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LGX-CN5KW型 5KW光伏儲能發電實訓系統

一、概述

該光伏儲能發電系統利用校內的建筑屋頂建設光伏系統，為教學樓內的實驗室負荷供電，白天負荷較小，晚上學生自習時負荷較大，總負載不超過5kW；當地日照資源豐富，日照峰值時間3.5-4h，晚間備電時間約2小時,考慮系統容量，光伏組件容量設計為：5kWp,儲能系統容量為：10kWh。

二、光伏儲能發電系統設計

5KW光伏儲能發電系統主要由光伏子單元、儲能子單元、電網接入裝置和能量管理系統四大部分構成。

系統主要設備包括：

1、儲能電池

2、BMS系統

3、電池控制系統

4、儲能逆變器

5、光伏組件

6、匯流箱

7、通訊裝置

8、防雷及接地裝置

9、設備之間的連接電纜（包括直流側和交流側）

三、主要設備配置表

表1：該系統配置按照夜晚2小時供電要求，備單元配置如下

序號	設備名稱	型號規格	數量	單位	備注
儲能系統
1	儲能逆變器	SW5048D-ES	1	臺	單相交流輸出，額定功率5kW
2	磷酸鐵鋰鋰電池	10kWh	1	套	選用3.2V 100Ah電芯，16節進行串聯，含BMS系統及電池模組
光伏系統
1	265Wp多晶硅組件（60片）	265Wp	20	塊	10串2并,共5.3kWp
2	光伏匯流箱	PVS-4M	1	臺	4匯1匯流箱

四、系統主要設備功能參數介紹

（一）儲能逆變器功能介紹

產品主電路采用雙向PWM逆變電路及相應的控制電路、保護和監控電路。直流側由緩沖電阻、防反二極管和直流接觸器組成了直流側緩沖電路，當初始連接各種電池時對直流母線電容進行緩沖。主電路電源可有交直兩用供電，以使系統在電池或電網有電時都可以工作。

（二）磷酸鐵鋰電池性能介紹

磷酸鐵鋰電池，是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池，磷酸鐵鋰晶體中的P-O鍵穩固，難以分解，即便在高溫或過充時也不會像鈷酸鋰一樣結構崩塌發熱或是形成強氧化性物質，因此擁有良好的安全性。

（三） PVS-4M匯流箱性能介紹

為了減少光伏陣列到直流變換器之間的連接線，方便維護，提高系統的可靠性，需要光伏陣列與直流變換器之間配置光伏陣列匯流箱。

（四）雙軸跟蹤支架及控制系統

采用西門子 S7-1200 系列主機，高精度、高穩定數字化控制方案設計，先進的天文算法,實時追蹤太陽使光伏方陣時刻保持最大輸出功率，提高光伏發電轉化效率。風速測量裝置在正常天氣情況下保持靜默感知運行，遇到大風天氣或風速達到一定等級則會自動運行，并通過控制主機使支架系統自動放平減小風阻、保護支架系統在暴風雨天氣能夠安全運行。

五、監控及通訊裝置

系統配置1 套監控裝置，配置光伏并網系統專用網絡版監測軟件，采用 USB2.0 或 Wifi通訊方式，可以連續每天 24 小時對所有的系統運行狀態和數據進行監測。

1、實時顯示電站的當前發電總功率、日總發電量、累計總發電量、累計CO2 總減排量以及每天發電功率曲線圖；

2、可查看運行參數。

3、監控所有設備的運行狀態，采用聲光報警方式提示設備出現故障，可查看故障原因及故障時間。

4、監控軟件具有集成環境監測功能，能實現環境監測功能，主要包括日照強度、風速、風向、和溫度等參量。

5、可每隔5 分鐘存儲一次電站所有運行數據，包括環境數據。故障數據需要實時存儲。

6、能夠分別以日、月、年為單位記錄和存儲數據、運行事件、警告、故障信息等。

7、可以連續存儲20 年以上的電站所有的運行數據和所有的故障紀錄。

8、可通過監控軟件對逆變器進行控制，可以以電子表格的形式存儲運行數據，并可以圖表的形式顯示電站的運行情況。

9、BMS系統終端可查看數據信息內容

六、環境監測儀

本系統配置 1套環境監測儀(如下圖所示)，用來監測現場的環境情況：

該裝置由風速傳感器、風向傳感器、日照輻射表、測溫探頭、控制盒及支架組成，適用于氣象、軍事、航空、海港、環保、工業、農業、交通等部門測量水平風參量及太陽輻射能量的測量。可測量環境溫度、風速、風向和輻射強度等參量，其 RS485 通訊接口可接入并網監控裝置的監測系統，實時記錄環境數據。

七、主要教學實訓內容

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換組合原理

實驗3、陣列電池最大功率跟蹤器原理

實驗4、陣列匯流與防雷接地原理

實驗5、陣列結構件組合安裝原理

實驗6、在不同天氣和日照強度下光強度對光伏轉換效率的影響實驗

實驗7、在不同季節環境溫度變換下對光伏能量轉換的影響實驗

2、光伏儲能系統應用與教學

實驗1、光伏儲能發電系統原理結構分析

實驗2、光儲系統匯流、防雷原理學習與實踐

實驗3、鋰電池組在光儲系統中的應用與電能管理

實驗4、（BMS）鋰電池組管理系統在光儲系統中的應用

實驗5、（EMS）能量管理系統在光儲系統的應用與重要性

實驗6、（EMS）能量管理系統在中小型微電網系統中的應用

實驗7、直流變換器在光儲系統的應用與重要性

實驗8、儲能逆變器的原理分析

實驗9、儲能逆變器與普通逆變器應用比較

實驗10、光儲微網系統在無電地區、海島應用及設計

實驗11、光儲微網系統在多能互補、自發自用等聯網型微電網中的應用

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