風光互補發(fā)電實訓系統(tǒng)：助力綠色能源教學的未來
2024-06-27 06:22
一、風光互補發(fā)電實訓系統(tǒng)的原理與特點
風光互補發(fā)電實訓系統(tǒng)是指通過太陽能和風能這兩種可再生能源之間的互補，實現(xiàn)電力的高效利用。其中，太陽能主要通過光伏發(fā)電技術(shù)轉(zhuǎn)化為電能；風能則通過風力發(fā)電技術(shù)轉(zhuǎn)化為電能。兩者之間可以相互補充，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
風光互補發(fā)電實訓系統(tǒng)的主要特點如下：
1. 資源豐富：太陽能和風能是地球上最豐富的可再生能源之一，分布廣泛，取之不盡用之不竭。
2. 環(huán)保節(jié)能：風光互補發(fā)電實訓系統(tǒng)在運行過程中無需消耗化石燃料，不會產(chǎn)生溫室氣體和其他污染物，對環(huán)境友好。同時，光伏發(fā)電和風力發(fā)電的轉(zhuǎn)換效率高，能量利用率高達90%以上。
3. 獨立運行：風光互補發(fā)電實訓系統(tǒng)可以獨立運行，不需要依賴于其他能源系統(tǒng)，具有較高的自我維持能力。
4. 可調(diào)性好：根據(jù)氣象條件的變化，可以通過調(diào)節(jié)光伏和風力發(fā)電機組的輸出功率，實現(xiàn)電力的動態(tài)調(diào)整。
5. 經(jīng)濟性高：隨著技術(shù)的不斷成熟和規(guī)�；瘧�(yīng)用，風光互補發(fā)電實訓系統(tǒng)的投資成本逐漸降低，經(jīng)濟效益逐步提高。
二、風光互補發(fā)電實訓系統(tǒng)在綠色能源發(fā)展中的重要意義
1. 促進能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級：風光互補發(fā)電實訓系統(tǒng)的發(fā)展和完善，有助于減少對化石能源的依賴，推動能源結(jié)構(gòu)從傳統(tǒng)煤炭、石油向清潔、可再生的方向轉(zhuǎn)變。
2. 提高能源利用效率：風光互補發(fā)電實訓系統(tǒng)集成了多種先進技術(shù)，如光伏發(fā)電、風力發(fā)電、儲能技術(shù)等，能夠?qū)崿F(xiàn)電力的高效利用，提高能源利用效率。
3. 降低環(huán)境污染：風光互補發(fā)電實訓系統(tǒng)在運行過程中不產(chǎn)生有害氣體和廢水廢渣，對環(huán)境污染較小，有利于改善生態(tài)環(huán)境。
4. 增加就業(yè)機會：風光互補發(fā)電實訓系統(tǒng)的發(fā)展將帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，創(chuàng)造更多的就業(yè)機會，促進社會經(jīng)濟發(fā)展。
5. 提升國際競爭力：中國在新能源領(lǐng)域的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)實力不斷提升，風光互補發(fā)電實訓系統(tǒng)的發(fā)展有望在全球范圍內(nèi)占據(jù)有利地位，提升國際競爭力。
三、展望未來：風光互補發(fā)電實訓系統(tǒng)的發(fā)展前景廣闊
隨著全球氣候變化和環(huán)境問題日益嚴重，綠色能源已經(jīng)成為世界各國共同關(guān)注的焦點。在中國，政府積極推動能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級，大力發(fā)展清潔能源。風光互補發(fā)電實訓系統(tǒng)作為一種新型的綠色能源技術(shù)，將在未來的能源領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。
當前，我國風光互補發(fā)電實訓系統(tǒng)已經(jīng)取得了一定的成果，但仍然面臨諸多挑戰(zhàn)，如技術(shù)研發(fā)、成本降低、市場推廣等。為此，我們需要加大科研投入，推動技術(shù)創(chuàng)新，提高風光互補發(fā)電實訓系統(tǒng)的整體性能；同時，完善政策體系，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)資本投向綠色能源領(lǐng)域；此外，還需要加強國際合作，共享綠色能源發(fā)展的成果。
DB-SWP01 風光互補發(fā)電實訓系統(tǒng)
一、 概述
DB-SWP01風光互補發(fā)電實訓系統(tǒng)主要由光伏供電裝置、風力供電系統(tǒng)、逆變與負載系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)組成，
風光互補發(fā)電實訓系統(tǒng)采用模塊式結(jié)構(gòu)，各裝置和系統(tǒng)具有獨立的功能，可以組合成光伏發(fā)電實訓系統(tǒng)、風力發(fā)電實訓系統(tǒng)。
1、設(shè)備尺寸：4500×800×2000mm
2、占用場地面積：16平方米
DB-SWP01風光互補發(fā)電實訓系統(tǒng)主要由光伏供電裝置、風力供電系統(tǒng)、逆變與負載系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)組成，
風光互補發(fā)電實訓系統(tǒng)采用模塊式結(jié)構(gòu)，各裝置和系統(tǒng)具有獨立的功能，可以組合成光伏發(fā)電實訓系統(tǒng)、風力發(fā)電實訓系統(tǒng)。
1、設(shè)備尺寸：4500×800×2000mm
2、占用場地面積：16平方米
圖1 DB-SWP01型風光互補發(fā)電系統(tǒng)（圖片僅供參考）
風光互補發(fā)電實訓系統(tǒng)由光源模擬跟蹤裝置、光源模擬跟蹤控制系統(tǒng)、能量轉(zhuǎn)換控制存儲系統(tǒng)、離網(wǎng)逆變負載系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)五個部分組成，各功能部分通過通訊電纜和連接電纜進行連接，形成一套能夠展示并動手設(shè)計、安裝、調(diào)試的太陽能光伏發(fā)電工廠應(yīng)用的設(shè)備。1. 光源模擬跟蹤裝置
光源模擬跟蹤裝置及控制系統(tǒng)由光源模擬跟蹤裝置和光源模擬跟蹤控制系統(tǒng)組成，如圖2所示。該系統(tǒng)由太陽能電池組件、模擬太陽光燈、太陽能模擬追日跟蹤傳感器、太陽能板二維運動機構(gòu)、直流電動機、減速箱、GE可編程序控制器、按鈕和繼電器等低壓電器等組成。
圖2（a）光源模擬跟蹤裝置
太陽能電池規(guī)格： 20W/18V*4
模擬光源功率：300W*3
跟蹤方式：單軸，俯仰180°
跟蹤精度：< ±1.5°
日跟蹤驅(qū)動功耗：< 1W（根據(jù)光照強度工作）
工作電壓：DC24V
抗風等級：10級
機械壽命：>25年
外形尺寸： 2000mm×1500mm×2000mm
2. 光源模擬跟蹤控制系統(tǒng)
光源模擬跟蹤控制系統(tǒng)控制燈光來模擬太陽光源（晨日太陽、午日太陽、夕日太陽）的運行軌跡以及太陽光的入射角度，太陽能電池板上的模擬追日跟蹤傳感器采集模擬太陽光照度信息及位置信息，控制兩維運動機構(gòu)，使太陽能電池板始終正對著模擬太陽光源，以提高太陽能電池的發(fā)電效率。如圖3所示。
圖3 （b）光源模擬跟蹤控制系統(tǒng)
PLC ：西門子S7-200
PLC額定電壓：24V
工作環(huán)境：溫度 -10-40℃ 濕度≤80%
外形尺寸： 800mm×600mm×1880mm
3. 能量轉(zhuǎn)換控制存儲系統(tǒng)
該系統(tǒng)主要由直流電壓采集模塊、溫度采集模塊、IGBT驅(qū)動模塊、直流電流采集模塊、繼電器驅(qū)動模塊、蓄電池組、直流負載、通信模塊、人機界面、空氣開關(guān)、直流電壓表、直流電流表等模塊組成。
能量轉(zhuǎn)換控制存儲系統(tǒng)是將太陽能電池板發(fā)出的電量提供給直流負載和蓄電池，或者輸送給逆變器使用。該系統(tǒng)具有溫度檢測，充、放電檢測、PWM脈寬調(diào)制、最大功率點跟蹤（MPPT）功能以及過充、過放等保護功能。
圖4（c） 能量轉(zhuǎn)換控制存儲系統(tǒng)
功率：200W
蓄電池容量：12V20AH，4節(jié)
控制器額定輸出電壓、電流：24V/10A
工作環(huán)境：溫度 -10-40℃ 濕度≤80%
外形尺寸： 800mm×600mm×1880mm
4. 離網(wǎng)逆變負載系統(tǒng)
離網(wǎng)逆變負載系統(tǒng)如圖5所示。該系統(tǒng)由直流電壓采集模塊、直流電流采集模塊、IGBT驅(qū)動模塊、繼電器驅(qū)動模塊、LCD人機對話模塊、通信模塊、單相逆變器-主電路單元模塊、頻率采集模塊、直流電壓表、直流電流表、交流電壓表、交流電流表、交流諧波表、空氣開關(guān)、低壓電器、交流負載等組成。
該系統(tǒng)將太陽能電池板產(chǎn)生的直流電或蓄電池釋放的直流電通過逆變器SPWM調(diào)制轉(zhuǎn)化為單相220V交流電，供交流負載使用。系統(tǒng)具有輸入過、欠壓保護，輸出過載、短路保護，過熱保護等功能。具有逆變輸出的電壓幅度、頻率、功率因數(shù)、諧波檢測和調(diào)整功能。
圖5（d） 離網(wǎng)逆變負載系統(tǒng)
額定輸入電壓：DC24V；
額定輸出電壓：220V±10%、50Hz±1Hz；
額定功率：200VA；
輸出功率因數(shù)：≥0.80（感性負載、容性負載）；
逆變效率：≥80%；
電壓調(diào)整率：線性負載≤3%，非線性負載≤5%。
外形尺寸： 800mm×600mm×1880mm
5. 監(jiān)控系統(tǒng)
由通訊管理機、顯示器、打印機、組態(tài)軟件等組成。
主要功能：
顯示充電電壓、充電電流、功率、運行狀態(tài)；
顯示蓄電池電壓、蓄電池放電電流、蓄電池放電功率、蓄電池運行狀態(tài)；
顯示負載電壓、負載電流、負載功率、負載狀態(tài)；
顯示當前溫度、溫度補償系數(shù)，各種參數(shù)保護、實時數(shù)據(jù)顯示與處理、詳細的事故記錄、報警參數(shù)設(shè)定、對用戶提供權(quán)限管理、密碼登錄等。
圖6 （e） 監(jiān)控系統(tǒng)
組態(tài)軟件：力控
外形尺寸： 800mm×600mm×1880mm