ZRXNYCN-06光伏储能发电综合实训室

配置表：

规划建设一套小型光伏储能发电综合实训系统，一方面可作为学生教学实践的平台，另一方面为实训室负荷进行供电，尽量减少对市电的依赖，实现节能减排的目的，同时在具有示范意义。该光伏储能发电综合实训系统利用建筑屋顶或室外空地建设光伏系统，为教学楼内的实训室负荷供电，总负载不超过5kW；当地日照资源丰富，日照峰值时间3.5-4h，晚间备电时间约2小时,考虑系统容量，光伏组件容量设计为：5kWp,储能系统容量为：10kWh。可实现并网或离网运行，并配备模拟负载系统。采用物理模拟的方式实现电网输电及变电的模拟，同时配置微机保护系统，使学生能整体的认识光伏发电系统与电网连接架构及原理，更全面的培养学生系统化知识。
培养学生实际动手能力及对光伏发电系统的组成和结构形成深刻的认识，真正从实践中掌握知识，达到行之有效的教学实验。主要承担“太阳能电池原理与应用”、“光伏发电技术”、“储能技术”、“光伏发电系统集成与设计”的等课程实践教学任务，同时还承担部分“毕业设计”、“并网技术”等课程的实践教学任务。主要开设的实验项目有：太阳能电池组件安装与检测、光伏发电技术分析实验、分布式发电技术实验、光伏发电器件检测分析、光伏应用、光伏储能、光伏并网等。
鼓励低碳技术的应用，节能减排，保护生态环境，在校内启到示范效应。

2、单元参数

（一）光伏组件
总装机容量为5kWp，采用专用光伏电缆线接入实验室。
光伏板采用专用光伏板材支架安装于楼顶、基础采用单个独立移动形水泥墩，方便运移；
（1）太阳能电池板
太阳能组件性能：
太阳能电池组件是光伏系统的关键部件，由其将接受到的太阳光能量直接转换为电能。选择太阳能电池组件，主要考虑光电转换效率和使用年限，这主要和太阳能电池板组件采用的原材料及封装工艺有关，应采用专业定制的高效硅太阳能电池、高透光率的钢化玻璃、抗腐蚀铝合金边框等材料。由于硅晶片采用钢化玻璃以及防水树脂进行封装，因此其坚固耐用，使用寿命一般在25年以上。防护等级IP65。
总装机容量为5kWp，组件选用晶体硅250Wp,有关技术参数如下：
额定功率-P：250W；
工作电压：30.2V；
最大功率点工作电流：8.61A；
开路电压：36V；
短路电流：9.47A；
组件效率：18%；
工作温度：-40~85℃；
尺寸：约1650*992*40mm
（2）光伏基础
预制混凝土水泥墩
水泥墩规格尺寸300*300*250mm
顶部预埋M8安装螺杆
两侧预埋钢筋把手，方便抬走
（3）光伏支架
本系统采用专业铝合金安装支架，由铝合金组件压块、铝合金横梁导轨、L角铝固定块、斜梁角铝、底梁角铝、及后立柱方管等组成。
拼接好的三角形支撑框，支架通过底梁固定在前后两个水泥基础上，安装简单可靠。
设计雪压：1.4KN/m2。
支架最大抗风速不小于（m/s）：30m/s；
安全运行风速m/s）不小于：18m/s；
（4） 汇流箱

 
（二）光伏控制逆变屏
1) 屏体规格：1800mm*600mm*800mm （高×宽×长）。
2) 环境条件：
   环境温度：-20 ～ +50℃
   相对湿度：月平均不大于90%。
  最大相对湿度：95％，机壳表面无凝露。
  平均相对湿度：55%
   海拔高度：＜3000m
   抗震烈变：＜8级
   无火灾、爆炸及化学等腐蚀性气体。
3) 配备安装二次辅助设备（按钮、转换开关、指示灯）。
4) 喷涂：所有的喷涂在机械振动以及热和油的作用下均不会出现划痕或变软，喷涂的颜色根据站内其它屏柜颜色情况再定。
5) 铭牌：置于屏面和屏内明显位置；柜上所有插件、信号灯及其辅助元件都用中文标明其用途及名称。
6) 柜内的布线及端子：布线整齐、清晰、美观，导线绝缘良好，无损伤，电流回路截面不小于2.5mm2和1000V耐压绝缘绞线，其它回路截面不小于1.5mm2和1000V耐压绝缘绞线。设备接线端部均标明其回路编号，编号正确，字迹清晰且不易褪色。接线端子每侧接线为一根。一般设备的接线端子牢固可靠，端子导电体由抗氧化的铜质材料制造。屏内设有专用接地铜排。接地考虑到设备间的压差和噪音，屏和设备配有接地端子。
7) 储能逆变器
主要特点：
采用无风扇及自然散热设计、防护等级达到 IP65、适合户外使用；
采用两路 MPPT 输入，实现不同安装方式的太阳能板的最大功率跟踪；
采用 120-550V 的宽 MPPT 电压范围设计，保证了太阳能板的合理连接；
并网侧无变压器设计，效率高，最大效率达 97.5%；
具有过压、过流、过载、过频、过温和短路等保护功能；
采用高清超大的 LCD 显示模块，可读取各项数据及进行各项功能设置；
具有负载优先模式、储能模式及 UPS 模式三种工作模式、可设置优先等级；
具有通讯功能、可通过上位机软件监控数据；
并网切离网达 ms 级；
具有重要负载及普通负载二个输出接口，能量优先保证重要负载持续使用；
可与锂电池配套使用；
可设置防逆流功能实现卖电或不卖电（可选）。
参数要求：

（三）蓄电池储能系统
配置蓄电池柜，用于安装蓄电池。
1) 屏体规格：1800mm*600mm*800mm （高×宽×长）。
2) 环境条件：
   环境温度：-20 ～ +50℃
   相对湿度：月平均不大于90%。
  最大相对湿度：95％，机壳表面无凝露。
  平均相对湿度：55%
   海拔高度：＜3000m
   抗震烈变：＜8级
   无火灾、爆炸及化学等腐蚀性气体。
3) 喷涂：所有的喷涂在机械振动以及热和油的作用下均不会出现划痕或变软，喷涂的颜色根据站内其它屏柜颜色情况再定。
4) 铭牌：置于屏面和屏内明显位置；柜上所有插件、信号灯及其辅助元件都用中文标明其用途及名称。
5) 电池：
1.储能设备：磷酸铁锂，硬包铝壳电池
2.单体电池电压：3.2V，能量密度大于100wh/kg
3.储能容量：10KWH
4.电池模块标称电压：50V
5.最大电流：额定50A
6.电池模块放电电压范围：40～58.4V
7.电池模块放电截止电压：40V
8.电池箱：每个单元采用电池箱封装锂电池，整套系统由5个电池箱串联而成。电池箱可在标准机柜中安装，采用前进风后出风散热设计，每个电池箱有三个散热风扇。
6）管理系统（BMS）
单体电压管理；
总电压管理；
充放电温度管理；
充放电流管理；
电池均衡管理；
过充保护；
过放保护；
过温保护；
过流保护；
短路保护。
（四）配电及负载模拟屏
1) 屏体规格：1800mm*600mm*800mm （高×宽×长）。
2) 环境条件：
   环境温度：-20 ～ +50℃
   相对湿度：月平均不大于90%。
  最大相对湿度：95％，机壳表面无凝露。
  平均相对湿度：55%
   海拔高度：＜3000m
   抗震烈变：＜8级
   无火灾、爆炸及化学等腐蚀性气体。
3) 配备安装二次辅助设备（按钮、转换开关、指示灯）。
4) 喷涂：所有的喷涂在机械振动以及热和油的作用下均不会出现划痕或变软，喷涂的颜色根据站内其它屏柜颜色情况再定。
5) 铭牌：置于屏面和屏内明显位置；柜上所有插件、信号灯及其辅助元件都用中文标明其用途及名称。
6) 柜内的布线及端子：布线整齐、清晰、美观，导线绝缘良好，无损伤，电流回路截面不小于2.5mm2和1000V耐压绝缘绞线，其它回路截面不小于1.5mm2和1000V耐压绝缘绞线。设备接线端部均标明其回路编号，编号正确，字迹清晰且不易褪色。接线端子每侧接线为一根。一般设备的接线端子牢固可靠，端子导电体由抗氧化的铜质材料制造。屏内设有专用接地铜排。接地考虑到设备间的压差和噪音，屏和设备配有接地端子。
7) 配有离网接口、并网接口、负载接口。
8) 直流输入范围：0-500V；
9) 负载配置：
1. 负载节点数： 2路阶梯可调阻性负载，功率范围为300~1000W。1路感性负载负载功率为1000W。
2. 采集节点数：6路；
3.  2路交流负载接口，可接入实训室照明、风扇、电脑等设备。
10) 双向计量电度表：
提供双向计量电表，电表的连接方式和连接位置可根据用户需求进行调整；
双向计量电表带有通讯接口，接口模式为RS485；
11) 各回路状态实时监控并反馈于监控管理系统；
12) 具有漏电、过载、短路、接地等保护功能；
13) 远程电力节点控制功能；
14) 故障模拟系统，用于模拟配电系统回路故障（配合微电网能量管理系统使用）；
15) 电力急停功能；
（五）变压器模拟屏
1) 屏体：屏体规格：1800mm*800mm*600mm （高×宽×深）。
2) 测量表计：电压表。
3) 配备安装二次辅助设备（按钮、转换开关、压板、指示灯）。
4) 电源开关：配备工作电源开关。
5) 熔断器：配置输入熔断器，良好的保护设备。RT18-63X/3P
6) 模拟电压互感器2组：用来采集变压器高低压差电压。
变比为380V/100V。
7) 模拟电流互感器2组：用来采集变压器高低压侧电流。
变比为10A/5A。
8) 一次接线图：模拟一次线路构成。
9) 三相模拟断路器：用三相交流接触器模拟实现。
10) 模拟变压器：模拟升压变压器，干式变压器，380V/380V，10kVA。
11) 模拟断路器及隔离开关
模拟断路器能通过就地手动按钮和远方遥控进行分合闸，模拟隔离开关通过就地手动按钮进行分合，模拟断路器及隔离开关的就地按钮皆带灯光指示（带灯按钮，红灯表示合，绿灯表示分），按钮采用国产优质产品。
12）互感器外接单元：单独多配置电流互感器及电压互感器各一组，用于移动电力故障录波及分析装置、示波器、独立保护装置等的接入。
13）监测单元：测控单元带有通讯接口、四路开关量输入、四路开关量输出和四路模拟量输出功能。将高精度电量测量、智能化电能计量与管理和简单人机界面结合在一起；可直接从电流、电压互感器输入信号，现场可编程设置输入参数变比
（六）线路模拟屏
1) 屏体：屏体规格：1800mm*800mm*600mm （高×宽×深）。
2) 测量表计：电压表。
3) 配备安装二次辅助设备（按钮、转换开关、压板、指示灯）。
4) 电源开关：配备工作电源开关开关。
5) 熔断器：配置输入熔断器，良好的保护设备。RT18-63X/3P
6) 模拟电压互感器：用来采集母线电压。
变比为380V/100V。
7) 模拟电流互感器：用来采集线路电流。
变比为10A/5A。
8) 一次接线图：模拟一次线路构成。
9) 三相模拟断路器：用三相交流接触器模拟实现。
10) 模拟线路：采用电抗器模拟输电线路。
11) 模拟断路器及隔离开关
模拟断路器能通过就地手动按钮和远方遥控进行分合闸，模拟隔离开关通过就地手动按钮进行分合，模拟断路器及隔离开关的就地按钮皆带灯光指示（带灯按钮，红灯表示合，绿灯表示分），按钮采用国产优质产品。
12）短路故障模拟单元：能够满足各种类型短路（单相接地、两相短路、两相短路接地、三相短路）故障操作。包括接触器和短路电抗。
13）微机线路保护装置：
机箱结构尺寸：210mm×250mm×178mm（4U机箱）。
正常工作温度：0～40˚。
贮存及运输：  -25～70˚。
直流电源：交流电压输入：220V，允许偏差：+7%，-10%
   直流输出：5V/3A;+12V/0.5A;-12V/0.5A;24V/0.5A
频率：50Hz
过载能力：电流回路：2倍额定电流，连续工作
  10倍额定电流，允许10S
  40倍额定电流，允许1S
   电压回路：1.5倍额定电压，连续工作
功耗：交流电流：<1VA/相（In=3A）
 <0.5VA/相（In=0.5A）
   交流电压：<0.5VA/相
   直流：正常时<35W
  跳闸时<50W
具有电流速断保护、限时电流速断保护、过电流保护、反时限电流保护、零序电压保护、重合闸、过负荷等功能。

采用800*480彩色触摸屏显示，信息输入方便，相比使用按键形式输入信息更易操作，可同屏显示电压、电流、频率、相角、开关位置、告警信息、动作信息等。可图形化显示开关位置。装置具有网线接口，与计算机联网通信，可将以上测量参数上传计算机显示，及下载装置的各种参数。
（七）微机保护屏
1) 屏体：屏体规格：1800mm*800mm*600mm （高×宽×深）。
2) 测量表计：电压表。
3) 配备安装二次辅助设备（按钮、转换开关、压板、指示灯）。
4) 电源开关：配备工作电源开关开关。
1) 屏体：屏体规格：1800mm*800mm*600mm （高×宽×深）。
2) 保护告警指示器：配置保护告警指示器。
3) 配备安装二次辅助设备（按钮、转换开关、压板、指示灯）。
4) 电源开关：配备工作电源开关。
5) 多功能微机保护装置：
多功能微机保护装置具有6组电流输入通道，4组电压输入通道，可采集12个开关量状态，可产生8组开关量输出，并具有2个RS485通信接口和1个独立的以太网接口。装置具有友好的人机界面，液晶为800X480像素点显示，可直接触摸操作。
显示尺寸不低于7寸。
要求包括以下：
10kV馈线微机保护装置模块
35kV线路微机装置模块
110kV线路成组微机保护装置模块
变压器主保护装置模块
变压器后备保护装置模块
电容器微机保护装置模块
电动机微机保护装置模块
发电机差动保护装置模块
发电机后备保护装置模块
机箱结构尺寸：210mm×250mm×178mm（4U机箱）。
正常工作温度：0～40˚。
贮存及运输：  -25～70˚。
直流电源：交流电压输入：220V，允许偏差：+7%，-10%
   直流输出：5V/3A;+12V/0.5A;-12V/0.5A;24V/0.5A
频率：50Hz
过载能力：电流回路：2倍额定电流，连续工作
  10倍额定电流，允许10S
  40倍额定电流，允许1S
   电压回路：1.5倍额定电压，连续工作
功耗：交流电流：<1VA/相（In=3A）
 <0.5VA/相（In=0.5A）
   交流电压：<0.5VA/相
   直流：正常时<35W
  跳闸时<50W
微机保护图形化编程软件用于微机保护装置的在线设置及监控，包括通讯监视、读取定值、下载定值、读取报告、读取SOE报告、读取录波数据等功能。图形化保护装置操作方式与对应的多功能微机保护装置操作方式一致。通过以太网口与多功能微机保护装置硬件连接，对微机保护装置实现同步监测及同步设置，包括10kV线路保护、35kV线路保护、110kV线路保护、变压器主保护、变压器后备保护、电动机保护、电容器保护、PT保护、备自投、发电机差动保护、发电机后备保护、无功补偿等多种装置功能的在线设置和检测。能够实现在程序运行的过程中监测、跟踪和记录信号数据，用信号记录可获得程序执行期间的数据，将采集到的信号上传到主机用于显示、分析。 可通过以太网接口将上位机设置数据（如定值、压板、系统参数）下载至实际保护装置。
6) 高速数字物理接口箱：
要求内置高性能CPU和高速数字信号处理器，16位DAC模块、自带大尺寸多彩电阻式触摸屏。
要求内置多种特性测试模块以及多个线路模型，可通过触摸屏修改模型参数，改变系统运行状态来计算并输出不同运行状态下的电流电压信号。既可单机独立运行，亦可联接其它电脑运行。
特性测试模块包括：通用特性测试、阻抗继电器特性测试、差动继电器特性测试、反时限电流继电器特性测试等模块。
要求线路模型包括：10kV/35kV/110kV线路整组模型、变压器整组模型、电动机保护整组模型、电容器保护整组模型、发电机保护整组模型等；每种类型的模型均可保存4组参数。
1）、强大的联网功能：多台高速数字物理接口箱可联网构成二次信号源网络，在上位PC机设计组态和电力系统分析计算软件完成各个电压等级的一次输配电网络的真实组态；输入一次设备的真实参数，即可完成系统的潮流计算和针对系统中任意点发生任意故障的短路计算；输入各测控点真实电流互感器和电压互感器的变比，即可得到该测控点真实的二次电流、电压值；系统中装设测控点，可以同步向该测控点的微机保护硬件平台发送该点真实二次电流、电压模拟信号，以检验各保护的动作情况。由组态软件组态的一次主接线直观、真实，输入真实的设备参数，可以在系统中任意点设置故障类型，很方便的进行潮流计算和短路计算，由微机保护测试仪同步发出各测控点的二次电流、电压信号。
2）、通讯方式要求：以太网通信接口，必须保证通讯速率不低于100Mb/s。
3）参数指标要求：
包括机箱、CPU板等基本配置，AO板1块，DI板、DO板和电源板各1块。
AO板：每块有10路通道，共地输出，电平范围：-10V~+10V，分辨率≥16bit，绝对精度优于2mV。
DI板：每块有12路通道，既可用于电平输入，也可用于空节点输入，电平输入：0V/24V。
DO板：每块有8路通道，其中8路为电平输入，8路为空节点输入，电平输出：0V/24V。
7) 功率放大装置
    工作环境条件
    环境温度：－10℃~ 40℃
    相对湿度：5%~ 95%
    交流电源电压：220V±10%，50Hz±1%
    可调交流电压输出
    输出范围：四相，每相0~90V（有效值）
    输出功率：每相30VA
    响应速度：<200us
    输出电压精度：≤0.5%
    可调交流电流输出
    输出范围：六相，每相0~20A（有效值）。
    输出功率：每相100VA
    响应速度：<200us  
（八）无穷大系统模拟屏
电力系统无穷大系统认为功率无穷大，频率恒定，电压恒定。这是工程上的常用手段，即对现实进行近似处理，以简化模型，更有利于得出结论，简化计算过程。在电力系统综合组态实验系统中是将交流市电经过电动调压器连接至系统升压屏作为实验用无穷大电源。
含1组无穷大开关系统的测量、控制，配置无穷大开关(模拟断路器)和无穷大调整接触器及其控制系统、 3台高压电流互感器、 3 台高压电压互感器、一套测控单元等；另含远程控制的交流动力电源开关及其控制器(模拟断路器)；
可在线监测以下参数：三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、电网频率、有功电能，无功电能。
测控单元带有通讯接口、四路开关量输入、四路开关量输出和四路模拟量输出功能。将高精度电量测量、智能化电能计量与管理和简单人机界面结合在一起；可直接从电流、电压互感器输入信号，现场可编程设置输入参数变比。
在线监测无穷大开关的开、断状态；
实现无穷大开关的开 / 合控制；
测控单元满足对生产过程的数据采集和控制命令执行的要求；
响应能力满足系统数据采集、人机通信、控制功能和系统通信要求；
测控单元的响应能力：中断响应时间 ≤2ms；模拟点采集周期 ≤1s；控制命令响应时间 ≤1s；刷新时间 ≤1s。
含380V 9kVA三相自藕式调压器
  全方位刻度盘，刻度清晰，方便操作
 输出电压0-430V可调
  输入电压380V±10%
绝缘等级A级
 
（九）环境监测仪
由风速传感器、风向传感器、日照辐射表、测温探头、控制盒及支架组成，适用于气象、军事、航空、海港、环保、工业、农业、交通等部门测量水平风参量及太阳辐射能量的测量。可测量环境温度、风速、风向和辐射强度等参量，其 RS485 通讯接口可接入并网监控装置的监测系统，实时记录环境数据。
（十）光伏发电监控系统
采集的基础数据：当前总功率、发电量、CO2排量、直流电压、直流电流、直流功率、交流电压、交流电流、逆变器内温度等等。
采集的环境模拟量：环境温度、光照强度、风速、风向等。
提供设备使用状况功能，显示逆变器等设备的运转情况、电流电压、设备的故障信息，提供报警显示与存储，并对重要仪表统一管理。
针对项目统计：发电量、运行天数、节约标煤、CO2减排量等。
图形化显示发电量趋势曲线、电压趋势曲线、电流趋势曲线等。
（十一）控制终端
配置控制计算机1台：
处 理 器：CPU型号i5  
内存容量：8GB DDR4 2400MHz
硬盘容量：500G  7200转
网卡
声卡
同时配备键盘、鼠标等1套
显 示 器：21.5吋
亮度：250尼特
对比度：1000:1
屏幕比例：16:9。 
配置监控操作台一套：
尺寸：1250mm*900mm*1000mm
优质防火板桌面
框架为优质冷轧钢板
金属托盘
前门配有专业五金锁件，可放置计算机等设备
配套转椅。  
3、实训项目
一、光伏能量变换实验
光伏阵列单元组成原理
太阳能光电池能量转换组合原理
阵列电池最大功率跟踪器原理
阵列汇流与防雷接地原理
阵列结构件组合安装原理
在不同天气和日照强度下光强度对光伏转换效率的影响实验
在不同季节环境温度变换下对光伏能量转换的影响实验
二、光伏储能系统应用与教学
光伏储能发电系统原理结构分析
光储系统汇流、防雷原理学习与实践
锂电池组在光储系统中的应用与电能管理
（BMS）锂电池组管理系统在光储系统中的应用
（EMS）能量管理系统在光储系统的应用与重要性
（EMS）能量管理系统在中小型微电网系统中的应用
直流变换器在光储系统的应用与重要性
储能逆变器的原理分析
储能逆变器与普通逆变器应用比较
光储微网系统在无电地区、海岛应用及设计
光储微网系统在多能互补、自发自用等联网型微电网中的应用验。
双向电度表的测试实验。
三、电网保护实验
电流速断保护实验
限时电流速断保护实验
过电流保护实验
反时限电流保护实验
零序电压保护实验
重合闸实验
过负荷实验
三、并网发电系统监控软件实验
在上位软件里查看单站监控项目：直流电压 VDC、直流电流 A、输入功率 KW，交流电压 VAC、交流电流 A、输出功率 KW （有功.无功.视在功率.）交流频率、电能（四象限计量），日发电量 KWh、日运行时数 h min、总发电量 KWh、总运行时数 h