SB-FG02風光電互補發電綜合實訓系統
一、產品概述
風光電互補發電綜合實訓系統是集于太陽能發電及風力發電為一體的新型教學演示實驗系統。可完成風力發電和太陽能發電及基站的供電及并網逆變電源系統集成的相關實驗及教學演示。
占地面積至少16-20平米、一臺一般不超過10人
1.1系統主要應用范圍
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。
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。
?系統采用32位數字化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，讓用戶了解當前系統工作狀態。
?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
二、技術參數
2.1、太陽能電池板
?太陽能電池板采用陣列組裝形式，主要采用4塊（或更多）小型太陽能電池板組建，可實現太陽能電池板的并接方式和串接方式，進而提供大電流或大電壓的兩種太陽能電池板組網方式。
?電池板：單晶硅/多晶硅
?最大輸出功率：4*10W
?開路電壓：21.24V（并聯），4*21.24V（串聯）
?短路電流：4*0.75A（并聯），0.57A（串聯）
2.2、自動跟蹤單元
?跟蹤方式：雙軸全自動跟蹤； 精度：±0.5°
?水平回轉角度：360° ；俯仰角度：180°
?控制器供電電源：DC 12V
?電機供電電源：DC 12V
?模擬太陽燈：飛利浦Q135/500W
2.3、風力發電機
?額定功率：300(W)
?額定電壓：12/24(V)
?額定電流：33.3/16.7（A）
?風輪直徑：1.24(m)
?啟動風速：1.5(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 mз/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、風光互補控制器
?工作電壓：12或24VDC
?充電功率Pmax ：650W
?光伏功率Pmax ：150W
?風機功率Pmax ：450W
?充電方式：PWM脈寬調制
?充電最大電流 35A
?過放保護電壓 11V
?過放恢復電壓 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，定時開、定時關）
2.6、離網逆變電源
?直流輸入電壓：9～16VDC 電壓可選
?額定蔬出功率：300W/功率根據客戶要求訂制
?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：>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、過載保護離網逆變電源
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：400W
?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）測風系統
2.9、照度計
?量程：0-225Lx、200-2250Lx、2000-22500Lx和20K-225KLx（225000Lx）自動切換量程。
2.10、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%
2.11、蓄電池容量55Ah、電壓12V × 1只
2.12、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
2.13、工控一體機，帶觸摸功能
?C P U:Intel 1037U 1.8GHz 22nm雙核處理器TDP 17W超低功耗處理器
?主 板:Intel M11工控固態節能主板
?內 存:1G DDR3 1333超高速內存,支持1333/1066MHz內存,最大可支持8GB。
?硬 盤:24G SSD固態硬盤
?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）
?顯示屏:15.6寸LED工控屏 分辨率：1024*600
?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
?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
系統狀態：
?太陽能控制器（帶報警功能）：
?輸入電壓、電流、功率的數據顯示及動態曲線顯示
?輸出電壓、電流、功率的數據顯示及動態曲線顯示
?蓄電池：電壓數據顯示及動態曲線顯示
風力發電系統工作主界面 風力電系統工作數據主界面（可切換不同曲線界面）
風資源數據主界面
2.14、負載單元
（1）DC12V直流負載五組。（感性負載3組，阻性負載2組）
1）感性負載有：12V直流風扇、12V直流電機、12V蜂鳴器
2）阻性負載有：12V交通燈、3W 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。
2.15 實驗室智慧用電安全控制系統
智能電源管理系統具有過溫、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，發生故障導致跳閘時，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和有線以太網與手機APP和PC端云平臺通訊，沒有網絡的情況下，教室整套智能電源管理系統可離線獨立運行。
1、智能終端：智能電源管理系統以32位ARM為核心，采用4.3寸彩色觸摸屏為人機交互界面，實時監控設備運行情況，提供Zigbee、CAN等多種通信模式，具備語音播報功能。能實時監測三相電壓、電流、功率，功率因數、頻率、電能等參數，液晶觸摸屏監測數值。能監控實驗室電源的故障類型和故障次數；設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備，PC端進行授權之后，設備可啟動使用，PC端可分時預約設備的啟動和停止！
2、手機APP：用電狀態界面實時顯示當前電壓、電流、有無功功率、電能、設備溫度、漏電電流值等；用電數據界面能智能查找近2年用電數據，設置界面能設置限定電能值、負載值、設備超溫值、過欠壓值、過欠壓恢復時間值等。后臺查看報警日志、操作日志、故障日志等。控制：可在微信小程序中遠程控制智能開關的通斷。
3、PC端軟件：每個設備狀態信息顯示，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計；具有管理員信息修改與權限管理等功能。可一鍵開啟和關閉所有設備，可單獨控制每臺設備的開關！
4、后臺系統：包含賬號管理、設備管理、報修管理、用戶管理，設備管理：
①包含監控管理：實時視頻監控每個教室，可一鍵預覽所有設備的在線和運行情況，分析設備使用率及運行時間！
②包含設備節點：可顯示設備所在位置、編碼名稱、掛載情況、用戶編輯、用戶查詢等。報修管理：用戶可進行遠程報修，反應設備故障信息，編輯報修情況，后臺可進行遠程維護，及時跟進，以有效解決用戶設備維護。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，現場數據連接云平臺后臺數據庫管理。
現場需對功能逐一演示，提供有效、權威的證明文件，證實該產品的可靠、安全、先進性。
2.16 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）
2太陽能電池片基本情況介紹
2太陽能電池片基本結構分析
2太陽能電池片分類
2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
2晶體硅太陽能電池片生產主要原材料
2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
2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太陽能組件附屬設施情況介紹
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：
2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；
2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。
2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；
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
（6）控制器的主要開關器件；
（7）運用脈沖寬度調制（PWM)控制技術；
（8）具有單路、雙路負載輸出和多種工作模式；
（9）具有多種保護功能；
（10）系統工作狀況、蓄電池的剩余電量等的變化；
（11）具有溫度補償功能
2、中功率光伏控制器
（12）負載電流大于15A的控制器為中功率控制器。
（13）系統狀態顯示；
（14）可編程設定負載的控制方式；
（15）多種保護功能；
（16）浮充電壓的溫度補償功能；
（17）具有快速充電功能；
（18）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
（19）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。
2光伏控制器主要技術參數：
2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
2控制器的額定負載電流：
2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。
三、可完成的實驗內容
實驗一 太陽能電池板特性實驗系列
1-1、太陽能電池板開路電壓測試實驗
1-2、太陽能電池板短路電流測試實驗
1-3、太陽能電板I-V特性測試實驗
1-4、太陽能電池板最大輸出功率計算實驗
1-5、太陽能電池板填充因子計算實驗
1-6、太陽能電池板轉換效率測量實驗
1-7、開路電壓與相對光強的函數關系實驗
1-8、短路電流與相對光強的函數關系實驗
1-9、太陽能電池板P-V特性測試實驗
1-10、太陽能電池板暗伏安特性測試實驗
1-11、太陽能組件輸出特性測試實驗
1-12、串聯電阻對填充因子的影響測試實驗
1-13、并聯電阻對填充因子的影響測試實驗
1-14、太陽能電池光譜特性測試實驗
1-15、太陽能電池板的串聯開路電壓測試實驗
1-16、太陽能電池板的串聯短路電流測試實驗
1-17、太陽能電池板的并聯開路電壓測試實驗
1-18、太陽能電池板的并聯短路電流測試實驗
1-19、負載特性測試實驗
實驗二 太陽能自動跟蹤實驗系列
2-1、逐日系統原理實驗
2-2、太陽光跟蹤定位傳感器原理實驗
2-3、環境對光伏轉換影響實驗
2-4、跟蹤控制器操作實驗
2-5、傳動執行機構接線實訓
2-6、太陽能光控跟蹤實驗
2-7、太陽能光控-時控跟蹤實驗
2-8、太陽能電池組件環境監測實驗
實驗三 太陽能蓄電池控制器實驗系列
3-1、太陽能蓄電池充電控制實驗
3-2、控制器充放電保護實驗
3-3、蓄電池電壓、電流測試實驗
3-4、蓄電池電量估測實驗
3-5、控制電池電流流入、輸出實驗
3-6、控制器環境溫度測量實驗
3-7、控制器光控-時控輸出實驗
實驗四 太陽能應用實驗系列
4-1、太陽能交、直流風扇實驗
4-2、太陽能路燈實驗
4-3、太陽能警示燈實驗
4-4、太陽能充電器實驗
4-5、太陽能可變阻抗負載實驗
實驗五 太陽能負載實驗系列
5-1、最大輸出電流實驗
5-2、最大輸出功率實驗
5-3、在不同恒壓狀態下電流特性
5-4、在不同恒流狀態下電壓特性
實驗六 太陽能光伏逆變器實驗系列
6-1、逆變器的工作原理分析實驗；
6-2、輸出電壓、電流測試實驗；
6-3、最大輸出功率的估算實驗；
6-4、過載或短路保護演示實驗；
6-5、輸入電壓防反接演示實驗；
6-6、輸入電壓范圍測試實驗；
6-7、轉換效率計算實驗；
實驗七 風力發電機運行過程與風能量變換演示實驗
7-1、風力發電基礎理論原理性實驗
7-2、風力發電系統設計實驗
7-3、風力發電控制技術實驗
7-4、風力發電相關測量技術實驗
7-5、風力發電基礎理論與應用技術仿真實驗
7-6、發電機轉速與輸出電壓關系實驗
7-7、發電機轉速與輸出電流關系實驗
7-8、發電機轉速與輸出頻率關系實驗
7-9、風速即轉速與出功率關系實驗
7-10、變頻器調速實驗
四、系統基本配置
序號 | 名稱 | 主要技術指標 | 數量 | 單位 | 備注 |
1 | 風力發電機 | 三葉片，風能利用系數0.32，額定輸出電壓12VAC，額定輸出功率300W | 1 | 臺 |
|
2 | 風速傳感器 | 輸入電壓5V 碼盤結構輸出 | 1 | 只 |
|
3 | 風向傳感器 | 輸入電壓5V 電壓值輸出 | 1 | 只 |
|
4 | 鼓風機 | 額定功率2.2KW,額定電壓380V額定轉速1440r/min | 1 | 臺 |
|
5 | 太陽能電池板 | 工作功率10W，工作電壓17.5V， 工作電流0.65A光照強度AM1.5 1000W/M2 T 25℃ | 4 | 塊 |
|
6 | 智能電壓表 | DC 0-200V | 2 | 只 |
|
7 | 智能電流表 | 顯示DC 20A | 2 | 只 |
|
8 | 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 | 2 | 只 |
|
9 | 風速風向儀 | 風速：0～45m ±0.3m/s 風向：0～360°±3° 通訊：RS232，RS485，USB | 1 | 套 |
|
10 | 風光互補控制器 | 帶監控功能 | 1 | 臺 |
|
11 | 電源逆變器 | 輸入電壓12VDC 輸出電壓220VAC 額定功率300W | 1 | 臺 |
|
12 | 開關電源 | 輸出電壓12V 輸出電流10A | 1 | 只 |
|
13 | 模擬太陽燈 | 500W 250VAC 50HZ/60HZ | 5 | 套 |
|
14 | 直流感性負載 | 風扇、電機、蜂鳴器 電壓12V | 1 | 套 |
|
15 | 直流阻性負載 | 交通燈、LED燈、電阻箱 電壓12V | 1 | 套 |
|
16 | 交流感性負載 | 風扇 電壓AC220V | 1 | 套 |
|
17 | 交流阻性負載 | LED燈 路燈模組 交通燈 電壓AC220V | 1 | 套 |
|
18 | 變頻器 | 額定功率2.2KW 額定電壓380VAC | 1 | 臺 |
|
19 | 直流減速電機 | 12V | 1 | 只 |
|
20 | 時間、溫度模塊 | -20～+100℃ 時間、溫度、濕度、鬧鐘 | 1 | 只 |
|
21 | 工控一體機 | Intel? 1037U 1.8GHz 22nm雙核處理器TDP 17W 超低功耗處理器、1G DDR3 1333超高速內存 | 1 | 臺 |
|
22 | 船型開關 |
| 5 | 只 |
|
23 | 按 鈕 |
| 3 | 只 |
|
24 | 儲能蓄電池 | 12V 55AH | 1 | 只 |
|
25 | 控制柜、監控柜 | 700mm*600mm*1750mm | 2 | 臺 | 凈尺寸 |
