一、項目概述
本系統為科研創(chuàng)新理念與實驗、實訓型相結合的集風力發(fā)電，光伏發(fā)電、數據采集等多元化“風、光、混合新能源實驗實訓系統”。
系統由風力發(fā)電機組、太陽能電池組、追日系統、風力及光伏控制系統主控系統組成的微網發(fā)電系統。
其工作原理是風力、光伏發(fā)電系統發(fā)電，并由磷酸鐵鋰電池儲能，DC/AC逆變成交流電，其系統本身作為一個小型的變、送電站、驅動交流充電樁或其它供電設備。
系統會根據既定策略運行，用電低谷時段通過光伏發(fā)電或者風力發(fā)電向儲能系統充電，當夜晚光伏能量不足或無風情況下從電網取電來補充儲能電池的電量差，在電網用電高峰時段再將蓄電池電能經變流系統持續(xù)向電網送電，形成峰谷補償效能，系統可以自動運行，也可自定義時段運行或者通過本地計算機制定運行策略，方便管理。

①　24KWH儲能池及BMS管理系統
②　光伏控制系統
③　風力控制系統
④　50kw微網儲能雙向變流器（含STS 、DC/DC變換器）
⑤　配置微網能量管理EMS及監(jiān)控軟件
⑥　配置綜合交流配電的電能質量檢測機柜
1.1系統拓撲圖
1.2  功能特點
u整套系統的各個模塊預留了CAN\RS485\RS232\USB\TCPIP通訊接口，可以通過該通訊接口對系統中各個模塊進行監(jiān)控，便于未來項目開發(fā)使用。
Ø 系統實驗平臺集成了室內溫/濕度儀，風速測量、光照度測量系統，讓使用者操作起來更直觀；
Ø 系統DC-AC并網同步電源，采用高頻脈沖調制技術，具有小體積、高效率及高功率因數輸出；
Ø 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(tài)；
Ø 系統上的離網電源可以為用戶提供交流110V/220V/380V純正弦波交流電能；
Ø 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；
Ø 系統增加市電與風光互補發(fā)電切換模塊，讓實驗更具操作性；
Ø 增加分布式供電原理與實驗電路，讓學生增加對新知識的理解；
Ø 增設直流母線單元，方便系統各模塊之間連接及實驗；
Ø 獨立的后備磷酸鐵鋰儲能電池及BMS充放電管理單元；
二、方案概述
2.1風力發(fā)電系統的組成
  風力發(fā)電系統由1臺（套）風力并網控制系統、10KW垂直軸風力發(fā)電機組、葉片、風機控制系統、塔架等組成。
2.1.1 發(fā)力發(fā)電控制系統：
分布式風力發(fā)電并網系統、風光互補并網發(fā)電系統、風力發(fā)電并網系統；
2.1.2 特點：
Ø n 風力發(fā)電專用并網控制逆變一體機
Ø n 寬范圍風力發(fā)電 MPPT 功能，可 30 個點設定功率曲線
Ø n 完善的保護功能
Ø n 可選 RS232/RS485/GPRS 進行電腦監(jiān)控，其中 GPRS 可同時實現 APP 監(jiān)控
2.1.3 技術參數：

型號	WWGI50
風機輸入參數
額定輸入功率	10kW
額定輸入電壓	380Vdc
輸入電壓范圍	0~600Vdc
切入電壓	60Vdc（出廠值，60Vdc~360Vdc 可設定）
額定輸入電流	10Adc
手動制動	長按按鍵 5s 后完全卸荷，需手動恢復（再次長按5s恢復）
	空氣開關閉合時，三相交流短路
過電壓制動	360Vdc（出廠值，60Vdc~600Vdc可設）達到卸荷電壓時開始PWM逐級卸荷，電壓再升高，20Vdc 時完全卸荷
過風速制動（可選）	14m/s（0-30m/s 可設定），達到系統設定風速時完全卸荷，10min 后自動恢復
過轉速制動（可選）	500 轉/分（出廠值，0~1000 轉/分可設定）達到系統設定轉速時完全卸荷，10min后自動恢復；
交流輸出參數
電網相位數	三相
額定輸出功率	10KW
額定電網電壓	380Vac
電網電壓范圍	310~450Vac
額定電網頻率	50Hz
工作頻率范圍	47~55Hz
額定電網輸出電流	8A
最大輸出電流	9A
效率
最大轉換效率	≥96%
保護功能
直流輸入側過壓保護		有
交流輸出側過電壓/欠電 壓保護		有
交流輸出過頻/欠頻		有
直流反接保護		有
直流輸入過載保護		有
交流短路保護		有
浪涌保護		有
防孤島效應保護		有
過溫保護		有
整流方式		不控整流
顯示方式		LCD
顯示內容		風機電壓、風機電流、風機功率；電網電壓、并網電流、并網功率、累計發(fā)電量、故障代碼等
監(jiān)控模式（可選）		RS232/RS485/GPRS
監(jiān)控內容		風機電壓、風機電流、風機功率；電網電壓、并網電流、并網功率、累計發(fā)電量、故障代碼等
隔離方式		無變壓器
防雷保護		有
環(huán)境溫度		-20℃～+60℃
濕度		4%～100%，有凝露
噪音		≤65dB
冷卻方式		風冷
安裝方式		壁掛式
外殼防護等級		IP65
產品尺寸(寬×高×深)		406×540×219mm
產品凈重		29kg
卸荷箱尺寸(寬×高×深)		390×730×190mm
卸荷箱凈重		19kg

 
風力發(fā)電原理是利用風力帶動風車葉片旋轉，再通過增速機將旋轉的速度提升，來促使發(fā)電機發(fā)電。

型號	SHF-10000
額定功率	10.0W
最大功率	12KW
額定電壓	120V/220V/380V
啟動風速	2.5m/s
額定風速	18m/s
最大風速	45m/s
風機凈重	350kg
風輪直徑	2m
塔架高度	9m
葉片高度	3.6m
葉片數量	4片
葉片材質	鋁合金
發(fā)電機	三相交流永磁同步發(fā)電機/永磁懸浮發(fā)電機
塔架類型	獨立塔架
保護	風機自我轉數保護/電磁制動
工作溫度	-40℃-80℃

 
 
選擇安裝場地
選擇土質堅實的平地作為安裝場地，安裝風力發(fā)電機的組位置應該至少遠離房屋及人員活動場所50米，務必在選定安裝場地時考慮到風葉的光影影響及風力發(fā)電機組運行時產生的噪音影響（正常工作時噪音約為65dbA）。同時避免周圍有高大的樹木、建筑物等影響風速風向的障礙物。
禁止安裝在松軟的沙地、高低不平的場地、有下陷或塌方可能的場地、洼地及其他容易受氣候影響而發(fā)生地質變化的場地。同時需要考慮從風力發(fā)電機的電機部分到您的儲能蓄電池組的距離，距離越短，所用傳輸電纜越短，因而傳輸過程中的耗能也越少，如果必須得有較長的距離,則盡量選用粗些的標準電纜。
 
地基尺寸（地面安裝）
請選擇在無風天氣進行風力發(fā)電機安裝及接線。

型號	10KW  塔架
塔桿	獨立塔桿( m)	12
地基	中心地基( m)	1.2*1.2*1.5

屋頂安裝：
注：屋頂安裝時需要現場勘察并征得甲方后勤部門同意，還要對屋頂結構承重做大致評估。
2.2光伏發(fā)電系統
10KW光伏發(fā)電前端主要由2個5KW追日發(fā)電單元組成、容量相加起來共計10KW?？傻孛姘惭b或屋頂安裝。
10KW光伏儲能發(fā)電系統主要由光伏子單元、雙軸跟蹤單元、能量存儲單元、電網接入裝置和能量管理系統四大部分構成。
系統運行原理
控制原則如下：
Ø 白天，光伏系統發(fā)電優(yōu)先給實驗室內負載供電，當光伏發(fā)電功率大于負荷功率時多余電能儲存在蓄電池中，當光伏發(fā)電功率小于負荷功率時，儲能電池和光伏發(fā)電一起給負載供電；
Ø 夜晚，光伏側直流停機，由儲能電池通過儲能逆變器單獨給負載供電，當電池剩余容量（SOC）放到設定值，系統自動切入電網，由電網給負載供電，根據需求，電網可以通過儲能逆變器給電池充電，也可以不充電；
Ø 當電網出現故障時，光儲系統自動切換至離網運行模式，由光伏電池和儲能電池同時向負載供電；
Ø 電網可以向儲能電池充電，充電功率及充電時間可調；
2.2.1 光伏組件
光伏發(fā)電系統前端采用40塊260Wp 多晶硅組件，峰值輸出功率10.4KW
Ø 組件型號：ZM260P-29b  多晶
Ø 最大功率（W）：260
Ø 開路電壓（V）：40.2
Ø 短路電流（A）：8.81
Ø 最大功率點的工作電壓（V）：29.9
Ø 最大功率點的工作電流（Ａ）：8.36
Ø 轉化效率：17.12%
Ø 開路電壓溫度系數：-0.292%/K
Ø 短路電流溫度系數：+0.045%/K
Ø 功率溫度系統：-0.408%/K
Ø 最大系統電壓（V）：1000
Ø 保險絲額定電流（A）：20
Ø 組件尺寸：1650×992×40mm
Ø 重量：19.1kg
Ø 框架：陽極氧化鋁
Ø 玻璃：白色鋼化安全玻璃3.2mm
Ø 電池片封裝：EVA
Ø 背板：復合薄膜
Ø 太陽能電池片：6×10片多晶硅太陽能電池片（156mm×156mm）
Ø 接線盒
1) 6個旁路二極管
2) 絕緣材料：PPO
3) 防水等級：IP65
2.2.2 雙軸跟蹤系統(跟蹤式支架和固定支架二選其一)
雙軸跟蹤系統是一種能夠保持太陽能電池板隨時正對太陽，使太陽光的光線隨時垂直照射太陽能電池板的動力裝置。
跟蹤支架的機械結構主要分為三大部分，立柱，橫梁和網架。立柱與橫梁的連接處為x軸減速機，橫梁和網架的連接處為#軸減速機，鋼結構支架全部采用熱鍍鋅噴塑。
跟蹤系統將增加大于35%的太陽輻射接收量，顯著提高太陽能光伏組件的發(fā)電效率。
主控采用西門子S7-1200系列主機，高精度、高穩(wěn)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(fā)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。
整體支架系統放置在屋頂，經電纜輸送至室內主控臺，可實現分布式屋頂發(fā)電相關實訓，所發(fā)電能與風力發(fā)電相結合，經DC-AC逆變成三相正弦波380V交流電，可供實驗室照明、計算機和制氫系統使用。
所有系統的設計、安裝與實際工程一樣，可在老師的指導下做為學生練習拆卸、組裝實習樣機來用。
1、支架整體采用國標鋼材，經酸洗后作鍍鋅、噴漆防銹處理，抗能力可達15級以上。
2、電動推桿是一種將電動機的旋轉運動轉變?yōu)橥茥U的直線往復運動的電力驅動裝置?？捎糜诟鞣N簡單或復雜的工藝流程中做為執(zhí)行機械使用，以實現遠距離控制、集中控制或自動控制。
3、回轉式減速器，采用回轉支承（俗稱轉盤）作為減速器從動件，可實現無限制的圓周回轉和減速，可以承受較大的軸向力、徑向力和傾覆力；
² 輸出轉矩：65 kN.m
² 傾覆力矩：38.7  kN.m
² 軸向靜載荷：338  kN.m
² 徑向靜載荷：135  kN.m
² 減速比：61:1
4、新的模塊化SIMATIC S7-1200控制器是我們新推出產品的核心，可實現簡單卻高度精確的自動化任務。系統有五種不同模塊，分別為 CPU 1211C、CPU 1212C 、 CPU 1214C、CPU1215C和CPU1217C。具有快速啟動、精確監(jiān)控和最高等級的可用性。
2.2.3 固定式支架(跟蹤式支架和固定支架二選其一)
系統支架設計容量為10KW，采用標準工程件，鍍鋅方鋼，鍍鋅C型鋼，結構美觀，強度高，由40塊260Wp太陽能光伏組件，成40度斜面，固定于C型鋼架上，
1) 斜面式，標準工程用C型鍍鋅鋼
2) 支架材料：工程用鍍鋅方鋼，含標準件，接地孔等所需的全部部件，含支架基建底座。
3) 方陣點地面積：安裝于樓頂或地面點地約 40平方米
4) 支架底部基礎采用鋼筋混凝土結構，多只尺寸40*40*30CM的水泥基礎與支架進行固定以增強支架牢固性及抗風能力
2.2.4  10KW并網逆變器
并網逆變器參數如下：

光伏側輸入
最大輸入功率 (kW)	10
MPPT 電壓范圍 (V)	120-850
輸入電壓范圍 (V)	100-1000
MPPT 數目	2
交流輸出-并網狀態(tài)
最大輸出功率 (kW)	12
輸出電壓范圍 (V)	3N-400，324-436，437-460(<10分鐘)
額定電壓 & 頻率 (V/Hz)	380±2%,50±2% （電網匹配）
輸出功率 (kW)	額定功率 10.0,  瞬時功率 12.0
最大輸出電流(A)	22  三相平衡
總電流波形畸變率	＜3%
孤島保護	系統自帶
功率因子	(-0.95, +0.95)

 
產品特點
1）技術領先，全面滿足電網或負荷的接入與控制要求
² 具有并網充放電、獨立逆變功能，適合各種應用場合
² 具有并網和離網并聯功能，良好的擴容性
² 可與多種蓄電池接口，具有多種充放電工作模式
² 可以實時接受系統調度指令和BMS指令，通訊方式有RS485、CAN、以太網
² 無功功率可調，功率因數范圍超前0.9至滯后0.9
² 直流電壓范圍，支持低壓48V蓄電池輸入
² 110%額定輸出功率可實現長時間運行
2）高效節(jié)能，更集成，更好的客戶體驗
² 正面維護，可靠墻安裝，安裝維護更方便，降低維護成本
² 防護等級為IP21，具有防滴水功能，具備防凝露功能
² 高效PWM調制算法，降低開關損耗
3）更多優(yōu)點
² 雙電源冗余供電方案提升系統可靠性
² 完善的保護及故障告警系統，更加安全可靠
² 采用動態(tài)圖形液晶界面，提供友好的操作體驗
² -25℃~+55℃可連續(xù)滿功率運行
² 適應高海拔惡劣環(huán)境，可長期連續(xù)、可靠運行
² 支持離網主動運行功能
² 適合共直流母線系統和共交流母線系統
2.2.5  光伏磷酸鐵鋰電池及BMS儲能管理系統
采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(wěn)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(fā)熱或是形成強氧化性物質，具有良好的安全性。
磷酸鋰電池介紹
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(wěn)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(fā)熱或是形成強氧化性物質，因此擁有良好的安全性。
1．安全性領先
材料/電芯級6重安全裝置，開關盒系統級雙重保護回路，確保系統安全性；從電芯到系統具有全球級安全性權威認證：UL1642、UN38.3、UL1973、VDE、JET。
² 內置可靠的安全閥，當過充電或溫度急劇上升時，伴隨者副反應發(fā)生，單體內壓增加到一定值，安全閥自動開啟泄氣，防止電池鼓脹或爆炸 ；
² 隔膜采用耐高溫陶瓷涂布技術，防止由枝晶或電池遭沖擊時造成的內部短路，高溫時切斷鋰離子傳輸通道。
² 內置正極保險絲（即正極通過熔絲與外殼相連），當電池短路或過充電等意外時，內置正極保險絲熔斷，起保護作用；
² 負極具有過充電的保護裝置OSD，過充電等濫用情況下，單體內部氣壓上升，誘發(fā)OSD變形，充電電流迂回至殼體回路，促使正極保險絲熔斷，切斷充電回路；
² 正極性鋁質方形外殼，具有良好的導熱散熱性能，又能阻止表面腐蝕，在長期使用時避免電解質的泄漏；
² 殼體內置放針刺保護層（NSD），當外殼被尖銳硬物刺穿時，NSD層提前與殼體形成回路，降低電芯短路風險。
² 回路斷路器可避免電池組因外部短路造成的損害。
2．優(yōu)�