SB-FG2000風光互補發(fā)電實驗裝置
一、產(chǎn)品概述
風光互補發(fā)電實驗裝置是集于太陽能發(fā)電及風力發(fā)電為一體的新型教學(xué)實驗系統(tǒng)?？赏瓿娠L力發(fā)電和太陽能發(fā)電及基站的供電及并網(wǎng)逆變電源系統(tǒng)集成的相關(guān)實驗及教學(xué)演示?？梢詭椭鷮W(xué)生，進一步理解風力發(fā)電及太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的理念、系統(tǒng)集成原理、單元組成、部件認知等方面的學(xué)習(xí)和工程實際應(yīng)用技能。
二、產(chǎn)品特點
◆ 裝置采用變頻器控制原動機調(diào)速模擬風源，通過調(diào)節(jié)變頻器或調(diào)速器輸出頻率或功率，可在實驗室條件下模擬自然風風速的變化，方便觀察風速變化對風力發(fā)電機輸出電能的影響。
◆ 裝置采用的光伏控制器、逆變器和變頻器均是工業(yè)標準器件，具有完善的保護功能，可確保操作者與設(shè)備運行安全。
◆ 電氣控制屏由實驗屏（內(nèi)置電源與各種接口）和實驗桌組成，實驗屏采用雙層亞光密紋結(jié)構(gòu)，表面經(jīng)過噴塑處理，提高防銹、絕緣性能，實驗屏上部裝有日光燈照明裝置，方便實驗臺架移動；
三、主要技術(shù)規(guī)格參數(shù)
1、系統(tǒng)規(guī)格
◆ 系統(tǒng)工作電壓：12/24V DC 220VAC
◆ 系統(tǒng)最大電流：50A
◆ 系統(tǒng)最大功率：900W
2、單晶硅太陽能電池規(guī)格
◆ 組件尺寸(L*W*H)：670*990*30mm
◆ 最佳功率：100W
◆ 最佳工作電壓：17.05±0.5V
◆ 最佳工作電流：5.2±0.10A，
◆ 短路電流：5.3±0.10A
◆ 開路電壓：21±0.5V
◆ 模擬小太陽模塊：220VAC 500W金鹵燈或1000W自然色太陽投光燈
3、風機力發(fā)電機參數(shù)：風力發(fā)電單元采用原動機模擬風源，帶動永磁同步發(fā)電機，原動機采用異步電機或直流機。
◆ 額定功率：300(W)
◆ 額定電壓：12/24(V)
◆ 額定電流：33.3/16.7（A）
◆ 啟動風速：0.5(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(fā)電機
◆ 風葉旋轉(zhuǎn)方向：順時針
◆ 電機材料：鋁合金&不銹鋼
4、模擬風單元
◆ 供電電源：AC220V
◆ 輸出：三相220V
◆ 轉(zhuǎn)速：0-960 r/min
◆ 功率：1.5kW
◆ 模擬風速：0～13級連續(xù)可調(diào)
5、風光互補控制器規(guī)格
◆ 工作電壓：12VDC
◆ 充電功率：500W
◆ 光伏功率：150W
◆ 風機功率：350W
◆ 充電方式：PWM脈寬調(diào)制
◆ 充電最大電流 35A
◆ 過放保護電壓 11V
◆ 過放恢復(fù)電壓 12.6V
◆ 輸出保護電壓 16V
◆ 卸載開始電壓（出廠值）15.5V
◆ 卸載開始電流（出廠值） 15A
◆ 控制器設(shè)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、電池接反保護、欠壓和過壓防震蕩保護、均衡充電、溫度補償、光控開關(guān)功能；
◆ 負載為100W以下的12V/24V直流負載，控制單元一通道為常開輸出，另一通道為多類定時輸出（光控開、光控關(guān)，定時開、定時關(guān)，）。
6、離網(wǎng)逆變電源
◆ 直流輸入電壓：9～16.8VDC
◆ 額定蔬出功率：300W
◆ 輸出電壓：110/220VAC
◆ 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℃）
◆ 保護功能：極性反接、短路、過熱、過載保護
7、并網(wǎng)同步逆變電源
◆ AC標準電壓范圍：90V～140V/180V～260VAC
◆ AC頻率范圍：55Hz～63Hz/45Hz～53Hz
◆ 并網(wǎng)輸出功率：400W
◆ 輸出電流總諧波失真：THDIAC <5%
◆ 相 位 差：<1%
◆ 孤島效應(yīng)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(huán)境溫度范圍：-25 ℃～60℃
◆ 環(huán)境濕度：0～99%(Indoor Type Design)
8、電表規(guī)格
◆ 直流電流表：× 2個，20A， 顯示模式︰0.5"LED
◆ 直流電壓表：× 2個，50V， 顯示模式︰0.5"LED
◆ 交流電壓表：× 2個，500V，顯示模式︰0.5"LED
◆ 交流電流表：× 2個，5A， 顯示模式︰0.5"LED
◆ 時間、溫/濕度表：× 1個，-20～99.9℃ 顯示時間，室內(nèi)溫、濕度
9、負載：
◆ 風扇：×1個，額定電壓：12/24V，工作電流：0.25A，功率：3W
◆ 交通燈：1組(R,G,B)，額定電壓：12/24V，工作電流：0.25A，功率：3W
◆ 蜂鳴器：×1個
◆ 馬達：×1個，額定電壓：12/24V，工作電流：0.35A，功率：5W 轉(zhuǎn)速：20rmp/min
◆ 直流模擬負載：12V/24V/28WLED路燈板，帶PWM調(diào)光功能，輸出功率可設(shè)置
◆ 實驗臺側(cè)面帶有1個3路交流輸出插座、可供其它設(shè)備用電
◆ 實驗臺面板設(shè)置有直流輸出端口，設(shè)有阻性，感性負載，方便完成不同負載
10、電池：閥控式密封鉛酸蓄電池
◆ 額定電壓：12V
◆ 額定容量：55Ah
◆ 充電方法（恒壓），循環(huán)︰最大充電電流為5.6A
11、監(jiān)測系統(tǒng)：高性能風光互補智能控制器，含PC端監(jiān)控模塊，軟件與系統(tǒng)聯(lián)機后可以實現(xiàn)遠程監(jiān)控,包括風能、太陽能、蓄電池的數(shù)據(jù)實時顯示、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存，對風能、太陽能、蓄電池的參數(shù)進行配置，對風機的運行狀態(tài)進行控制等。數(shù)據(jù)以圖形曲線、實時數(shù)據(jù)表、模擬圖等多種形式顯示。運行狀態(tài)以報警形式提醒用戶，報警內(nèi)容存儲備查。系統(tǒng)具有使用簡單，存儲容量大，功能全，多語言版本等特點。
12、實驗室智慧用電安全控制系統(tǒng)：智能電源管理系統(tǒng)具有過溫、短路、過流、過壓、欠壓、失壓、功率限定7大保護功能；電源具有一鍵鎖定功能，處理故障時，防止漏電保護器合閘，造成觸電危險；電源具有故障鎖定功能，發(fā)生故障導(dǎo)致跳閘時，不能人為上電，只能通過遠程清除故障后，才能上電成功；能通過無線4G和有線以太網(wǎng)與手機APP和PC端云平臺通訊，沒有網(wǎng)絡(luò)的情況下，教室整套智能電源管理系統(tǒng)可離線獨立運行。
1、智能終端：智能電源管理系統(tǒng)以32位ARM為核心，采用4.3寸彩色觸摸屏為人機交互界面，實時監(jiān)控設(shè)備運行情況，提供Zigbee、CAN等多種通信模式，具備語音播報功能。能實時監(jiān)測三相電壓、電流、功率，功率因數(shù)、頻率、電能等參數(shù)，液晶觸摸屏監(jiān)測數(shù)值。能監(jiān)控實驗室電源的故障類型和故障次數(shù)；設(shè)備時間管理包含年月日時間的顯示；用戶通過刷卡方式請求開啟設(shè)備，PC端進行授權(quán)之后，設(shè)備可啟動使用，PC端可分時預(yù)約設(shè)備的啟動和停止！
2、手機APP：用電狀態(tài)界面實時顯示當前電壓、電流、有無功功率、電能、設(shè)備溫度、漏電電流值等；用電數(shù)據(jù)界面能智能查找近2年用電數(shù)據(jù)，設(shè)置界面能設(shè)置限定電能值、負載值、設(shè)備超溫值、過欠壓值、過欠壓恢復(fù)時間值等。后臺查看報警日志、操作日志、故障日志等?？刂疲嚎稍谖⑿判〕绦蛑羞h程控制智能開關(guān)的通斷。
3、PC端軟件：每個設(shè)備狀態(tài)信息顯示，具有多個子界面，具有故障分析，用電能效分析、集中管理、個人中心資料管理、用戶報警定位跟蹤與信息統(tǒng)計；具有管理員信息修改與權(quán)限管理等功能?？梢绘I開啟和關(guān)閉所有設(shè)備，可單獨控制每臺設(shè)備的開關(guān)！
4、后臺系統(tǒng)：包含賬號管理、設(shè)備管理、報修管理、用戶管理，設(shè)備管理：
①包含監(jiān)控管理：實時視頻監(jiān)控每個教室，可一鍵預(yù)覽所有設(shè)備的在線和運行情況，分析設(shè)備使用率及運行時間！
②包含設(shè)備節(jié)點：可顯示設(shè)備所在位置、編碼名稱、掛載情況、用戶編輯、用戶查詢等。
5、報修管理：用戶可進行遠程報修，反應(yīng)設(shè)備故障信息，編輯報修情況，后臺可進行遠程維護，及時跟進，以有效解決用戶設(shè)備維護。
6、用戶管理：可連通手機號，對賬戶進行一對一的安全加密，實名認證，防止賬戶泄密、防盜，現(xiàn)場數(shù)據(jù)連接云平臺后臺數(shù)據(jù)庫管理。
13、 多媒體教學(xué)軟件概述
1、通過該軟件可以系統(tǒng)性學(xué)習(xí)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(yīng)用產(chǎn)品等全部系列光伏知識內(nèi)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(huán)節(jié)加工工藝等與使用方法。
3、多媒體系統(tǒng)自帶語音講解，圖、文、聲并茂展示講解、與系統(tǒng)所述文字同步播放，幫助教師對光伏發(fā)電課程教案的快速編寫，提高學(xué)生對新能源專業(yè)知識快速掌握和快速學(xué)習(xí)。
4、多媒體軟件組成
(1)太陽能光伏硅材料講解與展示系統(tǒng)
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(chǎn)工藝與使用方法
3、目錄（約11課時）
2光伏硅產(chǎn)品基本情況介紹
2硅單質(zhì)性質(zhì)：包括硅的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、硅的分類與應(yīng)用
2硅化合物性質(zhì)：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(xué)提純與物理提純方法
2多晶硅的制備及其缺陷和雜質(zhì)：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(zhì)：包括單晶硅生長、單晶硅的雜質(zhì)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(dǎo)電型號測量、電阻率測量、少子壽命測量、霍爾系數(shù)的測定、遷移率的測量、化2學(xué)性能分析、晶體結(jié)構(gòu)分析等
2硅材料測試與分析依據(jù)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(tǒng)
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(chǎn)工藝與使用方法
3、目錄（約9課時）
2太陽能電池片基本情況介紹
2太陽能電池片基本結(jié)構(gòu)分析
2太陽能電池片分類
2晶體硅太陽能電池片生產(chǎn)工藝：包括生產(chǎn)方法與生產(chǎn)設(shè)備介紹
2晶體硅太陽能電池片生產(chǎn)主要原材料
2太陽能電池片測試技術(shù)與方法：包括測試方法與測試設(shè)備介紹
2太陽能電池片測試依據(jù)標準
(3)太陽能光伏組件講解與展示系統(tǒng)
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(chǎn)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(yōu)缺點
2太陽能電池組件的生產(chǎn)工藝介紹及相關(guān)設(shè)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(shè)備
2太陽能電池組件的發(fā)展方向
(4)太陽能光伏組件附屬材料講解與展示系統(tǒng)
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(chǎn)工藝與使用方法
3、目錄（約7課時）
2太陽能組件附屬設(shè)施情況介紹
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(shè)施檢測方法
2太陽能組件附屬設(shè)施測試標準
* 二、展示與講解內(nèi)容目錄（圖、文、聲并茂）：
2.1 太陽能光伏應(yīng)用產(chǎn)品講解與展示系統(tǒng)（約5課時）
2.1.1 太陽能發(fā)電系統(tǒng)：
2.1.2 家用太陽能發(fā)電機直流系統(tǒng)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(fā)電基本原理
2.3 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)組成部分介紹
2.4 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計方法
2.5 太陽能光伏電站施工建設(shè)方法
2.5.1、項目前期考察
2.5.2、項目建設(shè)前期資料及批復(fù)文件
第一階段：可研階段
第二階段：獲得省級/市級相關(guān)部門的批復(fù)文件
第三階段：獲得開工許可
2.5.3、項目施工圖設(shè)計
2.5.4、項目實施建設(shè)
2.5.5、帶電前的必備條件
2.6太陽能光伏并網(wǎng)電站介紹
2.6.1、光伏并網(wǎng)電站簡要描述
2.6.2、光伏并網(wǎng)電站設(shè)備組成
2.6.2、光伏并網(wǎng)電站設(shè)備功能
2.7 家用型太陽能電站建設(shè)方案
2.7.1、項目概述
2.7.2、方案設(shè)計 （附詳細方案設(shè)計）
（一）用戶負載信息
（二）系統(tǒng)方案設(shè)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(tǒng)中，用來保護蓄電池；在大中型系統(tǒng)中，起平衡光伏系統(tǒng)能量、保護蓄電池及整個系統(tǒng)正常運行等；
光伏控制器應(yīng)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(shè)備內(nèi) 部短路；
④具有防雷擊引起的擊穿保護；
⑤具有溫度補償?shù)墓δ?/span>
⑥顯示光伏發(fā)電系統(tǒng)的 各種工作狀態(tài)，包括：蓄電池（組）電壓、負載狀態(tài)、電池方陣工作狀態(tài)、輔助電源狀態(tài)、 環(huán)境溫度狀態(tài)、故障報警等。
2光伏控制器按電路方式的不同，可分為并聯(lián)型、串聯(lián)型、脈寬調(diào)制型、多路控制型等；
2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；
2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(guān)器件；
?運用脈沖寬度調(diào)制（PWM)控制技術(shù)；
?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(tǒng)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(tǒng)狀態(tài)顯示；
?可編程設(shè)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(guān)、光控開/時控關(guān)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(tǒng)，控制功能更強，可實現(xiàn)復(fù)雜過程控制。
?光伏控制器主要技術(shù)參數(shù)：
?系統(tǒng)電壓、最大充電電流、太陽電池方陣輸入路數(shù)、電路自身損耗、充滿斷開或過壓關(guān)斷電壓（HVD) 、欠壓斷開?或欠壓關(guān)斷電壓（LVD)、蓄電池充電浮充電壓、溫度補償、使用或工作環(huán)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(shù)據(jù)要滿足負載或逆變器的輸入要求。
15、系統(tǒng)外形尺寸；長1400×寬550×高1700（㎜）附滾輪方便推動至戶外教學(xué)。注：（該長、寬、高 尺寸為系統(tǒng)安裝后所占教室面積）
16、監(jiān)控軟件
◆ PC監(jiān)控模塊：監(jiān)控主機、監(jiān)控軟件。
◆ 顯示內(nèi)容：蓄電池電壓、風機電壓、光伏電壓、風機電流、光伏電流、風機功率、光伏功率，能量模擬圖，當前?風速（米/秒），當前風向（度），當前風力資源平估。
?風力電系統(tǒng)工作數(shù)據(jù)主界面（可切換不同曲線界面）
?當前風資源數(shù)據(jù)主界面
四、教學(xué)及研究實訓(xùn)項目
(一) 風力發(fā)電運行過程風能量變換演示和實驗
實訓(xùn)一 風力發(fā)電基礎(chǔ)理論原理性實驗
實訓(xùn)二 風力發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計實驗
實訓(xùn)三 風力發(fā)電控制技術(shù)實驗
實訓(xùn)四 風力發(fā)電相關(guān)測量技術(shù)實驗
實訓(xùn)五 風力發(fā)電基礎(chǔ)理論與應(yīng)用技術(shù)仿真實驗
實訓(xùn)六 發(fā)電機轉(zhuǎn)速與輸出電壓關(guān)系實驗
實訓(xùn)七 發(fā)電機轉(zhuǎn)速與輸出電流關(guān)系實驗
實訓(xùn)八 發(fā)電機轉(zhuǎn)速與輸出頻率關(guān)系實驗
實訓(xùn)九 風速即轉(zhuǎn)速與出功率關(guān)系實驗
（二）太陽能電池控制運行過程光能量變換演示和實驗
實訓(xùn)十太陽能蓄電池充電控制實驗
實訓(xùn)十一控制器充放電保護實驗
實訓(xùn)十二蓄電池充電測試實驗
實訓(xùn)十三蓄電池電量估測實驗
實訓(xùn)十四控制電池放電實驗
實訓(xùn)十五控制器環(huán)境溫度測量實驗
實訓(xùn)十六控制器光控-時控輸出實驗
（三）太陽能光伏逆變器器實驗
實訓(xùn)十七逆變器的工作原理分析實驗；
實訓(xùn)十八輸出電壓、電流測試實驗；
實訓(xùn)十九最大輸出功率的估算實驗
實訓(xùn)二十過載或短路保護演示實驗；
實訓(xùn)二十一 輸入電壓防反接演示實驗；
實訓(xùn)二十二 輸入電壓范圍測試實驗；
實訓(xùn)二十三 轉(zhuǎn)換效率計算實驗；
五、風光互補發(fā)電實驗裝置主要設(shè)備清單
序號 | 名 稱 | 數(shù) 量 | 單 位 |
1 | 風光互補發(fā)電實訓(xùn)系統(tǒng)操作臺 | 1 | 臺 |
2 | 400W永磁同步發(fā)電機 | 1 | 臺 |
3 | 模擬風模塊（風源） | 1 | 套 |
4 | 風力發(fā)電小車 | 1 | 套 |
5 | 1.5KW矢量變頻器 | 1 | 臺 |
6 | 風光互補控制器 | 1 | 臺 |
7 | 模擬太陽光系統(tǒng) | 1 | 套 |
8 | 100W太陽能電池組件模塊 | 1 | 套 |
9 | 蓄電池組55Ah | 1 | 組 |
10 | 實驗附件 | 1 | 套 |
11 | 上位軟件 | 1 | 套 |
