ø  系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)集成了室內(nèi)溫/濕度儀，風(fēng)速測(cè)量、光照度測(cè)量系統(tǒng)，讓使用者操作起來(lái)更直觀；
Ø  系統(tǒng)DC-AC并網(wǎng)同步電源，采用高頻脈沖調(diào)制技術(shù)，具有小體積、高效率及高功率因數(shù)輸出；
Ø  系統(tǒng)面板上采用直觀的數(shù)字表和液晶顯示，讓用戶了解當(dāng)前系統(tǒng)工作狀態(tài)；
Ø  系統(tǒng)上的離網(wǎng)電源可以為用戶提供交流110V/220V/380V純正弦波交流電能；
Ø  實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，可以讓實(shí)訓(xùn)學(xué)生自行拆裝移動(dòng)，使用簡(jiǎn)便、無(wú)噪音、無(wú)污染；
Ø  系統(tǒng)增加市電與風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電切換模塊，讓實(shí)驗(yàn)更具操作性；
Ø  增加分布式供電原理與實(shí)驗(yàn)電路，讓學(xué)生增加對(duì)新知識(shí)的理解；
Ø  增設(shè)直流母線單元，方便系統(tǒng)各模塊之間連接及實(shí)驗(yàn)；
Ø  獨(dú)立的后備磷酸鐵鋰儲(chǔ)能電池及BMS充放電管理單元；
二、方案概述
2.1風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的組成
  風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)由1臺(tái)（套）風(fēng)力并網(wǎng)控制系統(tǒng)、10KW垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、葉片、風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)、塔架等組成。
         
          風(fēng)力發(fā)電控制系統(tǒng)           風(fēng)力發(fā)電機(jī)                發(fā)電機(jī)示意圖
2.1.1 發(fā)力發(fā)電控制系統(tǒng)：
分布式風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)、風(fēng)光互補(bǔ)并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)；
2.1.2 特點(diǎn)：
Ø   風(fēng)力發(fā)電專(zhuān)用并網(wǎng)控制逆變一體機(jī)
Ø   寬范圍風(fēng)力發(fā)電 MPPT 功能，可 30 個(gè)點(diǎn)設(shè)定功率曲線
Ø   完善的保護(hù)功能
Ø   可選 RS232/RS485/GPRS 進(jìn)行電腦監(jiān)控，其中 GPRS 可同時(shí)實(shí)現(xiàn) APP 監(jiān)控
2.1.3 技術(shù)參數(shù)：

 
風(fēng)力發(fā)電原理是利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)車(chē)葉片旋轉(zhuǎn)，再通過(guò)增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來(lái)促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。

 
 
選擇安裝場(chǎng)地
選擇土質(zhì)堅(jiān)實(shí)的平地作為安裝場(chǎng)地，安裝風(fēng)力發(fā)電機(jī)的組位置應(yīng)該至少遠(yuǎn)離房屋及人員活動(dòng)場(chǎng)所50米，務(wù)必在選定安裝場(chǎng)地時(shí)考慮到風(fēng)葉的光影影響及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的噪音影響（正常工作時(shí)噪音約為65dbA）。同時(shí)避免周?chē)�有高大的�?shù)木、建筑物等影響風(fēng)速風(fēng)向的障礙物。
禁止安裝在松軟的沙地、高低不平的場(chǎng)地、有下陷或塌方可能的場(chǎng)地、洼地及其他容易受氣候影響而發(fā)生地質(zhì)變化的場(chǎng)地。同時(shí)需要考慮從風(fēng)力發(fā)電機(jī)的電機(jī)部分到您的儲(chǔ)能蓄電池組的距離，距離越短，所用傳輸電纜越短，因而傳輸過(guò)程中的耗能也越少，如果必須得有較長(zhǎng)的距離,則盡量選用粗些的標(biāo)準(zhǔn)電纜。
 
地基尺寸（地面安裝）
請(qǐng)選擇在無(wú)風(fēng)天氣進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)安裝及接線。

                           立桿尺寸圖                      預(yù)埋基礎(chǔ)圖
 
 
屋頂安裝：
注：屋頂安裝時(shí)需要現(xiàn)場(chǎng)勘察并征得甲方后勤部門(mén)同意，還要對(duì)屋頂結(jié)構(gòu)承重做大致評(píng)估。

風(fēng)機(jī)、追日支架屋頂基礎(chǔ)圖

風(fēng)機(jī)、追日支架基礎(chǔ)效果圖
2.2光伏發(fā)電系統(tǒng)
10KW光伏發(fā)電前端主要由2個(gè)5KW追日發(fā)電單元組成、容量相加起來(lái)共計(jì)10KW�？傻孛姘惭b或屋頂安裝。
10KW光伏儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)主要由光伏子單元、雙軸跟蹤單元、能量存儲(chǔ)單元、電網(wǎng)接入裝置和能量管理系統(tǒng)四大部分構(gòu)成。

系統(tǒng)運(yùn)行原理
控制原則如下：
Ø  白天，光伏系統(tǒng)發(fā)電優(yōu)先給實(shí)驗(yàn)室內(nèi)負(fù)載供電，當(dāng)光伏發(fā)電功率大于負(fù)荷功率時(shí)多余電能儲(chǔ)存在蓄電池中，當(dāng)光伏發(fā)電功率小于負(fù)荷功率時(shí)，儲(chǔ)能電池和光伏發(fā)電一起給負(fù)載供電；
Ø  夜晚，光伏側(cè)直流停機(jī)，由儲(chǔ)能電池通過(guò)儲(chǔ)能逆變器單獨(dú)給負(fù)載供電，當(dāng)電池剩余容量（SOC）放到設(shè)定值，系統(tǒng)自動(dòng)切入電網(wǎng)，由電網(wǎng)給負(fù)載供電，根據(jù)需求，電網(wǎng)可以通過(guò)儲(chǔ)能逆變器給電池充電，也可以不充電；
Ø  當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，光儲(chǔ)系統(tǒng)自動(dòng)切換至離網(wǎng)運(yùn)行模式，由光伏電池和儲(chǔ)能電池同時(shí)向負(fù)載供電；
Ø  電網(wǎng)可以向儲(chǔ)能電池充電，充電功率及充電時(shí)間可調(diào)；
2.2.1 光伏組件
光伏發(fā)電系統(tǒng)前端采用40塊260Wp 多晶硅組件，峰值輸出功率10.4KW
Ø  組件型號(hào)：ZM260P-29b  多晶
Ø  最大功率（W）：260
Ø  開(kāi)路電壓（V）：40.2
Ø  短路電流（A）：8.81
Ø  最大功率點(diǎn)的工作電壓（V）：29.9
Ø  最大功率點(diǎn)的工作電流（Ａ）：8.36
Ø  轉(zhuǎn)化效率：17.12%
Ø  開(kāi)路電壓溫度系數(shù)：-0.292%/K
Ø  短路電流溫度系數(shù)：+0.045%/K
Ø  功率溫度系統(tǒng)：-0.408%/K
Ø  最大系統(tǒng)電壓（V）：1000
Ø  保險(xiǎn)絲額定電流（A）：20
Ø  組件尺寸：1650×992×40mm
Ø  重量：19.1kg
Ø  框架：陽(yáng)極氧化鋁
Ø  玻璃：白色鋼化安全玻璃3.2mm
Ø  電池片封裝：EVA
Ø  背板：復(fù)合薄膜
Ø  太陽(yáng)能電池片：6×10片多晶硅太陽(yáng)能電池片（156mm×156mm）
Ø  接線盒
1)   6個(gè)旁路二極管
2)   絕緣材料：PPO
3)   防水等級(jí)：IP65
2.2.2 雙軸跟蹤系統(tǒng)(跟蹤式支架和固定支架二選其一)
雙軸跟蹤系統(tǒng)是一種能夠保持太陽(yáng)能電池板隨時(shí)正對(duì)太陽(yáng)，使太陽(yáng)光的光線隨時(shí)垂直照射太陽(yáng)能電池板的動(dòng)力裝置。

               5KW 支架三維圖                         5KW 支架圖
跟蹤支架的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要分為三大部分，立柱，橫梁和網(wǎng)架。立柱與橫梁的連接處為x軸減速機(jī)，橫梁和網(wǎng)架的連接處為y軸減速機(jī)，鋼結(jié)構(gòu)支架全部采用熱鍍鋅噴塑。
跟蹤系統(tǒng)將增加大于35%的太陽(yáng)輻射接收量，顯著提高太陽(yáng)能光伏組件的發(fā)電效率。
主控采用西門(mén)子S7-1200系列主機(jī)，高精度、高穩(wěn)定數(shù)字化控制方案設(shè)計(jì)，先進(jìn)的天文算法,實(shí)時(shí)追蹤太陽(yáng)使光伏方陣時(shí)刻保持最大輸出功率，提高光伏發(fā)電轉(zhuǎn)化效率。風(fēng)速測(cè)量裝置在正常天氣情況下保持靜默感知運(yùn)行，遇到大風(fēng)天氣或風(fēng)速達(dá)到一定等級(jí)則會(huì)自動(dòng)運(yùn)行，并通過(guò)控制主機(jī)使支架系統(tǒng)自動(dòng)放平減小風(fēng)阻、保護(hù)支架系統(tǒng)在暴風(fēng)雨天氣能夠安全運(yùn)行。
整體支架系統(tǒng)放置在屋頂，經(jīng)電纜輸送至室內(nèi)主控臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)分布式屋頂發(fā)電相關(guān)實(shí)訓(xùn)，所發(fā)電能與風(fēng)力發(fā)電相結(jié)合，經(jīng)DC-AC逆變成三相正弦波380V交流電，可供實(shí)驗(yàn)室照明、計(jì)算機(jī)和制氫系統(tǒng)使用。
所有系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝與實(shí)際工程一樣，可在老師的指導(dǎo)下做為學(xué)生練習(xí)拆卸、組裝實(shí)習(xí)樣機(jī)來(lái)用。


1、支架整體采用國(guó)標(biāo)鋼材，經(jīng)酸洗后作鍍鋅、噴漆防銹處理，抗能力可達(dá)15級(jí)以上。
2、電動(dòng)推桿是一種將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橥茥U的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的電力驅(qū)動(dòng)裝置�？捎糜诟鞣N簡(jiǎn)單或復(fù)雜的工藝流程中做為執(zhí)行機(jī)械使用，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制、集中控制或自動(dòng)控制。
3、回轉(zhuǎn)式減速器，采用回轉(zhuǎn)支承（俗稱(chēng)轉(zhuǎn)盤(pán)）作為減速器從動(dòng)件，可實(shí)現(xiàn)無(wú)限制的圓周回轉(zhuǎn)和減速，可以承受較大的軸向力、徑向力和傾覆力；
²  輸出轉(zhuǎn)矩：65 kN.m
²  傾覆力矩：38.7  kN.m
²  軸向靜載荷：338  kN.m
²  徑向靜載荷：135  kN.m
²  減速比：61:1
4、新的模塊化SIMATIC S7-1200控制器是我們新推出產(chǎn)品的核心，可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單卻高度精確的自動(dòng)化任務(wù)。系統(tǒng)有五種不同模塊，分別為 CPU 1211C、CPU 1212C 、 CPU 1214C、CPU1215C和CPU1217C。具有快速啟動(dòng)、精確監(jiān)控和最高等級(jí)的可用性。