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SB-FG1000風光儲發電微電網實驗系統

一、產品概述               

風光儲發電微電網實驗系統是集風力發電、光伏發電、儲能于一體的新型教學演示及實驗系統。可完成風力發電、光伏發電、風光互補混合發電及儲能、電源管理相關實驗及教學演示。

1.1系統主要應用范圍

風光儲發電微電網實驗設備主要提供于職高、大學、研究生、企業技工以太陽能發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電站整個系統的原理學習并探討工程實際應用技能。

室內風力發電系統  控制柜、監控/儲能柜   室內光伏發電單元（可室外）

1.2產品特點

系統實驗平臺集成了室內溫/濕度，風速、風向等測量系統，讓使用者操作起來更直觀。

系統功率模塊采用數字DSP技術，對蓄電池充放電進行全智能化的管理。

系統同步電源，采用日本三菱IGBT模塊（IPM）組裝。具有高功率因數輸出。

系統面板上采用直觀的數字表和液晶顯示，方便用戶了解系統當前工作狀態。

系統上的離網電源可以為用戶提供交流220V純正弦波交流電能。

風光互補儲能發電實訓系統，可以讓實訓學生自行拆裝移動，使用簡便、無噪音、無污染。

系統監控柜集成高性能一體計算機，可監控系統運行參數、并將運行數據長期保存或打印

實驗臺面板設置有切換開關（按鈕）可實現離網、并網兩種模式自由切換

二、技術參數

2.1 太陽能電池組件

1、抗鹽霧和氨腐蝕等國際權威測試；

2、可承受風壓2400Pa,雪壓7200Pa；

3、優秀的弱光環境發電性能，陰天也能發電；

4、輸出功率年衰減率小于0.7%，第25年不低于組件初始功率的80.70%

?組件型號：ZM250P-29b  多晶

?最大功率（W）：250

?開路電壓（V）：35.9

?短路電流（A）：7.27

?最大功率點的工作電壓（V）：28.1

?最大功率點的工作電流（Ａ）：6.7

?轉化效率：17.12%

?開路電壓溫度系數：-0.292%/K

?短路電流溫度系數：+0.045%/K

?功率溫度系統：-0.408%/K

?最大系統電壓（V）：1000

?組件尺寸（長×寬×高）：1650×990×40mm

?重量：19.1kg

?框架：陽極氧化鋁

?玻璃：白色鋼化安全玻璃3.2mm

?電池片封裝：EVA

?背板：復合薄膜

?太陽能電池片：6×10片多晶硅太陽能電池片（156mm×156mm）

?接線盒

1)6個旁路二極管

2)絕緣材料：PPO

3)防水等級：IP65

?連接器

1)常規額定電流：30A

2)耐電壓：DC1000V

3)接觸電阻：<2mΩ

4)絕緣電阻：＞500MΩ

5)適用單芯電纜截面：2.5-6mm2

6)電纜外徑范圍：Φ5mm～Φ 7mm

7)環境溫度：-40℃～+ 105℃

8)防護等級：IP67

9)安全等級：Ⅱ

10)殼體：PC料，黑色

11)接觸件：紫銅CN，鍍錫SN

12)接線方式：壓接

?電 纜

1)長度：450mm,

2)規格：1×4mm?

3)顏色：紅、黑

?溫度范圍系數：-40°C to+85°C

?抗冰雹系數：最大直徑25mm,撞擊速度23m/s(51.2mph)

?最大表面負荷：7200pa

2.2 太陽能組件固定支架

系統支架設計容量為1KW，采用標準工程件，鍍鋅方鋼，鍍鋅C型鋼，4塊250Wp太陽能光伏組件，固定于C型鋼架上，與室外陽臺相結合，為保護實驗過程中的安全，為滿足系統電壓需求、該系統采用串聯或并聯方式連接。

2.3、風力發電機

?額定功率：500(W)

?額定電壓：48(V)

?額定電流：10.7（A）

?風輪直徑：1.65(m)

?啟動風速：2.5(m/s)

?額定風速：9.6(m/s)

?安全風速：35(m/s)

?工作形式：永磁同步發電機

?風葉旋轉方向：順時針

?風葉數量：3（片）   

?風葉材料：玻璃增強聚丙烯材料

?電機材料：鋁合金

2.4、模擬風洞模塊

?風量：32073 m^з/h

?風壓：388Pa

?轉速：1440 r/min

?功率：2.2kW    

可調風速：0～13級連續可調

2.5、風光互補智能型控制器

本款風光互補控制器專為小型離網風光互補發電系統設計，外觀大方，操作方便，并能夠安全高效地控制風力發電機和光伏組件對蓄電池進行充電。

?風機過電流限制

?本產品提供了風機過電流限制，一旦風機超過設定的上限電流，控制器自動啟動PWM智能卸載，從而保護風機

?蓄電池最大電流智能限流

?客戶可以根據系統的實際情況，在控制器上手動設置當前使用的蓄電池容量上限，控制器會根據客戶所設置的蓄電池容量上限，計算出充電電流上限（即蓄電池容量的0.3倍），從而對蓄電池進行保護。

?手動剎車功能

?風機充電開關功能

?在控制器上用戶可以手動設置風機充電的打開或關閉。

?光伏充電開關功能

?在控制器上用戶可以手動設置光伏充電的打開或關閉。

?負載輸出開關功能

?在控制器上用戶可以手動設置負載端的打開或關閉。

?負載輸出有4種多樣化工作模式

?負載輸出有升壓恒流源和降壓恒流源功能供用戶選擇通訊功能

?通過RS232或者RS485串口通信，實現計算機對整個系統的監控以及對數據的存儲、分析和管理。通過串口升級程序，可以修改一些定制的功能。

?通過串口支持上位機（計算機）和下位機（控制器）同時對參數進行設置。

?工作電壓：48VDC

?充電功率Pmax：1200W

?適用光伏功率Pmax ：500W

?適用風機功率Pmax ：550W

?充電方式：PWM脈寬調制

?充電最大電流 25A

?過放保護電壓 40.2V 

?過放恢復電壓 46.6V

?輸出保護電壓 66V  

?卸載開始電壓（出廠值）62V

?卸載開始電流（出廠值）20A

?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、欠壓和過壓防震蕩保護、均衡充電、溫度補償功能；

2.6、離網逆變電源

?直流輸入電壓：48VDC

?額定蔬出功率：1000W

?輸出電壓：220VAC

?輸出波形：純正弦波

?輸出頻率：50Hz

?工作效率：85%

?功率因數：>0.88

?波形失真率≤5%

?工作環境：溫度-20℃～50℃

?相對濕度：﹤90﹪（25℃）

?保護功能：極性反接、短路、過熱、過載保護

?其它功能：交直流切換功能、光伏發電及供電優先，儲能電池耗盡后切換到市電供電

2.7、同步并網逆變電源

?AC標準電壓范圍：90V～140V/180V～260VAC

?AC頻率范圍：55Hz～63Hz/45Hz～53Hz

?并網輸出功率：600W

?輸出電流總諧波失真：THDIAC <5%

?相 位 差：<1%

?孤島效應保護：VAC;f AC

?輸出短路保護： 限流

?顯示方式：LED

?待機功耗：<2W   

?夜間功耗： <1W

?環境溫度范圍： -25 ℃～60℃

?環境濕度： 0～99%(Indoor Type Design)

2.8、測風系統

?測量范圍 風速：0～60m/s風向：0～360°

?精 度 ±0.1m/s± 3° 

?工作電源：AC 220V±20% 50HZ，DC12V、5V或其他供電。

?記錄間隔：1分鐘～240分鐘連續可設置

?內部存儲：4M bit

?通訊接口：RS-232/485/USB通訊

?環境溫度：-40℃～50℃  

?轉速傳感器：0～5000風力發電機轉速檢測顯示（室內）

2.9、數字電壓、電流、功率因數表、溫濕度表

?直流電壓表：0-200V×3只

?交流電流表：5A×1只

?交流電壓表：0-500V、交流電流表5A各一只

?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

?溫度、濕度表:溫度測量范圍：-50℃-+70℃  濕度測量范圍：20%-90%

2.10、蓄電池

?單體電壓：12V

?過充保護電壓：14.8V

?截至放電電壓：10.5V

?單體容量：55AH

?采用4節串聯連接方式，組串后電池組電壓48V

2.11、 環境監測模塊技術指標

?含有照度計、溫度表、濕度表，單片機時鐘系統，實現時間的顯示

2.12、工控一體機

?該機是一款高性價比的 13.3 寸液晶工業平板電腦，可選擇 Intel? Celeron? 或酷睿處理器，緊湊的嵌入式系統可提供高性能計算。高耐久性設計，全金屬外殼，高耐久性設計，支持 2 到 3 個串行端口，?4 個 USB 端口和 1 個千兆網口來滿 足各種工業應用。

?采用 13.3" TFT LED 面板

?觸摸屏:臺灣軍工Touchkit 4線觸摸屏，透光率高；性能穩定，觸摸靈敏

?C P U:Intel 1800 2.41GHz 雙核處理器TDP 17W超低功耗處理器

?硬 盤:24G SSD固態硬盤

?Intel? Celeron? 或酷睿處理器

?系統內存最大支持 8 GB DDR3L SDRAM

?內置WIFI模塊

?全金屬外殼，抗電磁干擾

?支持全尺寸 Mini PCIe 擴展

?支持 USB 3.0

?支持 Windows Embedded and Android

?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。

?聲 卡:集成ALC662 6聲道高保真音頻控制器

?網 卡:集成1個RTL千兆網卡,支持網絡喚醒、PXE功能。

?電 源:外置電源（100V至220V寬幅電壓，全球通用）

?整機接口:4* USB 2.0接口,其中兩個可支持USB3.0(需定制)，

1* HDMI接口:1* VGA接口,1* RJ-45網絡接口,1* Line out（綠色）,1* Mic（紅色)

2*COM串口,1* 12V DC_JACK輸入接口

2.13風光控制系統參數：

系統信息

光伏信息

風機信息

負載輸出信息

負載輸出4種模式供用戶設置 ，如下：

舉例：

若客戶需要負載工作狀態如下：

第一時間以額定功率的80%工作3小時，

第二時間以額定功率的50%工作5個小時，

第三時間以額定功率的90%工作，

設置如下：

Power1設置為80%，Ton設置為3h，

Power2設置為50%，Toff設置為8h，

Power3設置為90%。

注意：

在3.5中設置Lon，Loff

在3.7中設置負載的TON，TOFF，Power 1， Power 2， Power 3；

TON、TOFF都是從達到光控點開始計算，同一起點，Ton應小于或等于Toff；

達到光控點后會有1分鐘的延時。

監控軟件

該監控軟件為綠色版，無需安裝，方便操作。通過此軟件既可以直觀的瀏覽參數，也可以對參數進行設置。

軟件界面：

界面顯示內容：

蓄電池：電壓，充電電流，獲得功率，獲得電量。

太陽能：電壓，充電電流，充電功率，發電量。

風能：電壓，充電電流，充電功率，發電量。

負載：電壓，電流，負載功率，輸出電量。

通過軟件設置參數的具體步驟請參照軟件壓縮包中的監控軟件使用說明。

風資源數據主界面

智能運維軟件：

智能運維軟件系統是太陽能發電系統的專用軟件，通過 2.4G 無線通訊技術實現數據通訊，主要功能有設備工作狀態監控、逆變器發電量數據監控、設備發電量曲線分析圖，要正常運行太陽能發電監控系統必須首先安裝太陽能發電系統，其中兩個組件是必須的，即通訊型太陽能微逆變器和數據采集器 DataBox, 太陽能發電系統和太陽能發電監控系統的基本組成結構如下圖所示：

1、基本組成

1.2 系統功能簡介

設備工作狀態監控

太陽能發電監控系統通過電力載波通訊技術可以實時監控每個微型微逆變器的工作狀態，用戶可以及時了解每個微型逆變器的工作情況，以便在故障或異常時能迅速作出響應。

設備控制功能

用戶可以通過太陽能發電監控系統直接控制每個微逆變器，主要控制功能有關機、開機、調整功率等。

設備發電量數據監控

太陽能發電監控系統通過實時的電流、電壓、發電量、溫度采樣，實時計算得出每個微逆變器的發電數據并加以儲存。

設備發電量曲線分析圖

太陽能發電監控系統通過實時采集的發電數據能為用戶及時繪制出每個或者多個微逆變器的功率曲線以供用戶分析發電系統的發電走勢。

1.3 性能參數表

DataBox-數據采集器

NETMS 監控軟件

1.4 數據采集器

DataBox: DataBox 是專門為通訊型發電系統而研制的數據采集設備，通過這個設備 24 小時不間斷的進行數據采集以及控制通訊。

區域 Area 及編碼 DPID：當一個發電系統規模比較龐大，DataBox 的通訊距離不足時，需要另選購中繼型 DataBox數據采集器以及 DataPlus 數據中繼器來增加通訊距離，將發電系統劃分為多個區域 Area，每個區域安裝一個DataPlus 數據中繼器，每個 DataPlus 數據中繼器都擁有一個長度為 4 個數字的編碼，在同一個發電系統中的DataPlus 數據中繼器編碼不能重復；

逆變器編碼 Inv.ID：通訊型發電系統中的每個逆變器都擁有一個固化在機器里的唯一設備編碼，編碼長度為 8 個數字。

2、系統運行 運行智能運維軟件系統只需要雙擊桌面快捷方式或者單擊開始菜單快捷方式即可，運行開始后將顯示一個系統引導界面

引導界面將自動關閉，然后系統將自動尋找已經連接的 DataBox 并連接，如下圖：

3.3 主界面使用說明

1. 系統菜單；

2. 系統工具欄；

3. 系統頁面切換；

4. 系統發電量、收益、環境效益總覽；

5. 功率、發電量儀表；

6. 功率曲線圖；

7. 系統狀態提示欄；

8. 光伏電站設置工具欄；

9. 區域列表；

10. 微型逆變器列表；

11. 逆變器狀態；

12. 逆變器操作面板；

13. 歷史數據操作工具欄；

14. 歷史數據明細表格；

15. 日發電量柱形圖；

16. 月發電量柱形圖；

17. 年發電量柱形圖；

18. 系統涉資及日志工具欄；

19. 系統參數設置；

20. 系統日志顯示框；

2.15、新能源教學系統仿真軟件（具有軟件著作權）

一、多媒體教學軟件概述

1、通過該軟件可以系統性學習太陽能光伏硅材料、電池片、光伏組件、光伏組件附屬材料、光伏應用產品等全部系列光伏知識內容。

2、配備文字與動畫展示并介紹從原材料至成品包括中間環節加工工藝等與使用方法。

3、多媒體系統自帶語音講解，圖、文、聲并茂展示講解、與系統所述文字同步播放，幫助教師對光伏發電課程教案的快速編寫，提高學生對新能源專業知識快速掌握和快速學習。

4、多媒體軟件組成

(1)太陽能光伏硅材料講解與展示系統

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

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）

4)太陽能電池片基本情況介紹

5)太陽能電池片基本結構分析

6)太陽能電池片分類

7)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

8)晶體硅太陽能電池片生產主要原材料

9)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

10)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

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展方向

(4)太陽能光伏組件附屬材料講解與展示系統

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（約5課時）

2.1.1 太陽能發電系統：

2.1.2 家用太陽能發電機直流系統多媒體電視機

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 太陽能光伏發電基本原理

2.3 太陽能光伏發電系統組成部分介紹

2.4 太陽能光伏發電系統設計方法

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：

在小型光伏系統中，用來保護蓄電池；在大中型系統中，起平衡光伏系統能量、保護蓄電池及整個系統正常運行等；

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顯示光伏發電系統的 各種工作狀態，包括：蓄電池（組）電壓、負載狀態、電池方陣工作狀態、輔助電源狀態、 環境溫度狀態、故障報警等。

?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；

?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

?控制器的主要開關器件；

?運用脈沖寬度調制（PWM)控制技術；

?具有單路、雙路負載輸出和多種工作模式；

?具有多種保護功能；

?系統工作狀況、蓄電池的剩余電量等的變化；

?具有溫度補償功能

2、中功率光伏控制器

?負載電流大于15A的控制器為中功率控制器。

?系統狀態顯示；

?可編程設定負載的控制方式；

?多種保護功能；

?浮充電壓的溫度補償功能；

?具有快速充電功能；

?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

?大功率光伏控制器采用微電腦芯片控制系統，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。

2.16、負載單元

（1）直流負載五組。（感性負載3組，阻性負載2組）

1）感性負載有：直流風扇、直流電機、蜂鳴器

2）阻性負載有：交通燈、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直流穩壓電源。

三、可完成的實驗課目及內容

實驗一 風光互補智能控制實驗

1-1、控制器充、放電保護實驗

1-2、運行過程蓄電池電壓、電流測量實驗

1-3、蓄電池電量估測實驗

1-4、控制器環境溫度測量實驗

1-5、控制器光控-時控輸出實驗

1-6、光伏發電對儲能電池充電實驗

1-7、風力發電對儲能電池充電實驗

1-8、風光互補發電對儲能電池充電檢測與實驗

實驗二 離、并網逆變器實驗

2-1、逆變器的工作原理分析實驗；

2-2、輸出電壓、電流測試實驗；

2-3、最大輸出功率的估算實驗；

2-4、過載或短路保護演示實驗；

2-5、輸入電壓防反接演示實驗；

2-6、輸入電壓范圍測試實驗；

2-7、轉換效率計算實驗；

2-8、風力發電系統與離網逆變匹配對接實驗

2-9、風力發電系統與并網逆變匹配對接實驗

實驗三 風力發電機運行過程與風能量變換演示實驗

3-1、風力發電基礎理論原理性實驗

3-2、風力發電系統設計實驗

3-3、風力發電控制技術實驗

3-4、風力發電相關測量技術實驗

3-5、風力發電基礎理論與應用技術仿真實驗

3-6、發電機轉速與輸出電壓關系實驗

3-7、發電機轉速與輸出電流關系實驗

3-8、發電機轉速與輸出頻率關系實驗

3-9、風速即轉速與出功率關系實驗

3-10、變頻器調速實驗

四、基本配置清單