SZJ-XNY147型 风光互补发电实训系统

一、产品概述：

    SZJ-XNY147型 风光互补发电实训系统，是集于太阳能发电及风力发电为一体的新型教学实验系统。可完成风力发电和太阳能发电及基站的供电及并网逆变电源系统集成的相关实验及教学演示。可以帮助学生，进一步理解风力发电及太阳能光伏发电系统的理念、系统集成原理、单元组成、部件认知等方面的学习和工程实际应用技能。

    适用于普通高等、大中专职业院校、企业技工教学实验与技能实训考核的综合型太阳能新能源教学设备。

1.1产品特点

◆ 系统实验平台集成了室内温/湿度仪，风速测量、光照度测量系统，让使用者操作起来更直观。

◆ 系统采用32位数字化DSP技术，对蓄电池充放电进行全智能化的管理。

◆ 系统DC-AC并网同步电源，采用高频脉冲调制技术。具有小体积、高效率及高功率因数输出。

◆ 系统面板上采用直观的数字表和液晶显示，让用户了解当前系统工作状态。

◆ 系统上的离网电源可以为用户提供交流110V/220V纯正弦波交流电能。

◆ 风光互补并网发电实训系统，可以让实训学生自行拆装移动，使用简便、无噪音、无污染。

◆ 系统增加市电与风光互补发电切换模块，让实验更具操作性。

◆ 增加分布式供电原理与实验电路，让学生增加对新知识的理解

二、主要技术规格参数：

2.1、系统规格

◆ 系统工作电压：12/24V DC  220VAC

◆ 系统最大电流：50A

◆ 系统最大功率：900W

2.2、单晶硅太阳能电池规格

◆ 组件尺寸(L*W*H)：670*990*30mm

◆ 最佳功率：100W

◆ 最佳工作电压：17.05±0.5V

◆ 最佳工作电流：5.2±0.10A，

◆ 短路电流：5.3±0.10A    

◆ 开路电压：21±0.5V        

◆ 模拟小太阳模块：220VAC  500W金卤灯或1000W自然色太阳投光灯

2.3、风机力发电机参数

◆ 额定功率：400(W)

◆ 额定电压：12/24(V)

◆ 额定电流：33.3/16.7（A）

◆ 风轮直径：1.24(m)

◆ 启动风速：1.5(m/s)

◆ 额定风速：9.6(m/s)

◆ 安全风速：35(m/s)

◆ 工作形式：永磁同步发电机

◆ 风叶旋转方向：顺时针   

◆ 风叶数量：3（片）    

◆ 风叶材料：玻璃增强聚丙烯材料

◆ 电机材料：铝合金&不锈钢

2.4、模拟风洞模块

  ◆ 风量：32073 m^з/h

  ◆ 风压：330Pa

  ◆ 转速：1440 r/min

  ◆ 功率：2.2kW     

  ◆ 可调风速：0～13级连续可调

2.5、风光互补控制器规格    

◆ 工作电压：12VDC

◆ 充电功率：500W 

◆ 光伏功率：150W

◆ 风机功率：350W

◆ 充电方式：PWM脉宽调制

◆ 充电最大电流 35A

◆ 过放保护电压 11V  

◆ 过放恢复电压 12.6V

◆ 输出保护电压 16V          

◆ 卸载开始电压（出厂值）15.5V

◆ 卸载开始电流（出厂值） 15A

◆ 控制器设有蓄电池过充、过放电保护、蓄电池开路保护、负载过电压保护、夜间防反充电保护、输出短路保护、电池接反保护、欠压和过压防震荡保护、均衡充电、温度补偿、光控开关功能；

◆ 负载为100W以下的12V/24V直流负载，控制单元一通道为常开输出，另一通道为多类定时输出（光控开、光控关，定时开、定时关，）。

2.6、离网逆变电源

◆ 直流输入电压：9～16.8VDC

◆ 额定蔬出功率：300W

◆ 输出电压：110/220VAC

◆ 输出波形：纯正弦波

◆ 输出频率：50Hz

◆ 工作效率：85%

◆ 功率因数：>0.88

◆ 波形失真率≤5%       

◆ 工作环境：温度-20℃～50℃

◆ 相对湿度：﹤90﹪（25℃）

◆ 保护功能：极性反接、短路、过热、过载保护

2.7、并网同步逆变电源

◆ AC标准电压范围：90V～140V/180V～260VAC

◆ AC频率范围：55Hz～63Hz/45Hz～53Hz

◆ 并网输出功率：400W

◆ 输出电流总谐波失真：THDIAC <5%

◆ 相 位 差：<1%

◆ 孤岛效应保护：VAC;f AC

◆ 输出短路保护：限流

◆ 显示方式：LED

◆ 待机功耗：<2W      

◆ 夜间功耗：<1W

◆ 环境温度范围：-25 ℃～60℃

◆ 环境湿度：0～99%(Indoor Type Design)

2.8、测风系统模块

◆ 测量范围   风速：0～60m/s    风向：0～360°

◆ 精 度      ±0.1m/s  ± 3°  

◆ 工作电源：AC 220V±20%  50HZ， DC12V、5V或其他供电。

◆ 记录间隔：  1分钟～240分钟连续可设置

◆ 内部存储：  4M bit 

◆ 通讯接口：  RS-232/485/USB通讯

◆ 环境温度：   -40℃～50℃   

◆ 转速传感器：0～5000 风力发电机转速检测显示（室内）

2.9、电表规格

◆ 直流电流表：× 2个，20A， 显示模式︰0.5”LED

◆ 直流电压表：× 2个，50V， 显示模式︰0.5”LED

◆ 交流电压表：× 2个，500V，显示模式︰0.5”LED

◆ 交流电流表：× 2个，5A，  显示模式︰0.5”LED

◆ 时间、温/湿度表：× 1个，-20～99.9℃  显示时间，室内温、湿度

2.10、负载：

◆ 风扇：×1个，额定电压：12/24V，工作电流：0.25A，功率：3W

◆ 交通灯：1组(R,G,B)，额定电压：12/24V，工作电流：0.25A，功率：3W

◆ 蜂鸣器：×1个

◆ 马达：×1个，额定电压：12/24V，工作电流：0.35A，功率：5W  转速：20rmp/min

◆ 直流模拟负载：12V/24V/28WLED路灯板，带PWM调光功能，输出功率可设置

◆ 实验台侧面带有1个3路交流输出插座、可供其它设备用电

◆ 实验台面板设置有直流输出端口，设有阻性，感性负载，方便完成不同负载

2.11、电池：阀控式密封铅酸蓄电池

◆ 额定电压：12V

◆ 额定容量：55Ah

◆ 充电方法（恒压），循环︰最大充电电流为5.6A

2.12、监测系统：

    高性能风光互补智能控制器，含PC端监控模块，软件与系统联机后可以实现远程监控,包括风能、太阳能、蓄电池的数据实时显示、数据存储、数据转存，对风能、太阳能、蓄电池的参数进行配置，对风机的运行状态进行控制等。数据以图形曲线、实时数据表、模拟图等多种形式显示。运行状态以报警形式提醒用户，报警内容存储备查。系统具有使用简单，存储容量大，功能全，多语言版本等特点。

2.13、实验室智慧用电安全控制系统

    智能电源管理系统具有过温、短路、过流、过压、欠压、失压、功率限定7大保护功能；电源具有一键锁定功能，处理故障时，防止漏电保护器合闸，造成触电危险；电源具有故障锁定功能，发生故障导致跳闸时，不能人为上电，只能通过远程清除故障后，才能上电成功；能通过无线4G和有线以太网与手机APP和PC端云平台通讯，没有网络的情况下，教室整套智能电源管理系统可离线独立运行。

1、智能终端：智能电源管理系统以32位ARM为核心，采用4.3寸彩色触摸屏为人机交互界面，实时监控设备运行情况，提供Zigbee、CAN等多种通信模式，具备语音播报功能。能实时监测三相电压、电流、功率，功率因数、频率、电能等参数，液晶触摸屏监测数值。能监控实验室电源的故障类型和故障次数；设备时间管理包含年月日时间的显示；用户通过刷卡方式请求开启设备，PC端进行授权之后，设备可启动使用，PC端可分时预约设备的启动和停止！

2、手机APP：用电状态界面实时显示当前电压、电流、有无功功率、电能、设备温度、漏电电流值等；用电数据界面能智能查找近2年用电数据，设置界面能设置限定电能值、负载值、设备超温值、过欠压值、过欠压恢复时间值等。后台查看报警日志、操作日志、故障日志等。控制：可在微信小程序中远程控制智能开关的通断。

3、PC端软件：每个设备状态信息显示，具有多个子界面，具有故障分析，用电能效分析、集中管理、个人中心资料管理、用户报警定位跟踪与信息统计；具有管理员信息修改与权限管理等功能。可一键开启和关闭所有设备，可单独控制每台设备的开关！

4、后台系统：包含账号管理、设备管理、报修管理、用户管理，设备管理：①、包含监控管理：实时视频监控每个教室，可一键预览所有设备的在线和运行情况，分析设备使用率及运行时间！②、包含设备节点：可显示设备所在位置、编码名称、挂载情况、用户编辑、用户查询等。

5、报修管理：用户可进行远程报修，反应设备故障信息，编辑报修情况，后台可进行远程维护，及时跟进，以有效解决用户设备维护。

6、用户管理：可连通手机号，对账户进行一对一的安全加密，实名认证，防止账户泄密、防盗，现场数据连接云平台后台数据库管理。

2.14、多媒体教学软件概述

1、通过该软件可以系统性学习太阳能光伏硅材料、电池片、光伏组件、光伏组件附属材料、光伏应用产品等全部系列光伏知识内容。

2、配备文字与动画展示并介绍从原材料至成品包括中间环节加工工艺等与使用方法。

3、多媒体系统自带语音讲解，图、文、声并茂展示讲解、与系统所述文字同步播放，帮助教师对光伏发电课程教案的快速编写，提高学生对新能源专业知识快速掌握和快速学习。

4、多媒体软件组成

(1)太阳能光伏硅材料讲解与展示系统

主要功能

1、可以展示各种太阳能光伏电池使用的硅材料实物；

2、配备文字与动画展示各种材料的生产工艺与使用方法

3、目录（约11课时）

    ◆光伏硅产品基本情况介绍

    ◆硅单质性质：包括硅的物理性质、化学性质、硅的分类与应用

    ◆硅化合物性质：包括二氧化硅、一氧化硅、硅的卤化物、三氯氢硅、硅烷等

    ◆硅的生长原理及定型

    ◆硅的提纯方法：包括化学提纯与物理提纯方法

    ◆多晶硅的制备及其缺陷和杂质：包括冶金硅级制备、高纯多晶硅制备、铸造多晶硅制备

    ◆单晶硅的制备及其缺陷和杂质：包括单晶硅生长、单晶硅的杂质与缺陷

    ◆单晶硅与多晶硅加工方法

    ◆硅薄膜材料：包括非晶硅薄膜材料、多晶硅薄膜材料

    ◆硅材料的测试与分析方法：包括导电型号测量、电阻率测量、少子寿命测量、霍尔系数的测定、迁移率的测量、化学性能分析、晶体结构分析等

    ◆硅材料测试与分析依据标准（GB标准、UL标准、IEC标准、SEMI标准）

(2)太阳能光伏电池片讲解与展示系统

主要功能

1、可以展示各种太阳能光伏电池片；

2、配备文字与动画展示各种电池片的生产工艺与使用方法

3、目录（约9课时）

◆ 太阳能电池片基本情况介绍

◆ 太阳能电池片基本结构分析

◆ 太阳能电池片分类

◆ 晶体硅太阳能电池片生产工艺：包括生产方法与生产设备介绍

◆ 晶体硅太阳能电池片生产主要原材料

◆ 太阳能电池片测试技术与方法：包括测试方法与测试设备介绍

◆ 太阳能电池片测试依据标准

(3)太阳能光伏组件讲解与展示系统

1、可以展示各种太阳能光伏光伏组件；

2、配备文字与动画展示各种光伏组件的生产工艺与使用方法

3、目录（约10课时）

◆ 太阳能电池组件基本介绍

◆ 太阳能电池组件的分类及各种组件的优缺点

◆ 太阳能电池组件的生产工艺介绍及相关设备

◆ 太阳电池组件的评定标准

◆ 太阳能电池组件的测试方法与测试设备

◆ 太阳能电池组件的发展方向

(4)太阳能光伏组件附属材料讲解与展示系统

主要功能

1、可以展示各种太阳能光伏光伏组件附属材料；

2、配备文字与动画展示各种光伏组件附属材料的生产工艺与使用方法

3、目录（约7课时）

◆ 太阳能组件附属设施情况介绍

◆ 太阳能组件对钢化玻璃的具体要求

◆ 太阳能组件对支架铝型材的具体要求

◆ 太阳能组件对EVA封胶的具体要求

◆ 太阳能组件对TPT背板的具体要求

◆ 太阳能组件附属设施检测方法

◆ 太阳能组件附属设施测试标准

* 二、展示与讲解内容目录（图、文、声并茂）：

2.1 太阳能光伏应用产品讲解与展示系统（约5课时）

2.1.1 太阳能发电系统：

2.1.2 家用太阳能发电机直流系统多媒体电视机

2.1.3 太阳能便携电源：

2.1.4 太阳能杀虫灯

2.1.5 太阳能警示灯

2.1.6 太阳能野营灯

2.2 太阳能光伏发电基本原理

2.3 太阳能光伏发电系统组成部分介绍

2.4 太阳能光伏发电系统设计方法

2.5 太阳能光伏电站施工建设方法

2.5.1、项目前期考察 

2.5.2、项目建设前期资料及批复文件 

第一阶段：可研阶段 

第二阶段：获得省级/市级相关部门的批复文件

第三阶段：获得开工许可 

2.5.3、项目施工图设计 

2.5.4、项目实施建设 

2.5.5、带电前的必备条件 

2.6太阳能光伏并网电站介绍

2.6.1、光伏并网电站简要描述 

2.6.2、光伏并网电站设备组成 

2.6.2、光伏并网电站设备功能 

2.7 家用型太阳能电站建设方案

2.7.1、项目概述 

2.7.2、方案设计 （附详细方案设计）

（一）用户负载信息

（二）系统方案设计 

（三）效益计算：  

2.8 逆变器基本原理介绍

2.9 控制器基本原理介绍

1）主要作用：

在小型光伏系统中，用来保护蓄电池；在大中型系统中，起平衡光伏系统能量、保护蓄电池及整个系统正常运行等；

光伏控制器应具有以下功能：

①防止蓄电池过充电和过放电，延长蓄电池寿命；

②防 止太阳能电池板或电池方阵、蓄电池极性接反；

③防止负载、控制器、逆变器和其他设备内 部短路；

④具有防雷击引起的击穿保护；

⑤具有温度补偿的功能

⑥显示光伏发电系统的 各种工作状态，包括：蓄电池（组）电压、负载状态、电池方阵工作状态、辅助电源状态、 环境温度状态、故障报警等。

a) 光伏控制器按电路方式的不同，可分为并联型、串联型、脉宽调制型、多路控制型等；

b) 按组件输入功率分：小功率型、 中功率型、大功率型及专用控制器（如草坪灯控制器）等；

2）光伏控制器性能特点：

1.小功率光伏控制器

◆ 控制器的主要开关器件；

◆ 运用脉冲宽度调制（PWM)控制技术；

◆ 具有单路、双路负载输出和多种工作模式；

◆ 具有多种保护功能；

◆ 系统工作状况、蓄电池的剩余电量等的变化；

◆ 具有温度补偿功能

2、中功率光伏控制器

◆ 负载电流大于15A的控制器为中功率控制器。

◆ 系统状态显示；

◆ 可编程设定负载的控制方式；

◆ 多种保护功能；

◆ 浮充电压的温度补偿功能；

◆ 具有快速充电功能；

◆ 普通充放电工作模式、光控开/关、光控开/时控关工作模式

3、大功率光伏控制器

       ◆大功率光伏控制器采用微电脑芯片控制系统，控制功能更强，可实现复杂过程控制。

3）光伏控制器主要技术参数：

    系统电压、最大充电电流、太阳电池方阵输入路数、电路自身损耗、充满断开或过压关断电压（HVD) 、欠压断开或欠压关断电压（LVD)、蓄电池充电浮充电压、温度补偿、使用或工作环境温度范围、其他保护功能

4）控制器的额定负载电流：

    即控制器输出到直流负载或逆变器的直流输出电流。该数据要满足负载或逆变器的输入要求。

2.15、系统外形尺寸；长1400×宽550×高1700（㎜）附滚轮方便推动至户外教学。

          注：（该长、宽、高 尺寸为系统安装后所占教室面积）

2.16、监控软件

◆ PC监控模块：监控主机、监控软件。

◆ 显示内容：蓄电池电压、风机电压、光伏电压、风机电流、光伏电流、风机功率、光伏功率，能量模拟图，当前风速（米/秒），当前风向（度），当前风力资源平估。

三、教学及研究实训项目：

3.1、永磁同步风力发电机系统运行过程风能量变换演示和实验

    实验1、风力发电基础理论原理性实验

    实验2、风力发电系统设计实验

    实验3、风力发电控制技术实验

    实验4、风力发电相关测量技术实验

    实验5、风力发电基础理论与应用技术仿真实验

    实验6、发电机转速与输出电压关系实验

    实验7、发电机转速与输出电流关系实验

    实验8、发电机转速与输出频率关系实验

    实验9、风速即转速与出功率关系实验

3.2、太阳能电池控制运行过程光能量变换演示和实验

    实验1、光伏电池的伏安特性；

    实验2、光伏发电的负载特性测试；

    实验3、光伏电池输出功率与入射角的关系；

    实验4、输出功率与光照强度的关系；

    实验5、最大功率点跟踪实验测试；

    实验6、控制器原理实验；

    实验7、蓄电池充放电控制实验；

    实验8、蓄电池保护实验；

    实验9、光伏阵列设计实验；

    实验10、太阳能照明系统设计；

    实验11、太阳能系统电器负载实验；

    实验12、综合实验；

四、主要设备清单：