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风光互补发电实验系统
发表时间：2023-03-23
风光互补发电实验系统
一、发电站简介
结合智能电网交互理念与学院办学特色，搭建微型模拟风光混合小型实训发台，设风力发电机，可以发电存入储能系统；设置光伏板，光伏发电存入储能系统。储能经过逆变DC/AC转化供电给模拟负载电器；电瓶电压低时候自动切入电网电源为模拟负载供电。
（一）风力发电部分实现需求
风机发出电经过控制器稳定电压给蓄电池充电。可以检测到实时环境温度，风速、 发电机转速，电瓶电压。上位机可以实时显示风速（带风速检测功能控制器）、转速（带转速检测功能控制器）、蓄电池电压、风机电压、风机电流、风机功率、发电量等数据。发电机发出电流电压在监控面板实时显示。整个连接电路配备完整的电路图。蓄电池充满电之后风机自动卸荷。
（二）光伏发电部分实现需求
实时采集光伏输出电压及电流。可实现寻光功能与旋转。
数据显示:
可实现风机状态，太阳能发电状态 可采集到信号并实时，显示屏显示内容包括：风机电压、风机电流、风机功率、风机累计发电量、带转速功能时可显示风机转速等。光伏控制：太阳能电压、太阳能电流、太阳能功率、太阳能日累计发电量等。
二 、 其主要组成部分如下：
太阳能光伏板：采用晶硅电池片制造；组件功率：≥330W； 组件转化率≥17%；制造工艺成熟，不受材料限制；迎风压强＞2400Pa；绝缘强度DC3500V，1min；边框接地电阻＜1Ω；2年内衰减率小于3.2%，10年内是衰减率小于10%；受恶劣天气（风沙、雨雪）影响较小，具备弱光发电性能；组件寿命不少于25年；组件具备一定的扛雷、雨、风、冰雹、防火和抗震等抗击自然灾害的能力 电池板故障或寿命期后有更换条件并且不影响设备结构； 电池板与线缆的连接采用接插件，连接牢固、可靠，并能防潮、防水和抗老化能力，接插件使用寿命与电池主体相同。
（二）自动寻光跟踪系统：1、根据当地的经度、纬度、时间及程序自动计算出任意时刻太阳的运动轨迹与所在地点的方位角与高度角。2、在跟踪阶段，控制系统根据跟踪范围自动发出指令，控制电动执行机构的运行，每隔一段时间调整一次跟踪角度，以使光伏组件始终对准当前太阳所处的位置。3、在气象恶劣条件下,上位机通信系统告知控制系统有大风天气，发出指令，控制系统推动电机、支架做出相应动作规避恶劣天气。4、在太阳高度角度较低的非跟踪阶段，为规避支架的阴影遮挡，系统进入反阴影跟踪阶段。整个控制过程均为全自动运行，无需人工干预（系统在“AUTO”模式运行)。5、电器特性：（1）供电电压：220v （2）消耗功率≤5W（3）消耗电流 ≤0.03A 6、通讯方式：（1）有线（2）设置端口 RS4857、控制系统参数：（1）控制形式 芯片（2）控制方式 天文算法+位置反馈（3）保护形式 三重（软、硬限位、过流）8、传感器接口：（1）角度传感器 0~360°（2）电流传感器 0~20A 9、（1）跟踪精度 ±1°（2）跟踪角度 ±65°10、支持跟踪器类型：(1) 平单轴 (2) 斜单轴11、日均能耗 ≤0.5 度 12、 协议类型 ：总线 13、14、有线通信距离 600m 15、工作温度 -40℃~80℃ 16、 防护等级 IP65 17、正常工作风压 18M/S 以内 18、具备大风保护 19、驱动模式：直流24V/12v
（三） 光伏控制器（根据施工条件）：1、DC自适应2、最大充电电流 80A 3、主要功能;标准串口；4、工作温度：-40℃～55℃；5、使用海拔（m）：≤5500；6、控制损耗：不超过额定充电电流的1%；充放电回路压降：不超过系统额定电压的5%；7、额定电压（VDC）：≥24V（最终适应系统）；8、过充保护功能：蓄电池端输出电压大于系统安全电压，可自动停止充电组件
（四） 逆变器：适合风力、光伏和风光互补发电系统的离网逆变器 智能化、功能化设计，结构简单，功能强大 完善的保护和报警功能， 采用工频变压器，空载损耗低，，隔离方式：工频隔离，空载电流：≤1.3A 环境温度：-20C+40°C，环境湿度：59%~95%,无凝露，噪音：<60dB，冷却方式：风冷，防护等级：IP20
（五）汇流装置：该模块主要功能与特性：阻燃外壳防尘防水汇流箱 1000v 4进1出 简化太阳能板和逆变器之间的物理链接线，每组光伏故障检修易于维护 ，从而减少设备的故障，减少运维的成本，增加系统的安全。汇流多个逆变器的输出电流，同时保护逆变器免受到来自交流并网侧/负载的危害，作为逆变器输出断开点，提高系统的安全性
（六）控制电箱装置：不小于300*300*170mm 冷轧钢板 厚度0.6mm 含有锁 空开2p 电压 230/400V 电流 16A 材质 PC阻燃 功能 短路保护/过载保护/控制隔离 认证 3C 24v变压器装置。调制方式：脉冲调频调宽式
调节电压：12v24v 连接方式:接线 电压调整率；86% 负载调整率：12% 防护等级：IP20（添加） 电源相数：2 外形尺寸：7X8 输出电流：12A 类型：AC/DC电源
（七）风力发电机：
额定功率：300(W)，2）额定电压：≥12(V)5）启动风速：2.5(m/s)6）额定风速：9.6(m/s)7）安全风速：35(m/s) 工作形式：永磁同步发电机
动力控制系统,为系统发电提供原动力。它由电动机、调速系统和控制系统构成。
水平轴风力发电机将风能先转换为机械能，然后带动发电机发出电能加以使用。约3M/s的微风速度（微风的程度），便可以发电。有效的工作风速范围在3M/s--15M/s。风叶采用高强度复合材料，强度高，韧性好，防紫外线，防腐蚀，抗大风。产品特点：
1、设计为便携型，重量轻，结构简单，运行可靠。2、运转时噪音小，发电量足，效率高。3、风叶采用高强度复合材料，强度高，韧性好，防紫外线，防腐蚀，抗大风，具有良好的气动性能。4、模具一次性压铸成形，重量误差小，生产效率高。5、电机使用耐用轴承，工作效率高、耐磨、耐用，设计寿命可达15年。6、 采用H级耐高温漆包线，可耐温180℃7、磁铁使用稀土钕铁硼磁铁，效率高且自重轻，耗能少，输出功率大。8、本风力发电机具有免维护、寿命长等特点。
（八）．风机小型塔架：安装风力发电机，该塔架适用于小型风力发电机的传统型塔架，钢管表面采用热镀锌处理，防锈、防腐蚀。相较于其他形式塔架价格低廉、运输方便、安装简单。
（九）气象装置：误差 ±0.2C(25℃) 0.1℃。湿度：0~100%RH，3%RH(10%~90%) 0.1%RH
（十）风速传感控制：风速检测装置为 RS485 传感器采用总线式，专门用以监测风速的检测仪器能够连续监测风速并远程显示，同时将风速转换成电信号传输给关联设备。风速传感器采用复合材料，使用特种模具精密压铸工艺，尺寸公差甚小表面精度甚高，内部电路均经过防护处理，整个传感器具有很高的强度、耐候性、防腐蚀和防水性。具有良好的防腐、防侵蚀性能，具有反向保护，限流保护电路，固态结构，无可动部件，可靠性高 使用寿命长能够保证仪器长期使用。
产品特点：
测量精度高，量程宽，稳定性能好；采用防护设计，防护等级高达 IP65；具有极可靠的抗电磁干扰能力；信号传输距离长，抗外界干扰能力强；防电磁干扰处理；采用底部出线方式、完全杜绝航空插头橡胶垫老化问题。
参数描述
供电电压 DC 9～24V；启动风速 0.2m/s；量程 0～60m/s；分辨率 0.1m/s；系统误差 ±3%；信号输出方式 RS485；耗电<1W；工作环境 -20～55℃,相对湿度 35～8
(十一) 风机卸荷控制：装置：在用电量小或无用电状态下，为防止蓄电池过充，造成蓄电池鼓包、变形甚至爆炸，通过卸荷装置把多余的电卸荷掉，实现系统安全平稳运行
（十二）储能柜：金属部分进行过特殊防腐处理，柜体具有足够的机械强度，保证元件安装后及操作时无摇晃、不变形。通过抗震实验、摇摆实验和内部燃弧实验。开门灵活、方便。柜门离地2.5mm厚的安装板，使得安装板强度更大，也便于搬运。易于导入电缆，易于开孔进线。柜内坚固的长方形框架不但可以加强前门的强度，还可以用来固定安装电器元件，可换装柜门。
（十三）储能电池单元：胶体铅酸蓄电池组12V 200AH或12V 150AH，电池组采用2--4块铅酸电池，电池管理系统及与其相连的功率变换系统组成的储能系统。 风力，光伏组件阵列利用太阳能及风能转换为电能,然后对电池组充电,通过逆变器将直流电转换为交流电对负载进行供电。
采用胶体铅酸蓄电池具有：
循环性能优异，是最理想的用于循环使用的电池。
深放电后充电速度快、效率高，恢复性能优异。
可应用于深循环用途，有利于减轻系统重量。
属于“富液”式电池，不会发生电池干涸现象。
热阻低、热容量大，工作温度范围宽：-20℃~+50℃下均可正常使用。
极板耐硫化，可以长期在充电不足的情况下持续运行，更适合长时间小电流持续放电。可靠性好，使用寿命长。无泄漏，使用更加安全可靠。 胶体电解液无流动性，在电池内部不会产生分层现象。无需均衡充电，供电不稳定的场合。 该蓄电池优异的设计与选材确保其可在低温环境中长期稳定工作而不会遭到破坏。胶体电池特殊的凝胶电解质配方极大的提高了电池在酷寒条件 下的使用性能。经实际使用测试，在最低温度达-46℃的极端低温条件下，胶体蓄电池的 有效容量比普通密封铅酸电池高 2环境条件：良好 环境温度：－50℃～＋85℃ 相对湿度：≤95％
海拔高度：6500 米
（十四）风机控制输出；额定输入电压 48V输入电压范围0~64Vdc 额定输入电流42A 充电参数
额定蓄电池电压 48Vdc输出参数；额定输出电压48Vdc输出过压点58Vdc输出过压恢复点低于输出过压点自动恢复
（十五）控制逆变器：智能化、功能化设计，结构简单，功能强大，采用工频变压器，空载损耗低，产品通过3C认证，直流输入参数：额定蓄电池电压24Vdc 或48Vdc输入过压点68Vdc输入过压恢复点66Vdc输入欠压点43.2Vdc，输入欠压恢复点48Vdc输入过压点68Vdc，输入过压恢复点66Vdc，输入欠压点43.2Vdc，输入欠压恢复点48Vdc，交流输出参数：输出相位数单相额定输出功率5KW，额定输出电压220v，额定输出频率 50±0.5HZ，电流谐波总畸变率（THD） <5%；效率：最大转换效率 ≥85%；保护功能：直流输入侧过/欠压保护，直流反接保护，交流输出过载保护，交流输出短路保护，浪涌保护，过温保护，隔离方式：工频隔离，空载电流 ≤0.8A，环境温度 -20℃～+40℃，环境湿度 0%~90%,无凝露，噪音 <60dB，冷却方式 风冷，防护等级 IP20
（十六）市电切换装置：当风光互补系统电源电压低，自动切换车间电源供电。监测备用单相:失压、断相 转换延时:不可调 工作方式:自投自复过载保护可以工作在-5℃~+40℃的环境中安装地点的海拔高度不超过2000m当最高温度为+40℃时，空气的相对湿度不超过50%在较低温度下可以允许有较高的相对湿度，20c~90°c污染等级为3级过压保护功能防触电保护器 安装逆变器后方，防止人员触电及时切断电源，短路保护,漏电保护功能,隔离功能
额定工作电压(V) 1P+N,2P:230AC额定电流（A) 6-63额定频率(Hz) 50极数 1P+N,2P 分断能力(kA) 6额定剩余动作电流（mA） 30,50,75,100,300过压保护功能(v;(280±14)
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