TYT-31分布式風(fēng)光互補(bǔ)離并網(wǎng)發(fā)電教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)|太陽能技術(shù)及應(yīng)用實(shí)訓(xùn)裝置

一、系統(tǒng)概述

TYT-31分布式風(fēng)光互補(bǔ)離并網(wǎng)發(fā)電教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)|太陽能技術(shù)及應(yīng)用實(shí)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(shí)時(shí)查看系統(tǒng)的運(yùn)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(tái)聯(lián)網(wǎng)的電腦，以便于您遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)掌控電站的信息。

二、系統(tǒng)主要特點(diǎn)

• 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(jià)格低廉，使電站；
• 選用帶隔離變壓器的并網(wǎng)逆變器，實(shí)現(xiàn)直流側(cè)與交流側(cè)的電氣隔離，對(duì)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(shí)隨地的通過手持終端（如手機(jī)、平板電腦等）或任意一臺(tái)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(diǎn)；
• 并網(wǎng)方式靈活，可以根據(jù)實(shí)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(bǔ)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(dú)發(fā)電系統(tǒng)，配合風(fēng)光互補(bǔ)控制系統(tǒng)完成風(fēng)力發(fā)電相關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

五、主要單元參數(shù)

  5.1 太陽能電池組件

• 組件型號(hào)：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(diǎn)的工作電壓（V）：29.9
• zui大功率點(diǎn)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(xiǎn)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(gè)旁路二極管
• 絕緣材料：PPO
• 防水等級(jí)：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(jí)：IP67
• 安全等級(jí)：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(jí)：IP67
• 安全等級(jí)：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(jì)，*的MPPT,實(shí)時(shí)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(dòng)同步電網(wǎng)，電流諧波含量小，對(duì)電網(wǎng)無污染，無沖擊；防孤島運(yùn)行控制，全面的保護(hù)和報(bào)警功能，具有良好的人機(jī)交互LCD界面，配備wifi模塊，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)視。

5.2.1 產(chǎn)品特點(diǎn)

• 無變壓器設(shè)計(jì)，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(jì)，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(shí)配備RS485、RS232、USB和以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)接口?？梢赃x擇使用wifi-kit和GPRS-kit。免費(fèi)的監(jiān)控軟件能夠通過電腦及移動(dòng)終端清晰直觀的查看輸出數(shù)據(jù)，您可以在任何時(shí)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(gè)RJ45插頭用于多點(diǎn)通信，也就是說，通過這兩個(gè)插頭和電纜，zui多可連接 50 臺(tái)逆變器到一個(gè)上位機(jī)上，上位機(jī)可以在同一時(shí)間通過一個(gè)單一的信號(hào)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(yùn)行信息和設(shè)置，三個(gè)LED燈分別指示機(jī)器的運(yùn)行狀況，通信狀態(tài)和是否有錯(cuò)誤信息，用戶可以一目了然的了解機(jī)器的實(shí)時(shí)運(yùn)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(dòng) 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(jí)：一級(jí)
• 防護(hù)等級(jí)：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(jì)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(diǎn)地面積：安裝于樓頂或地面點(diǎn)地約 32平方米
• 電池組件可單獨(dú)或分組固定在陽臺(tái)、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(shí)驗(yàn)臺(tái)

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(xiàng)電子電能表 DDS607   5（20）A

5.2.10 雙向計(jì)量電度表：

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

• ?液晶LCD數(shù)字顯示 
• ?正反向雙向計(jì)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(dòng)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(shí)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(bǔ)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(bǔ)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(shí)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(dòng)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(duì)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(shí)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(chǔ)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(shí)，蓄電池供給負(fù)載，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)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(shí)間。

不同放電率的放電性能和終止電壓選擇如下圖：

放電時(shí)間

溫 度（℃）

5.7.2 自放電特性

鉛酸蓄電池儲(chǔ)存時(shí)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(tái)X臺(tái)數(shù)，充電開始時(shí)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(shí)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(tái)數(shù))。

電池浮充電電壓與環(huán)境溫度的關(guān)系

六、主要實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容

6、1、 光伏能量變換實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)1、光伏陣列單元組成原理。

實(shí)驗(yàn)2、太陽能光電池能量轉(zhuǎn)換組合原理。

實(shí)驗(yàn)3、陣列電池zui大功率跟蹤器原理。

實(shí)驗(yàn)4、陣列匯流與防雷接地原理。

實(shí)驗(yàn)5、陣列結(jié)構(gòu)件組合安裝原理。 

實(shí)驗(yàn)6、zui大功率跟蹤器與光伏轉(zhuǎn)換提效實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)7、在不同天氣和日照強(qiáng)度下光波對(duì)光伏轉(zhuǎn)換效率的影響實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)8、在不同季節(jié)環(huán)境溫度變換下對(duì)光伏能量轉(zhuǎn)換的影響實(shí)驗(yàn)。

6、2、光伏并網(wǎng)同步逆變電源實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)1、逆變電源單元組成原理。

實(shí)驗(yàn)2、逆變電源MPPT的zui大功率跟蹤控制方法的實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)3、逆變電源輸出功率與光伏能量變換的實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)4、MPPT與電子跟蹤器有效結(jié)合和分離控制方面的比較實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)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(shí)發(fā)出警示信號(hào)的防孤島效應(yīng)保護(hù)試驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)6、逆變電源直流輸入欠電壓控制實(shí)驗(yàn)。

6、3、光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)軟件實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)1、在工控一體機(jī)上位軟件里查看單站監(jiān)控項(xiàng)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(jì)減少砍伐樹木（棵）、累計(jì)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(shí)驗(yàn)2、在移動(dòng)設(shè)備監(jiān)控軟件里查看單站電量記錄項(xiàng)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(jì)減少砍伐樹木（棵）、累計(jì)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(shí)驗(yàn)3、在上位軟件里查看單站故障記錄項(xiàng)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(hào)處理器，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)）

6、4、風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程與風(fēng)能量變換演示實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)1、風(fēng)力發(fā)電基礎(chǔ)理論原理性實(shí)驗(yàn) 

實(shí)驗(yàn)2、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)3、風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)4、風(fēng)力發(fā)電相關(guān)測量技術(shù)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)5、風(fēng)力發(fā)電基礎(chǔ)理論與應(yīng)用技術(shù)仿真實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)6、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速與輸出電壓關(guān)系實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)7、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速與輸出電流關(guān)系實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)8、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速與輸出頻率關(guān)系實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)9、風(fēng)速即轉(zhuǎn)速與出功率關(guān)系實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)10、變頻器調(diào)速實(shí)驗(yàn)

七、主要設(shè)備清單