隨著能源危機(jī)日益臨近，新能源已經(jīng)成為今后世界上的主要能源之一。其中太陽能已經(jīng)逐漸步入我們尋常的生活，而風(fēng)力發(fā)電偶爾可以看到或聽到，風(fēng)光電互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)是利用風(fēng)能和太陽能資源的互補(bǔ)性，具有較高的性價(jià)的一種新型能源發(fā)電系統(tǒng)，有著很好的應(yīng)用前景。太陽能實(shí)驗(yàn)室是研究太陽能利用的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所，其配有相應(yīng)太陽能檢測(cè)儀器儀表及試驗(yàn)裝置，可作為太陽能的光、熱、電利用示范性展示，以此為基地，開展太陽能利用的科學(xué)研究與開發(fā)工作，同時(shí)也可作為太陽能產(chǎn)品的檢測(cè)開發(fā)中心。新能源教學(xué)設(shè)備正是利用太陽能發(fā)電的原理，結(jié)合教學(xué)的特點(diǎn)，研發(fā)的新的新能源教學(xué)設(shè)備，太陽能教學(xué)實(shí)訓(xùn)臺(tái)廣泛應(yīng)用于職業(yè)高中、大學(xué)、研究生、企業(yè)技工培訓(xùn)以太陽能離網(wǎng)發(fā)電和太陽能并網(wǎng)發(fā)電為主課題的研究和教學(xué)培訓(xùn)。新能源教學(xué)設(shè)備是面向高等院校、職業(yè)技術(shù)學(xué)校本科生、研究生深刻理解太陽能光伏發(fā)電原理的新能源教學(xué)設(shè)備實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)。

JG-SWP01 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)

一、 概述
JG-SWP01風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)主要由光伏供電裝置、風(fēng)力供電系統(tǒng)、逆變與負(fù)載系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)組成，
風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)采用模塊式結(jié)構(gòu)，各裝置和系統(tǒng)具有獨(dú)立的功能，可以組合成光伏發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)。
1、設(shè)備尺寸：4500×800×2000mm
2、占用場(chǎng)地面積：16平方米
 

風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)由光源模擬跟蹤裝置、光源模擬跟蹤控制系統(tǒng)、能量轉(zhuǎn)換控制存儲(chǔ)系統(tǒng)、離網(wǎng)逆變負(fù)載系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)五個(gè)部分組成，各功能部分通過通訊電纜和連接電纜進(jìn)行連接，形成一套能夠展示并動(dòng)手設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試的太陽能光伏發(fā)電工廠應(yīng)用的設(shè)備。

1. 光源模擬跟蹤裝置
光源模擬跟蹤裝置及控制系統(tǒng)由光源模擬跟蹤裝置和光源模擬跟蹤控制系統(tǒng)組成，如圖2所示。該系統(tǒng)由太陽能電池組件、模擬太陽光燈、太陽能模擬追日跟蹤傳感器、太陽能板二維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、直流電動(dòng)機(jī)、減速箱、GE可編程序控制器、按鈕和繼電器等低壓電器等組成。

圖2（a）光源模擬跟蹤裝置

技術(shù)參數(shù)：
太陽能電池規(guī)格： 20W/18V*4
模擬光源功率：300W*3
跟蹤方式：?jiǎn)屋S，俯仰180°
跟蹤精度：< ±1.5°
日跟蹤驅(qū)動(dòng)功耗：< 1W（根據(jù)光照強(qiáng)度工作）
工作電壓：DC24V
抗風(fēng)等級(jí)：10級(jí)
機(jī)械壽命：>25年
外形尺寸： 2000mm×1500mm×2000mm
2. 光源模擬跟蹤控制系統(tǒng)
光源模擬跟蹤控制系統(tǒng)控制燈光來模擬太陽光源（晨日太陽、午日太陽、夕日太陽）的運(yùn)行軌跡以及太陽光的入射角度，太陽能電池板上的模擬追日跟蹤傳感器采集模擬太陽光照度信息及位置信息，控制兩維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使太陽能電池板始終正對(duì)著模擬太陽光源，以提高太陽能電池的發(fā)電效率。如圖3所示。

圖3 （b）光源模擬跟蹤控制系統(tǒng)

技術(shù)參數(shù)：
PLC ：西門子S7-200
PLC額定電壓：24V
工作環(huán)境：溫度 -10-40℃ 濕度≤80%
外形尺寸： 800mm×600mm×1880mm
3. 能量轉(zhuǎn)換控制存儲(chǔ)系統(tǒng)
該系統(tǒng)主要由直流電壓采集模塊、溫度采集模塊、IGBT驅(qū)動(dòng)模塊、直流電流采集模塊、繼電器驅(qū)動(dòng)模塊、蓄電池組、直流負(fù)載、通信模塊、人機(jī)界面、空氣開關(guān)、直流電壓表、直流電流表等模塊組成。
能量轉(zhuǎn)換控制存儲(chǔ)系統(tǒng)是將太陽能電池板發(fā)出的電量提供給直流負(fù)載和蓄電池，或者輸送給逆變器使用。該系統(tǒng)具有溫度檢測(cè)，充、放電檢測(cè)、PWM脈寬調(diào)制、大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）功能以及過充、過放等保護(hù)功能。

圖4（c） 能量轉(zhuǎn)換控制存儲(chǔ)系統(tǒng)

技術(shù)參數(shù)：
功率：200W
蓄電池容量：12V20AH，4節(jié)
控制器額定輸出電壓、電流：24V/10A
工作環(huán)境：溫度 -10-40℃ 濕度≤80%
外形尺寸： 800mm×600mm×1880mm
4. 離網(wǎng)逆變負(fù)載系統(tǒng)
離網(wǎng)逆變負(fù)載系統(tǒng)如圖5所示。該系統(tǒng)由直流電壓采集模塊、直流電流采集模塊、IGBT驅(qū)動(dòng)模塊、繼電器驅(qū)動(dòng)模塊、LCD人機(jī)對(duì)話模塊、通信模塊、單相逆變器-主電路單元模塊、頻率采集模塊、直流電壓表、直流電流表、交流電壓表、交流電流表、交流諧波表、空氣開關(guān)、低壓電器、交流負(fù)載等組成。
該系統(tǒng)將太陽能電池板產(chǎn)生的直流電或蓄電池釋放的直流電通過逆變器SPWM調(diào)制轉(zhuǎn)化為單相220V交流電，供交流負(fù)載使用。系統(tǒng)具有輸入過、欠壓保護(hù)，輸出過載、短路保護(hù)，過熱保護(hù)等功能。具有逆變輸出的電壓幅度、頻率、功率因數(shù)、諧波檢測(cè)和調(diào)整功能。

圖5（d） 離網(wǎng)逆變負(fù)載系統(tǒng)

技術(shù)參數(shù)：
額定輸入電壓：DC24V；
額定輸出電壓：220V±10%、50Hz±1Hz；
額定功率：200VA；
輸出功率因數(shù)：≥0.80（感性負(fù)載、容性負(fù)載）；
逆變效率：≥80%；
電壓調(diào)整率：線性負(fù)載≤3%，非線性負(fù)載≤5%。
外形尺寸： 800mm×600mm×1880mm
5. 監(jiān)控系統(tǒng)
由通訊管理機(jī)、顯示器、打印機(jī)、組態(tài)軟件等組成。
主要功能：
顯示充電電壓、充電電流、功率、運(yùn)行狀態(tài)；
顯示蓄電池電壓、蓄電池放電電流、蓄電池放電功率、蓄電池運(yùn)行狀態(tài)；
顯示負(fù)載電壓、負(fù)載電流、負(fù)載功率、負(fù)載狀態(tài)；
顯示當(dāng)前溫度、溫度補(bǔ)償系數(shù)，各種參數(shù)保護(hù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示與處理、詳細(xì)的事故記錄、報(bào)警參數(shù)設(shè)定、對(duì)用戶提供權(quán)限管理、密碼登錄等。

圖6 （e） 監(jiān)控系統(tǒng)

技術(shù)參數(shù)：
組態(tài)軟件：力控
外形尺寸： 800mm×600mm×1880mm
一、設(shè)備清單

注：
1、 表中第1項(xiàng)（光伏發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)）為設(shè)備主體，為標(biāo)準(zhǔn)配置
2、 表中第2-3項(xiàng)為附件和耗材，學(xué)校可自行購(gòu)置。