TYT-31分布式風(fēng)光互補離并網(wǎng)發(fā)電教學(xué)實驗平臺|太陽能技術(shù)及應(yīng)用實訓(xùn)裝置

一,、系統(tǒng)概述

TYT-31分布式風(fēng)光互補離并網(wǎng)發(fā)電教學(xué)實驗平臺|太陽能技術(shù)及應(yīng)用實訓(xùn)裝置,，主要由光伏組件方陣及其支撐支架、直流匯流箱,、防雷系統(tǒng),、并網(wǎng)逆變器、交流配電箱,、監(jiān)控系統(tǒng)及其連接線纜等組成,。

在晴朗的白天，裝在屋頂上的光伏組件發(fā)出的直流電經(jīng)過并網(wǎng)逆變器逆變成與電網(wǎng)同頻率同相位的單相交流電給負(fù)載進(jìn)行供電,，在夜晚或陰雨天等太陽光照不足的情況下,，系統(tǒng)處于待機(jī)狀態(tài)，負(fù)載用電全部來自電網(wǎng),。您可以通過系統(tǒng)監(jiān)控軟件來實時查看系統(tǒng)的運行狀態(tài)和故障信息,，或者是選配遠(yuǎn)程通訊數(shù)據(jù)采集器，將系統(tǒng)工作數(shù)據(jù)通過GPRS或以太網(wǎng),，傳輸?shù)侥氖謾C(jī),、平板電腦或任意一臺聯(lián)網(wǎng)的電腦，以便于您遠(yuǎn)程實時掌控電站的信息,。

二,、系統(tǒng)主要特點

• 一站式交鑰匙服務(wù)；
• 系統(tǒng)所選設(shè)備及材料質(zhì)量可靠,、價格低廉,，使電站；
• 選用帶隔離變壓器的并網(wǎng)逆變器,，實現(xiàn)直流側(cè)與交流側(cè)的電氣隔離,，對電網(wǎng)和人身安全提供了強(qiáng)有力的保障；
• 多種監(jiān)控方式可選,，并創(chuàng)造性的將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到光伏遠(yuǎn)程監(jiān)控中,，可以隨時隨地的通過手持終端（如手機(jī)、平板電腦等）或任意一臺聯(lián)網(wǎng)電網(wǎng)，來掌控電站的信息,。
• 分布式并網(wǎng)光伏電站具有綠色環(huán)保,、無污染、就地消納,、損耗小等優(yōu)點,；
• 并網(wǎng)方式靈活，可以根據(jù)實際情況,，選擇“自發(fā)自用,；自發(fā)自用、余電上網(wǎng),；全部上網(wǎng)"三種并網(wǎng)方式的任意一種,，并網(wǎng)流程簡單；

三,、系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)：

四,、系統(tǒng)原理圖：

  4.1 自發(fā)自用,，余電上網(wǎng)模式

  4.2 自發(fā)自用，全部上網(wǎng)模式

  4.2 風(fēng)光互補離網(wǎng)工作模式

離網(wǎng)與并網(wǎng)模式之間可一鍵切換,，操作簡單便捷,，或者將5KW太陽能電池，分成2路分別供給離網(wǎng)發(fā)電和并網(wǎng)發(fā)電,。

風(fēng)力發(fā)電作為單獨發(fā)電系統(tǒng),，配合風(fēng)光互補控制系統(tǒng)完成風(fēng)力發(fā)電相關(guān)實驗項目

五、主要單元參數(shù)

  5.1 太陽能電池組件

• 組件型號：YL250P-29b  多晶
• zui大功率（W）：250
• 開路電壓（V）：38.4
• 短路電流（A）：8.81
• zui大功率點的工作電壓（V）：29.9
• zui大功率點的工作電流（Ａ）：8.36
• 轉(zhuǎn)化效率：17.12%
• 開路電壓溫度系數(shù)：-0.292%/K
• 短路電流溫度系數(shù)：+0.045%/K
• 功率溫度系統(tǒng)：-0.408%/K
• zui大系統(tǒng)電壓（V）：1000
• 保險絲額定電流（A）：20
• 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(fù)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

• 6個旁路二極管
• 絕緣材料：PPO
• 防水等級：IP65

• 連接器

• 常規(guī)額定電流：30A
• 耐電壓：DC1000V
• 接觸電阻：<2mΩ
• 絕緣電阻：＞500MΩ
• 適用單芯電纜截面：2.5-6mm2
• 電纜外徑范圍：Φ5mm～Φ 7mm
• 環(huán)境溫度：-40℃～+ 105℃
• 防護(hù)等級：IP67
• 安全等級：Ⅱ
• 殼體：PC料,，黑色
• 接觸件：紫銅CN,，鍍錫SN
• 接線方式：壓接

• 鎖緊系統(tǒng)：嵌入式常規(guī)額定電流：30A

• 耐電壓：DC1000V
• 接觸電阻：<2mΩ
• 絕緣電阻：＞500MΩ
• 適用單芯電纜截面：2.5mm2, 4mm2, 6mm2或14AWG, 12AWG, 10AWG
• 電纜外徑范圍：Φ5mm～Φ 7mm
• 環(huán)境溫度：-40℃～+ 105℃
• 防護(hù)等級：IP67
• 安全等級：Ⅱ
• 殼體：PC料，黑色
• 接觸件：紫銅CN,，鍍錫SN
• 接線方式：壓接
• 鎖緊系統(tǒng)：嵌入式
• 重量：約0.025Kg

• 電 纜

• 長度：450mm,
• 規(guī)格：1×4mm2
• 顏色：紅,、黑

• 溫度范圍系數(shù)：-40°C to+85°C
• 抗冰雹系數(shù)：zui大直徑25mm,撞擊速度23m/s(51.2mph)
• zui大表面負(fù)荷：7200pa

5.2 光伏并網(wǎng)逆變器

采用數(shù)字化高精度DSP控制，高效率方案,、高穩(wěn)定度設(shè)計,，*的MPPT,實時跟蹤光伏方陣的zui大輸出功率，zui大轉(zhuǎn)化效率可達(dá)到97.5%,，MPPT追蹤效率高達(dá)99.9%,。正弦波輸出,，自動同步電網(wǎng)，電流諧波含量小,，對電網(wǎng)無污染,，無沖擊,；防孤島運行控制,，全面的保護(hù)和報警功能，具有良好的人機(jī)交互LCD界面,，配備wifi模塊,，實現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)視。

5.2.1 產(chǎn)品特點

• 無變壓器設(shè)計,，zui大效率可達(dá)97.5%,，歐洲效率可達(dá)96.6%
• *的MPP跟蹤精度（>99.9%）
• 較寬的直流電壓輸入范圍（80-500Vdc），廣泛兼容各種類型的太陽能組件
• 接線,、安裝簡單,，易于操作
• IP65設(shè)計，適合室內(nèi)外各種環(huán)境下的安裝

5.2.2 智能監(jiān)控系統(tǒng)

教學(xué)系統(tǒng)所采用的逆變器外配Wifi卡,，PMB能保存?zhèn)鞲衅鞯乃兄匾獢?shù)據(jù),。同時配備RS485、RS232,、USB和以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)接口,。可以選擇使用wifi-kit和GPRS-kit,。免費的監(jiān)控軟件能夠通過電腦及移動終端清晰直觀的查看輸出數(shù)據(jù),，您可以在任何時候查看光伏電站的太陽能產(chǎn)量和公共電網(wǎng)的供電量情況。

兩個RJ45插頭用于多點通信,，也就是說,，通過這兩個插頭和電纜，zui多可連接 50 臺逆變器到一個上位機(jī)上,，上位機(jī)可以在同一時間通過一個單一的信號電纜與這些逆變器通信,，通過這些插頭，用戶可以從這些逆變器中得到數(shù)據(jù),，并且可以配置參數(shù),。

5.2.3 界面友好，便于操作

系統(tǒng)采用的逆變器擁有精美的顯示屏,，顯示機(jī)器所有相關(guān)的運行信息和設(shè)置,，三個LED燈分別指示機(jī)器的運行狀況，通信狀態(tài)和是否有錯誤信息,，用戶可以一目了然的了解機(jī)器的實時運行狀況,。

5.2.4 并網(wǎng)逆變器參數(shù)

• 直流側(cè)參數(shù)

• zui大輸入功率：3000W 兩路輸入
• PV短路電流：12A  兩路輸入
• zui大輸入電流：16A 兩路輸入
• 滿載MPP電壓范圍：180-450V
• zui大輸入電壓：500V
• zui小輸入電壓：150V
• 啟 動 電 壓：170V
• zui大功率跟蹤數(shù)：1
• 防逆流功能：有，配套防逆流傳感器

• 交流側(cè)參數(shù)

• 額定交流功率：3000W
• zui大輸出電流：14.4A
• 連接方式：單相
• 額定輸出電壓：220Vac,230Vac（電網(wǎng)匹配）
• 輸出電壓范圍：185v-276v
• 額定輸出頻率：50Hz/60Hz
• 總電流波形畸變率：＜3%
• 功率因數(shù)：≥0.99
• zui大功率跟蹤效率：99.9%
• 安全等級：一級
• 防護(hù)等級：IP65

• 參考標(biāo)準(zhǔn)

• 安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)：EN 62109, AS/NZS 3100
• 電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)：EN 61000-6-1, EN 61000-6-2, EN 61000-6-3, EN 61000-6-4, EN 61000-3-2, EN 61000-3-3
• 并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)：VDE 0126-1-1, RD1699, EN5, C10/11, G83/2, UTE C15-712-1, AS4777, CQC, CEI 0-21

5.2.5 支架

系統(tǒng)支架設(shè)計容量為5KW，采用標(biāo)準(zhǔn)工程件,，鍍鋅方鋼,，鍍鋅C型鋼，結(jié)構(gòu)美觀,，強(qiáng)度高,，由20塊250Wp太陽能光伏組件，成40度斜面,，固定于C型鋼架上，（此圖僅供參考）

• 斜面式,，標(biāo)準(zhǔn)工程用C型鍍鋅鋼
• 支架材料：工程用鍍鋅方鋼,，含標(biāo)準(zhǔn)件，接地孔等所需的全部部件,，含支架基建底座,。
• 方陣點地面積：安裝于樓頂或地面點地約 32平方米
• 電池組件可單獨或分組固定在陽臺、墻壁,、樓層圍欄

5.2.6 電纜

• 規(guī)格：阻燃電力電纜  4mm2 ,顏色：黑色,，紅色， 光伏

5.2.7光電聯(lián)接方式： 20塊250W太陽能組件,，每10塊串聯(lián),，分2組輸送至室內(nèi)實驗臺

5.2.8 斷路器

• 斷路器品牌：正泰交流，  *施奈德：交流/直流

5.2.9 電表：

•  單項電子電能表 DDS607   5（20）A

5.2.10 雙向計量電度表：

• 適用范圍：計量單相兩線交流有功電能,，適用于執(zhí)行單費率電價的太陽能和光伏發(fā)電的用戶雙向計量  5（20）A
• 主要功能

• ?液晶LCD數(shù)字顯示 
• ?正反向雙向計量,，正向電量6位整數(shù)1位小數(shù)（999999.9）反向電量5位整數(shù)1位小數(shù)（F99999.9）。

5.3 風(fēng)力發(fā)電機(jī)

• 發(fā)電機(jī)功率：1KW
• 輸出電壓：48V
• 輸出形式：三相交流
• 風(fēng)輪直徑：1.8(m)
• 啟動風(fēng)速：2.5(m/s)
• 額定風(fēng)速：12(m/s)
• 安全風(fēng)速：35(m/s)
• 工作形式：上風(fēng)式永磁同步發(fā)電機(jī)
• 風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)方向：順時針 
• 風(fēng)葉數(shù)量：3（片）    
• 風(fēng)葉材料：玻璃增強(qiáng)聚丙烯材料
• 電機(jī)材料：鋁合金&不銹鋼

5.4 模擬風(fēng)洞（鼓風(fēng)機(jī)）

• 風(fēng)量：34073 m3/h,，1275Pa-2138Pa
• 電壓：三相四線 380VAC
• 功率：5.5kW
• 調(diào)速單元：5.5KW 矢量變頻器,，輸出頻率：0-100Hz

5.5 風(fēng)光互補控制器

• 工作電壓：48VDC
• 充電功率：1200W 
• 風(fēng)機(jī)功率：1000W
• 充電方式：PWM脈寬調(diào)制 
• 充電zui大電流 22.5A
• 過放保護(hù)電壓 40.5V  
• 過放恢復(fù)電壓 44.2V
• 輸出保護(hù)電壓 65V
• 卸載開始電壓（出廠值）55V
• 卸載開始電流（出廠值） 18A 
• 控制器設(shè)有蓄電池過充、過放電保護(hù),、蓄電池開路保護(hù),、負(fù)載過電壓保護(hù)、輸出短路保護(hù),、電池接反保護(hù),、欠壓和過壓防震蕩保護(hù)、均衡充電,、溫度補償等功能
• 控制器帶數(shù)據(jù)傳輸功能,，可在工控機(jī)上位機(jī)中查看光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電,、蓄電池,、負(fù)載,、電壓、電流,、功率,、KWh曲線等，所采集數(shù)據(jù)可長期保存于工控機(jī)中,，以備隨時查看或打印,。

5.6 離網(wǎng)逆變器

離網(wǎng)逆變電源在系統(tǒng)當(dāng)中，是將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的設(shè)備,，所轉(zhuǎn)換的交流電可以驅(qū)動家用電器產(chǎn)品,，如電風(fēng)扇,，洗衣機(jī),，電燈，節(jié)能燈等,，阻性負(fù)載,、感性負(fù)載等

• 直流輸入電壓：40～76 VDC
• 額定蔬出功率：5KW
• 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(shù)：>0.88
• 波形失真率≤5% 
• 工作環(huán)境：溫度-20℃～50℃
• 相對濕度：﹤90﹪（25℃）
• 保護(hù)功能：短路、過熱,、過載保護(hù)                  離網(wǎng)逆變電源

特殊功能：完善的旁路功能,，可以實現(xiàn)市電→光伏或光伏→市電之間的無縫切換，可優(yōu)選光伏優(yōu)先或市電優(yōu)先,。

5.7 鉛酸蓄電池

在風(fēng),、光離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，蓄電池的作用主要是儲存能量,，在晚上或多云等氣候情況下,，風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏陣列不能提供足夠的能量時，蓄電池供給負(fù)載,，保證系統(tǒng)的正常運行,。

該系統(tǒng)所采用的鉛酸蓄電池規(guī)格如下：

• 蓄電池電壓： 12V
• 蓄電池容量：200Ah
• 外形尺寸：497*260*207mm
• 參考重量：62KG
• 聯(lián)接方式：4節(jié)串聯(lián)，組合成48V/200Ah

5.7.1 放電特性

鉛酸蓄電池具有的良好的放電特性,，尤其是大電流放電的特性更為*,。電池放電的容量取決于放電電流，終止電壓和放電時間,。

不同放電率的放電性能和終止電壓選擇如下圖：

放電時間

溫 度（℃）

5.7.2 自放電特性

鉛酸蓄電池儲存時的自放電特性如下圖：

自放電特性

5.7.3 充電特性

鉛酸蓄電池要求采用限流恒壓的充電方法進(jìn)行充電,。在環(huán)境度為25℃的條件下，浮充電壓為13.6±0.1V 臺X臺數(shù),，充電開始時的電流應(yīng)限制在0.25C10A的范圍內(nèi),。

恒壓充電特性(25℃)如下圖：

充電時間

在不同的環(huán)境溫度下，適宜的電池充電恒壓值可按下所示,，找出整組電池的恒壓浮充電壓值(電池充電電壓X電池組中的電池臺數(shù)),。

電池浮充電電壓與環(huán)境溫度的關(guān)系

六,、主要實驗實訓(xùn)內(nèi)容

6、1,、 光伏能量變換實驗

實驗1,、光伏陣列單元組成原理。

實驗2,、太陽能光電池能量轉(zhuǎn)換組合原理,。

實驗3、陣列電池zui大功率跟蹤器原理,。

實驗4,、陣列匯流與防雷接地原理。

實驗5,、陣列結(jié)構(gòu)件組合安裝原理,。 

實驗6、zui大功率跟蹤器與光伏轉(zhuǎn)換提效實驗,。

實驗7,、在不同天氣和日照強(qiáng)度下光波對光伏轉(zhuǎn)換效率的影響實驗。

實驗8,、在不同季節(jié)環(huán)境溫度變換下對光伏能量轉(zhuǎn)換的影響實驗,。

6、2,、光伏并網(wǎng)同步逆變電源實驗

實驗1,、逆變電源單元組成原理。

實驗2,、逆變電源MPPT的zui大功率跟蹤控制方法的實驗,。

實驗3、逆變電源輸出功率與光伏能量變換的實驗,。

實驗4,、MPPT與電子跟蹤器有效結(jié)合和分離控制方面的比較實驗。

實驗5,、逆變器并入的電網(wǎng)供電中斷,，逆變器應(yīng)在2s內(nèi)停止向電網(wǎng)供電，同時發(fā)出警示信號的防孤島效應(yīng)保護(hù)試驗,。

實驗6,、逆變電源直流輸入欠電壓控制實驗。

6,、3,、光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)軟件實驗

實驗1、在工控一體機(jī)上位軟件里查看單站監(jiān)控項目

• 當(dāng)前功率 KW,、當(dāng)日電量 KWh,、當(dāng)月電量 KWh,、當(dāng)前電量 KWh、總電量 KWh
• 累計減少砍伐樹木（棵）,、累計減排二氧化碳（噸）,、收益（元）需要設(shè)置
• 每日/周功率曲線、電量曲線

實驗2,、在移動設(shè)備監(jiān)控軟件里查看單站電量記錄項目：

• 當(dāng)前功率 KW,、當(dāng)日電量 KWh、當(dāng)月電量 KWh,、當(dāng)前電量 KWh,、總電量 KWh
• 累計減少砍伐樹木（棵）、累計減排二氧化碳（噸）,、收益（元）需要設(shè)置
• 每日/周功率曲線,、電量曲線

實驗3、在上位軟件里查看單站故障記錄項目：

• 直流過壓,、直流欠壓,、直流過流
• 交流過壓,、交流欠壓,、交流過流
• 系統(tǒng)過載、頻率異常,、孤島保護(hù),、ADC異常（快速檢測并網(wǎng)電壓，電流）,、IPM故障,、過流保護(hù)、過溫保護(hù),、溫度異常,、DSP異常（數(shù)字信號處理器，將模擬信號轉(zhuǎn)為數(shù)字信號）

6,、4,、風(fēng)力發(fā)電機(jī)運行過程與風(fēng)能量變換演示實驗

實驗1、風(fēng)力發(fā)電基礎(chǔ)理論原理性實驗 

實驗2,、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計實驗

實驗3,、風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)實驗

實驗4、風(fēng)力發(fā)電相關(guān)測量技術(shù)實驗

實驗5,、風(fēng)力發(fā)電基礎(chǔ)理論與應(yīng)用技術(shù)仿真實驗

實驗6,、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速與輸出電壓關(guān)系實驗

實驗7、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速與輸出電流關(guān)系實驗

實驗8,、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速與輸出頻率關(guān)系實驗

實驗9,、風(fēng)速即轉(zhuǎn)速與出功率關(guān)系實驗

實驗10,、變頻器調(diào)速實驗

七、主要設(shè)備清單