SB-FG02風光電互補發(fā)電綜合實訓系統(tǒng)
一、產品概述
風光電互補發(fā)電綜合實訓設備本產品是集于太陽能發(fā)電及風力發(fā)電為一體的新型教學演示實驗系統(tǒng)。可完成風力發(fā)電和太陽能發(fā)電及基站的供電及并網逆變電源系統(tǒng)集成的相關實驗及教學演示。
1.1系統(tǒng)主要應用范圍
風光電互補發(fā)電綜合實訓設備主要提供于職高、大學、研究生、企業(yè)技工以太陽能發(fā)電為主課題的研究和培訓。可以幫助學生，進一步理解風光互補發(fā)電站整個系統(tǒng)的原理學習并探討工程實際應用技能。
1.2產品特點
Ø 系統(tǒng)實驗平臺集成了室內溫/濕度，風速、風向等測量系統(tǒng)，讓使用者操作起來更直觀。
Ø 系統(tǒng)采用32位數字化DSP技術，對蓄電池充放電進行全智能化的管理。
Ø 系統(tǒng)同步電源，采用日本三菱IGBT模塊（IPM）組裝。具有高功率因數輸出。
Ø 系統(tǒng)面板上采用直觀的數字表和液晶顯示，讓用戶了解當前系統(tǒng)工作狀態(tài)。
Ø 系統(tǒng)上的離網電源可以為用戶提供交流220V純正弦波交流電能。
Ø 風光互補發(fā)電實訓系統(tǒng)，可以讓實訓學生自行拆裝移動，使用簡便、無噪音、無污染。
Ø 系統(tǒng)監(jiān)控柜集成高性能一體計算機，可監(jiān)控系統(tǒng)運行參數、并將運行數據長期保存或打印
二、技術參數
2.1、太陽能電池板
太陽能電池板采用陣列組裝形式，主要采用4塊（或更多）小型太陽能電池板組建，可實現太陽能電池板的并接方式和串接方式，進而提供大電流或大電壓的兩種太陽能電池板組網方式。
Ø 電池板：單晶硅/多晶硅
Ø 最大輸出功率：4*10W
Ø 開路電壓：21.24V（并聯），4*21.24V（串聯）
Ø 短路電流：4*0.75A（并聯），0.57A（串聯）
2.2、自動跟蹤單元
Ø 跟蹤方式：雙軸全自動跟蹤； 精度：±0.5°
Ø 水平回轉角度：360° ；俯仰角度：180°
Ø 控制器供電電源：DC 12V
Ø 電機供電電源：DC 12V
Ø 模擬太陽燈：飛利浦Q135/500W
2.3、風力發(fā)電機
Ø 額定功率：300(W)
Ø 額定電壓：12/24(V)
Ø 額定電流：33.3/16.7（A）
Ø 風輪直徑：1.65(m)
Ø 啟動風速：1.5(m/s)
Ø 額定風速：9.6(m/s)
Ø 安全風速：35(m/s)
Ø 工作形式：永磁同步發(fā)電機
Ø 風葉旋轉方向：順時針
Ø 風葉數量：3（片）
Ø 風葉材料：玻璃增強聚丙烯材料
Ø 電機材料：鋁合金
2.4、模擬風洞模塊
Ø 風量：32073 mз/h
Ø 風壓：388Pa
Ø 轉速：1440 r/min
Ø 功率：2.2kW
Ø 可調風速：0～13級連續(xù)可調
2.5、風光互補控制器規(guī)格
Ø 工作電壓：12或24VDC
Ø 充電功率Pmax ：650W
Ø 光伏功率Pmax ：150W
Ø 風機功率Pmax ：450W
Ø 充電方式：PWM脈寬調制
Ø 充電最大電流 35A
Ø 過放保護電壓 11V
Ø 過放恢復電壓 12.6V
Ø 輸出保護電壓 16V
Ø 卸載開始電壓（出廠值）15.5V
Ø 卸載開始電流（出廠值） 15A
Ø 控制器設有蓄電池過充、過放電保護、蓄電池開路保護、負載過電壓保護、夜間防反充電保護、輸出短路保護、電池接反保護、欠壓和過壓防震蕩保護、均衡充電、溫度補償、光控開關功能；
Ø 負載為100W以下的12V/24V直流負載，控制單元一通道為常開輸出，另一通道為多類定時輸出（光控開、光控關，定時開、定時關，）。
2.6、離網逆變電源
Ø 直流輸入電壓：9～16VDC 電壓可選
Ø 額定蔬出功率：300W/功率根據客戶要求訂制
Ø 輸出電壓：110/220VAC
Ø 輸出波形：純正弦波
Ø 輸出頻率：50Hz
Ø 工作效率：85%
Ø 功率因數：>0.88
Ø 波形失真率≤5%
Ø 工作環(huán)境：溫度-20℃～50℃
Ø 相對濕度：﹤90﹪（25℃）
Ø 保護功能：極性反接、短路、過熱、過載保護
2.7、同步并網逆變電源
Ø AC標準電壓范圍：90V～140V/180V～260VAC
Ø AC頻率范圍： 55Hz～63Hz/45Hz～53Hz
Ø 并網輸出功率：400W
Ø 輸出電流總諧波失真：THDIAC <5%
Ø 相 位 差：<1%
Ø 孤島效應保護： VAC;f AC
Ø 輸出短路保護： 限流
Ø 顯示方式： LED
Ø 待機功耗： <2W
Ø 夜間功耗： <1W
Ø 環(huán)境溫度范圍： -25 ℃～60℃
Ø 環(huán)境濕度： 0～99%(Indoor Type Design)
2.8、測風系統(tǒng)
Ø 測量范圍 風速：0～60m/s 風向：0～360°
Ø 精 度 ±0.1m/s ± 3°
Ø 工作電源：AC 220V±20% 50HZ， DC12V、5V或其他供電。
Ø 記錄間隔： 1分鐘～240分鐘連續(xù)可設置
Ø 內部存儲： 4M bit
Ø 通訊接口： RS-232/485/USB通訊
Ø 環(huán)境溫度： -40℃～50℃
Ø 轉速傳感器：0～5000 風力發(fā)電機轉速檢測顯示（室內）
2.9、照度計
Ø 量程：0-225Lx、200-2250Lx、2000-22500Lx和20K-225KLx（225000Lx）自動切換量程。
2.10、數字電壓、電流、功率因數表、溫濕度表
Ø 直流電壓表：0-200V×3只
Ø 交流電流表：5A×1只
Ø 交流電壓表：0-500V、交流電流表5A各一只
Ø 交流電能計量模塊：電參數測量、運行時間、超載報警、功率報警門限預置、掉電數據保存
Ø 溫度、濕度表:溫度測量范圍：-50℃-+70℃ 濕度測量范圍：20%-90%
2.11、蓄電池容量55Ah、電壓12V × 1只
2.12、環(huán)境監(jiān)測模塊技術指標
Ø 含有照度計、溫度表、濕度表，單片機時鐘系統(tǒng)，實現時間的顯示
2.13、工控一體機，帶觸摸功能
Ø C P U:Intel 1037U 1.8GHz 22nm雙核處理器TDP 17W超低功耗處理器
Ø 主 板:Intel M11工控固態(tài)節(jié)能主板
Ø 內 存:1G DDR3 1333超高速內存,支持1333/1066MHz內存,最大可支持8GB。
Ø 硬 盤:24G SSD固態(tài)硬盤
Ø 顯 卡:集成Intel HD Graphics核心顯卡,提供VGA、LVDS、雙HDMI顯示輸出,LVDS支持雙通道24bit,支持單獨顯示、雙顯復制、雙顯擴展。
Ø 聲 卡:集成ALC662 6聲道高保真音頻控制器
Ø 網 卡:集成1個RTL千兆網卡,支持網絡喚醒、PXE功能。
Ø 電 源:外置電源（100V至220V寬幅電壓，全球通用）
Ø 顯示屏:13寸LED工控屏 分辨率：1024*600
Ø 觸摸屏:臺灣軍工Touchkit 4線觸摸屏，透光率高；性能穩(wěn)定，觸摸靈敏
Ø 整機接口:4* USB 2.0接口,其中兩個可支持USB3.0(需定制)，
Ø 1* HDMI接口:1* VGA接口,1* RJ-45網絡接口,1* Line out（綠色）,1* Mic（紅色)
Ø 2*COM串口,1* 12V DC_JACK輸入接口
系統(tǒng)狀態(tài)：
太陽能控制器（帶報警功能）：
Ø 輸入電壓、電流、功率的數據顯示及動態(tài)曲線顯示
Ø 輸出電壓、電流、功率的數據顯示及動態(tài)曲線顯示
Ø 蓄電池：電壓數據顯示及動態(tài)曲線顯示
風力發(fā)電系統(tǒng)工作主界面 風力電系統(tǒng)工作數據主界面（可切換不同曲線界面
風資源數據主界面
2.14、負載單元
（1）DC12V直流負載五組。（感性負載3組，阻性負載2組）
1）感性負載有：12V直流風扇、12V直流電機、12V蜂鳴器
2）阻性負載有：12V交通燈、3W LED燈
（2）AC220V交流負載四組。（感性負載1組，阻性負載3組）
1）感性負載有：220V直流風扇
2）阻性負載：220V交通燈.220V 3WLED燈、220V28WLED燈
（3）可調穩(wěn)壓電源（0-30V，0-2A）。
（4）可調電阻箱技術參數如下：
1）阻值范圍：10歐-99.99K
2）誤差范圍：±1%
（5）USB接口電壓輸出：可為電子設備提供5V直流穩(wěn)壓電源。
主要功能
1、可以展示各種太陽能光伏電池使用的硅材料實物；
2、配備文字與動畫展示各種材料的生產工藝與使用方法
3、目錄（約11課時）
² 光伏硅產品基本情況介紹
² 硅單質性質：包括硅的物理性質、化學性質、硅的分類與應用
² 硅化合物性質：包括二氧化硅、一氧化硅、硅的鹵化物、三氯氫硅、硅烷等
² 硅的生長原理及定型
² 硅的提純方法：包括化學提純與物理提純方法
² 多晶硅的制備及其缺陷和雜質：包括冶金硅級制備、高純多晶硅制備、鑄造多晶硅制備
² 單晶硅的制備及其缺陷和雜質：包括單晶硅生長、單晶硅的雜質與缺陷
² 單晶硅與多晶硅加工方法
² 硅薄膜材料：包括非晶硅薄膜材料、多晶硅薄膜材料
² 硅材料的測試與分析方法：包括導電型號測量、電阻率測量、少子壽命測量、霍爾系數的測定、遷移率的測量、化學性能分析、晶體結構分析等
² 硅材料測試與分析依據標準（GB標準、UL標準、IEC標準、SEMI標準）
(2)太陽能光伏電池片講解與展示系統(tǒng)
主要功能
1、可以展示各種太陽能光伏電池片；
2、配備文字與動畫展示各種電池片的生產工藝與使用方法
3、目錄（約9課時）
² 太陽能電池片基本情況介紹
² 太陽能電池片基本結構分析
² 太陽能電池片分類
² 晶體硅太陽能電池片生產工藝：包括生產方法與生產設備介紹
² 晶體硅太陽能電池片生產主要原材料
² 太陽能電池片測試技術與方法：包括測試方法與測試設備介紹
² 太陽能電池片測試依據標準
(3)太陽能光伏組件講解與展示系統(tǒng)
1、可以展示各種太陽能光伏光伏組件；
2、配備文字與動畫展示各種光伏組件的生產工藝與使用方法
3、目錄（約10課時）
² 太陽能電池組件基本介紹
² 太陽能電池組件的分類及各種組件的優(yōu)缺點
² 太陽能電池組件的生產工藝介紹及相關設備
² 太陽電池組件的評定標準
² 太陽能電池組件的測試方法與測試設備
² 太陽能電池組件的發(fā)展方向
(4)太陽能光伏組件附屬材料講解與展示系統(tǒng)
主要功能
1、可以展示各種太陽能光伏光伏組件附屬材料；
2、配備文字與動畫展示各種光伏組件附屬材料的生產工藝與使用方法
3、目錄（約7課時）
² 太陽能組件附屬設施情況介紹
² 太陽能組件對鋼化玻璃的具體要求
² 太陽能組件對支架鋁型材的具體要求
² 太陽能組件對EVA封膠的具體要求
² 太陽能組件對TPT背板的具體要求
² 太陽能組件附屬設施檢測方法
² 太陽能組件附屬設施測試標準
* 二、展示與講解內容目錄（圖、文、聲并茂）：
2.1 太陽能光伏應用產品講解與展示系統(tǒng)（約5課時）
2.1.1 太陽能發(fā)電系統(tǒng)：
2.1.2 家用太陽能發(fā)電機直流系統(tǒng)多媒體電視機
2.1.3 太陽能便攜電源：
2.1.4 太陽能殺蟲燈
2.1.5 太陽能警示燈
2.1.6 太陽能野營燈
2.2 太陽能光伏發(fā)電基本原理
2.3 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)組成部分介紹
2.4 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設計方法
2.5 太陽能光伏電站施工建設方法
2.5.1、項目前期考察
2.5.2、項目建設前期資料及批復文件
第一階段：可研階段
第二階段：獲得省級/市級相關部門的批復文件
第三階段：獲得開工許可
2.5.3、項目施工圖設計
2.5.4、項目實施建設
2.5.5、帶電前的必備條件
2.6太陽能光伏并網電站介紹
2.6.1、光伏并網電站簡要描述
2.6.2、光伏并網電站設備組成
2.6.2、光伏并網電站設備功能
2.7 家用型太陽能電站建設方案
2.7.1、項目概述
2.7.2、方案設計 （附詳細方案設計）
（一）用戶負載信息
（二）系統(tǒng)方案設計
（三）效益計算：
2.8 逆變器基本原理介紹
2.9 控制器基本原理介紹
主要作用：
在小型光伏系統(tǒng)中，用來保護蓄電池；在大中型系統(tǒng)中，起平衡光伏系統(tǒng)能量、保護蓄電池及整個系統(tǒng)正常運行等；
光伏控制器應具有以下功能：
①防止蓄電池過充電和過放電，延長蓄電池壽命；
②防 止太陽能電池板或電池方陣、蓄電池極性接反；
③防止負載、控制器、逆變器和其他設備內 部短路；
④具有防雷擊引起的擊穿保護；
⑤具有溫度補償的功能
⑥顯示光伏發(fā)電系統(tǒng)的 各種工作狀態(tài)，包括：蓄電池（組）電壓、負載狀態(tài)、電池方陣工作狀態(tài)、輔助電源狀態(tài)、環(huán)境溫度狀態(tài)、故障報警等。
² 光伏控制器按電路方式的不同，可分為并聯型、串聯型、脈寬調制型、多路控制型等；
² 按組件輸入功率分：小功率型、 中功率型、大功率型及專用控制器（如草坪燈控制器）等；
光伏控制器性能特點：
1.小功率光伏控制器
（5）控制器的主要開關器件；
（6）運用脈沖寬度調制（PWM)控制技術；
（7）具有單路、雙路負載輸出和多種工作模式；
（8）具有多種保護功能；
（9）系統(tǒng)工作狀況、蓄電池的剩余電量等的變化；
（10）具有溫度補償功能
2、中功率光伏控制器
（11）負載電流大于15A的控制器為中功率控制器。
（12）系統(tǒng)狀態(tài)顯示；
（13）可編程設定負載的控制方式；
（14）多種保護功能；
（15）浮充電壓的溫度補償功能；
（16）具有快速充電功能；
（17）普通充放電工作模式、光控開/關、光控開/時控關工作模式
3、大功率光伏控制器
（18）大功率光伏控制器采用微電腦芯片控制系統(tǒng)，控制功能更強，可實現復雜過程控制。
光伏控制器主要技術參數：
系統(tǒng)電壓、最大充電電流、太陽電池方陣輸入路數、電路自身損耗、充滿斷開或過壓關斷電壓（HVD) 、欠壓斷開或欠壓關斷電壓（LVD)、蓄電池充電浮充電壓、溫度補償、使用或工作環(huán)境溫度范圍、其他保護功能
控制器的額定負載電流：
即控制器輸出到直流負載或逆變器的直流輸出電流。該數據要滿足負載或逆變器的 輸入要求。
三、可完成的實驗內容
實驗一 太陽能電池板特性實驗系列
1-1、太陽能電池板開路電壓測試實驗
1-2、太陽能電池板短路電流測試實驗
1-3、太陽能電板I-V特性測試實驗
1-4、太陽能電池板最大輸出功率計算實驗
1-5、太陽能電池板填充因子計算實驗
1-6、太陽能電池板轉換效率測量實驗
1-7、開路電壓與相對光強的函數關系實驗
1-8、短路電流與相對光強的函數關系實驗
1-9、太陽能電池板P-V特性測試實驗
1-10、太陽能電池板暗伏安特性測試實驗
1-11、太陽能組件輸出特性測試實驗
1-12、串聯電阻對填充因子的影響測試實驗
1-13、并聯電阻對填充因子的影響測試實驗
1-14、太陽能電池光譜特性測試實驗
1-15、太陽能電池板的串聯開路電壓測試實驗
1-16、太陽能電池板的串聯短路電流測試實驗
1-17、太陽能電池板的并聯開路電壓測試實驗
1-18、太陽能電池板的并聯短路電流測試實驗
1-19、負載特性測試實驗
實驗二 太陽能自動跟蹤實驗系列
2-1、逐日系統(tǒng)原理實驗
2-2、太陽光跟蹤定位傳感器原理實驗
2-3、環(huán)境對光伏轉換影響實驗
2-4、跟蹤控制器操作實驗
2-5、傳動執(zhí)行機構接線實訓
2-6、太陽能光控跟蹤實驗
2-7、太陽能光控-時控跟蹤實驗
2-8、太陽能電池組件環(huán)境監(jiān)測實驗
實驗三 太陽能蓄電池控制器實驗系列
3-1、太陽能蓄電池充電控制實驗
3-2、控制器充放電保護實驗
3-3、蓄電池電壓、電流測試實驗
3-4、蓄電池電量估測實驗
3-5、控制電池電流流入、輸出實驗
3-6、控制器環(huán)境溫度測量實驗
3-7、控制器光控-時控輸出實驗
實驗四 太陽能應用實驗系列
4-1、太陽能交、直流風扇實驗
4-2、太陽能路燈實驗
4-3、太陽能警示燈實驗
4-4、太陽能充電器實驗
4-5、太陽能可變阻抗負載實驗
實驗五 太陽能負載實驗系列
5-1、最大輸出電流實驗
5-2、最大輸出功率實驗
5-3、在不同恒壓狀態(tài)下電流特性
5-4、在不同恒流狀態(tài)下電壓特性
實驗六 太陽能光伏逆變器實驗系列
6-1、逆變器的工作原理分析實驗；
6-2、輸出電壓、電流測試實驗；
6-3、最大輸出功率的估算實驗；
6-4、過載或短路保護演示實驗；
6-5、輸入電壓防反接演示實驗；
6-6、輸入電壓范圍測試實驗；
6-7、轉換效率計算實驗；
實驗七 風力發(fā)電機運行過程與風能量變換演示實驗
7-1、風力發(fā)電基礎理論原理性實驗
7-2、風力發(fā)電系統(tǒng)設計實驗
7-3、風力發(fā)電控制技術實驗
7-4、風力發(fā)電相關測量技術實驗
7-5、風力發(fā)電基礎理論與應用技術仿真實驗
7-6、發(fā)電機轉速與輸出電壓關系實驗
7-7、發(fā)電機轉速與輸出電流關系實驗
7-8、發(fā)電機轉速與輸出頻率關系實驗
7-9、風速即轉速與出功率關系實驗
7-10、變頻器調速實驗
四、系統(tǒng)基本配置
|
序號 |
名稱 |
主要技術指標 |
數量 |
單位 |
備注 |
|
1 |
風力發(fā)電機 |
三葉片，風能利用系數0.32，額定輸出電壓12VAC，額定輸出功率300W |
1 |
臺 |
|
|
2 |
風速傳感器 |
輸入電壓5V 碼盤結構輸出 |
1 |
只 |
|
|
3 |
風向傳感器 |
輸入電壓5V 電壓值輸出 |
1 |
只 |
|
|
4 |
鼓風機 |
額定功率2.2KW,額定電壓380V額定轉速1440r/min |
1 |
臺 |
|
|
5 |
太陽能電池板 |
工作功率10W，工作電壓17.5V，工作電流0.65A光照強度AM1.5 1000W/M2 T 25℃ |
4 |
塊 |
|
|
6 |
智能電壓表 |
DC 0-200V |
2 |
只 |
|
|
7 |
智能電流表 |
顯示DC 20A |
2 |
只 |
|
|
8 |
電能計量模塊 |
電參數測量、運行時間、超載報警功率報警門限預置、掉電數據保存 |
2 |
只 |
|
|
9 |
風速風向儀 |
風速：0～45m ±0.3m/s 風向：0～360°±3° 通訊：RS232，RS485，USB |
1 |
套 |
|
|
10 |
風光互補控制器 |
帶監(jiān)控功能 |
1 |
臺 |
|
|
11 |
電源逆變器 |
輸入電壓12VDC 輸出電壓220VAC 額定功率300W |
1 |
臺 |
|
|
12 |
開關電源 |
輸出電壓12V 輸出電流10A |
1 |
只 |
|
|
13 |
模擬太陽燈 |
500W 250VAC 50HZ/60HZ |
5 |
套 |
|
|
14 |
直流感性負載 |
風扇、電機、蜂鳴器 電壓12V |
1 |
套 |
|
|
15 |
直流阻性負載 |
交通燈、LED燈、電阻箱 電壓12V |
1 |
套 |
|
|
16 |
交流感性負載 |
風扇 電壓AC220V |
1 |
套 |
|
|
17 |
交流阻性負載 |
LED燈 路燈模組 交通燈 電壓AC220V |
1 |
套 |
|
|
18 |
變頻器 |
額定功率2.2KW 額定電壓380VAC |
1 |
臺 |
|
|
19 |
直流減速電機 |
12V |
1 |
只 |
|
|
20 |
時間、溫度模塊 |
-20～+100℃時間、溫度、濕度、鬧鐘 |
1 |
只 |
|
|
21 |
工控一體機 |
Intel 1037U 1.8GHz 22nm雙核處理器TDP 17W 超低功耗處理器、1G DDR3 1333超高速內存 |
1 |
臺 |
|
|
22 |
船型開關 |
|
5 |
只 |
|
|
23 |
按 鈕 |
|
3 |
只 |
|
|
24 |
儲能蓄電池 |
12V 55AH |
1 |
只 |
|
|
25 |
控制柜、監(jiān)控柜 |
700mm*600mm*1750mm |
2 |
臺 |
凈尺寸 |
