風光互補發電實驗系統

一、發電站簡介
結合智能電網交互理念與學院辦學特色，搭建微型模擬風光混合小型實訓發臺，設風力發電機，可以發電存入儲能系統；設置光伏板，光伏發電存入儲能系統。儲能經過逆變DC/AC轉化供電給模擬負載電器；電瓶電壓低時候自動切入電網電源為模擬負載供電。
（一）風力發電部分實現需求
風機發出電經過控制器穩定電壓給蓄電池充電?？梢詸z測到實時環境溫度，風速、發電機轉速，電瓶電壓。上位機可以實時顯示風速（帶風速檢測功能控制器）、轉速（帶轉速檢測功能控制器）、蓄電池電壓、風機電壓、風機電流、風機功率、發電量等數據。發電機發出電流電壓在監控面板實時顯示。整個連接電路配備完整的電路圖。蓄電池充滿電之后風機自動卸荷。
（二）光伏發電部分實現需求
實時采集光伏輸出電壓及電流。可實現尋光功能與旋轉。
數據顯示:
可實現風機狀態，太陽能發電狀態可采集到信號并實時，顯示屏顯示內容包括：風機電壓、風機電流、風機功率、風機累計發電量、帶轉速功能時可顯示風機轉速等。光伏控制：太陽能電壓、太陽能電流、太陽能功率、太陽能日累計發電量等。
二、其主要組成部分如下：
太陽能光伏板：采用晶硅電池片制造；組件功率：≥330W；組件轉化率≥17%；制造工藝成熟，不受材料限制；迎風壓強＞2400Pa；絕緣強度DC3500V，1min；邊框接地電阻＜1Ω；2年內衰減率小于3.2%，10年內是衰減率小于10%；受惡劣天氣（風沙、雨雪）影響較小，具備弱光發電性能；組件壽命不少于25年；組件具備一定的扛雷、雨、風、冰雹、防火和抗震等抗擊自然災害的能力電池板故障或壽命期后有更換條件并且不影響設備結構；電池板與線纜的連接采用接插件，連接牢固、可靠，并能防潮、防水和抗老化能力，接插件使用壽命與電池主體相同。
（二）自動尋光跟蹤系統：1、根據當地的經度、緯度、時間及程序自動計算出任意時刻太陽的運動軌跡與所在地點的方位角與高度角。2、在跟蹤階段，控制系統根據跟蹤范圍自動發出指令，控制電動執行機構的運行，每隔一段時間調整一次跟蹤角度，以使光伏組件始終對準當前太陽所處的位置。3、在氣象惡劣條件下,上位機通信系統告知控制系統有大風天氣，發出指令，控制系統推動電機、支架做出相應動作規避惡劣天氣。4、在太陽高度角度較低的非跟蹤階段，為規避支架的陰影遮擋，系統進入反陰影跟蹤階段。整個控制過程均為全自動運行，無需人工干預（系統在“AUTO”模式運行)。5、電器特性：（1）供電電壓：220v （2）消耗功率≤5W（3）消耗電流 ≤0.03A 6、通訊方式：（1）有線（2）設置端口 RS4857、控制系統參數：（1）控制形式芯片（2）控制方式天文算法+位置反饋（3）保護形式三重（軟、硬限位、過流）8、傳感器接口：（1）角度傳感器 0~360°（2）電流傳感器 0~20A 9、（1）跟蹤精度 ±1°（2）跟蹤角度 ±65°10、支持跟蹤器類型：(1) 平單軸 (2) 斜單軸11、日均能耗 ≤0.5 度 12、協議類型：總線 13、14、有線通信距離 600m 15、工作溫度 -40℃~80℃ 16、防護等級 IP65 17、正常工作風壓 18M/S 以內 18、具備大風保護 19、驅動模式：直流24V/12v
（三）光伏控制器（根據施工條件）：1、DC自適應2、最大充電電流 80A 3、主要功能;標準串口；4、工作溫度：-40℃～55℃；5、使用海拔（m）：≤5500；6、控制損耗：不超過額定充電電流的1%；充放電回路壓降：不超過系統額定電壓的5%；7、額定電壓（VDC）：≥24V（最終適應系統）；8、過充保護功能：蓄電池端輸出電壓大于系統安全電壓，可自動停止充電組件
（四）逆變器：適合風力、光伏和風光互補發電系統的離網逆變器智能化、功能化設計，結構簡單，功能強大完善的保護和報警功能，采用工頻變壓器，空載損耗低，，隔離方式：工頻隔離，空載電流：≤1.3A 環境溫度：-20C+40°C，環境濕度：59%~95%,無凝露，噪音：<60dB，冷卻方式：風冷，防護等級：IP20
（五）匯流裝置：該模塊主要功能與特性：阻燃外殼防塵防水匯流箱 1000v 4進1出簡化太陽能板和逆變器之間的物理鏈接線，每組光伏故障檢修易于維護，從而減少設備的故障，減少運維的成本，增加系統的安全。匯流多個逆變器的輸出電流，同時保護逆變器免受到來自交流并網側/負載的危害，作為逆變器輸出斷開點，提高系統的安全性
（六）控制電箱裝置：不小于300*300*170mm 冷軋鋼板厚度0.6mm 含有鎖空開2p 電壓 230/400V 電流 16A 材質 PC阻燃功能短路保護/過載保護/控制隔離認證 3C 24v變壓器裝置。調制方式：脈沖調頻調寬式
調節電壓：12v24v 連接方式:接線電壓調整率；86% 負載調整率：12% 防護等級：IP20（添加）電源相數：2 外形尺寸：7X8 輸出電流：12A 類型：AC/DC電源
（七）風力發電機：
額定功率：300(W)，2）額定電壓：≥12(V)5）啟動風速：2.5(m/s)6）額定風速：9.6(m/s)7）安全風速：35(m/s) 工作形式：永磁同步發電機
動力控制系統,為系統發電提供原動力。它由電動機、調速系統和控制系統構成。
水平軸風力發電機將風能先轉換為機械能，然后帶動發電機發出電能加以使用。約3M/s的微風速度（微風的程度），便可以發電。有效的工作風速范圍在3M/s--15M/s。風葉采用高強度復合材料，強度高，韌性好，防紫外線，防腐蝕，抗大風。產品特點：
1、設計為便攜型，重量輕，結構簡單，運行可靠。2、運轉時噪音小，發電量足，效率高。3、風葉采用高強度復合材料，強度高，韌性好，防紫外線，防腐蝕，抗大風，具有良好的氣動性能。4、模具一次性壓鑄成形，重量誤差小，生產效率高。5、電機使用耐用軸承，工作效率高、耐磨、耐用，設計壽命可達15年。6、采用H級耐高溫漆包線，可耐溫180℃7、磁鐵使用稀土釹鐵硼磁鐵，效率高且自重輕，耗能少，輸出功率大。8、本風力發電機具有免維護、壽命長等特點。
（八）．風機小型塔架：安裝風力發電機，該塔架適用于小型風力發電機的傳統型塔架，鋼管表面采用熱鍍鋅處理，防銹、防腐蝕。相較于其他形式塔架價格低廉、運輸方便、安裝簡單。
（九）氣象裝置：誤差 ±0.2C(25℃) 0.1℃。濕度：0~100%RH，3%RH(10%~90%) 0.1%RH
（十）風速傳感控制：風速檢測裝置為 RS485 傳感器采用總線式，專門用以監測風速的檢測儀器能夠連續監測風速并遠程顯示，同時將風速轉換成電信號傳輸給關聯設備。風速傳感器采用復合材料，使用特種模具精密壓鑄工藝，尺寸公差甚小表面精度甚高，內部電路均經過防護處理，整個傳感器具有很高的強度、耐候性、防腐蝕和防水性。具有良好的防腐、防侵蝕性能，具有反向保護，限流保護電路，固態結構，無可動部件，可靠性高使用壽命長能夠保證儀器長期使用。
產品特點：
測量精度高，量程寬，穩定性能好；采用防護設計，防護等級高達 IP65；具有極可靠的抗電磁干擾能力；信號傳輸距離長，抗外界干擾能力強；防電磁干擾處理；采用底部出線方式、完全杜絕航空插頭橡膠墊老化問題。
參數描述
供電電壓 DC 9～24V；啟動風速 0.2m/s；量程 0～60m/s；分辨率 0.1m/s；系統誤差 ±3%；信號輸出方式 RS485；耗電<1W；工作環境 -20～55℃,相對濕度 35～8
(十一) 風機卸荷控制：裝置：在用電量小或無用電狀態下，為防止蓄電池過充，造成蓄電池鼓包、變形甚至爆炸，通過卸荷裝置把多余的電卸荷掉，實現系統安全平穩運行
（十二）儲能柜：金屬部分進行過特殊防腐處理，柜體具有足夠的機械強度，保證元件安裝后及操作時無搖晃、不變形。通過抗震實驗、搖擺實驗和內部燃弧實驗。開門靈活、方便。柜門離地2.5mm厚的安裝板，使得安裝板強度更大，也便于搬運。易于導入電纜，易于開孔進線。柜內堅固的長方形框架不但可以加強前門的強度，還可以用來固定安裝電器元件，可換裝柜門。
（十三）儲能電池單元：膠體鉛酸蓄電池組12V 200AH或12V 150AH，電池組采用2--4塊鉛酸電池，電池管理系統及與其相連的功率變換系統組成的儲能系統。風力，光伏組件陣列利用太陽能及風能轉換為電能,然后對電池組充電,通過逆變器將直流電轉換為交流電對負載進行供電。
采用膠體鉛酸蓄電池具有：
循環性能優異，是最理想的用于循環使用的電池。
深放電后充電速度快、效率高，恢復性能優異。
可應用于深循環用途，有利于減輕系統重量。
屬于“富液”式電池，不會發生電池干涸現象。
熱阻低、熱容量大，工作溫度范圍寬：-20℃~+50℃下均可正常使用。
極板耐硫化，可以長期在充電不足的情況下持續運行，更適合長時間小電流持續放電。可靠性好，使用壽命長。無泄漏，使用更加安全可靠。膠體電解液無流動性，在電池內部不會產生分層現象。無需均衡充電，供電不穩定的場合。該蓄電池優異的設計與選材確保其可在低溫環境中長期穩定工作而不會遭到破壞。膠體電池特殊的凝膠電解質配方極大的提高了電池在酷寒條件下的使用性能。經實際使用測試，在最低溫度達-46℃的極端低溫條件下，膠體蓄電池的有效容量比普通密封鉛酸電池高 2環境條件：良好環境溫度：－50℃～＋85℃ 相對濕度：≤95％
海拔高度：6500 米
（十四）風機控制輸出；額定輸入電壓 48V輸入電壓范圍0~64Vdc 額定輸入電流42A 充電參數
額定蓄電池電壓 48Vdc輸出參數；額定輸出電壓48Vdc輸出過壓點58Vdc輸出過壓恢復點低于輸出過壓點自動恢復
（十五）控制逆變器：智能化、功能化設計，結構簡單，功能強大，采用工頻變壓器，空載損耗低，產品通過3C認證，直流輸入參數：額定蓄電池電壓24Vdc 或48Vdc輸入過壓點68Vdc輸入過壓恢復點66Vdc輸入欠壓點43.2Vdc，輸入欠壓恢復點48Vdc輸入過壓點68Vdc，輸入過壓恢復點66Vdc，輸入欠壓點43.2Vdc，輸入欠壓恢復點48Vdc，交流輸出參數：輸出相位數單相額定輸出功率5KW，額定輸出電壓220v，額定輸出頻率 50±0.5HZ，電流諧波總畸變率（THD） <5%；效率：最大轉換效率 ≥85%；保護功能：直流輸入側過/欠壓保護，直流反接保護，交流輸出過載保護，交流輸出短路保護，浪涌保護，過溫保護，隔離方式：工頻隔離，空載電流 ≤0.8A，環境溫度 -20℃～+40℃，環境濕度 0%~90%,無凝露，噪音 <60dB，冷卻方式風冷，防護等級 IP20
（十六）市電切換裝置：當風光互補系統電源電壓低，自動切換車間電源供電。監測備用單相:失壓、斷相轉換延時:不可調工作方式:自投自復過載保護可以工作在-5℃~+40℃的環境中安裝地點的海拔高度不超過2000m當最高溫度為+40℃時，空氣的相對濕度不超過50%在較低溫度下可以允許有較高的相對濕度，20c~90°c污染等級為3級過壓保護功能防觸電保護器安裝逆變器后方，防止人員觸電及時切斷電源，短路保護,漏電保護功能,隔離功能
額定工作電壓(V) 1P+N,2P:230AC額定電流（A) 6-63額定頻率(Hz) 50極數 1P+N,2P 分斷能力(kA) 6額定剩余動作電流（mA） 30,50,75,100,300過壓保護功能(v;(280±14)