TW-SNY52分布式光伏工程实训系统
一、设备概述
该实训系统能够使学生掌握风光互补的发电原理、发电装置安装、系统设计、系统联调、能源信息与互联、故障排除、情景分析以及职业素养等方面的团队协作能力。在紧贴新能源产业发展与需求的同时，培养新能源产业发展技术型人才需求，推动各高职院校开展专业建设，展示相关教学改革和实践成果。
风光互补发电实训系统主要由光伏模拟装置、光伏充放电系统、风力模拟装置、风力充放电系统、逆变与负载系统、监控系统组成。
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二、系统组成
风光互补发电实训系统主要由光伏模拟装置、光伏充放电系统、风力模拟装置、风力充放电系统、逆变与负载系统、监控系统组成。风光互补发电实训系统采用独立网孔面板结构、模块化结构设计，各装置和系统既可以独立运行，也可以组成光伏发电实训系统、风力发电实训系统或风光互补发电实训系统。
2.1光伏模拟装置的组成
光伏模拟与跟踪装置主要由光伏电池组件、投射灯、光线传感器、光线传感器控制盒、水平方向和俯仰方向运动机构、摆杆、摆杆减速箱、摆杆支架、单相交流电动机、电容器、直流电动机、接近开关、微动开关、底座支架等设备与器件组成，如图1-1所示
图1-1
光伏供电系统
光伏供电系统主要由辅助电源控制单元、光伏输出显示单元、光伏跟踪控制单元、光伏汇流单元、控制器模块、接口单元、西门子PLC、继电器组、接线端子、蓄电池组、功率可调电阻、断路器、5V辅助开关电源、网孔面板、线槽、铝型材等组成。如图1-2所示。
图1-2
风力模拟装置的组成
风力供电装置主要由叶片、轮毂、发电机、机舱、尾舵、侧风偏航机械传动机构、直流电动机、塔架和基础、测速仪、测速仪支架、轴流风机、轴流风机支架、轴流风机框罩、单相交流电动机、电容器、风场运动机构箱、护栏、连杆、滚轮、万向轮、微动开关和接近开关等设备与器件组成，如图1-3所示。
图1-3
风力供电系统
风力供电系统主要由辅助电源控制单元、风机输出显示单元、组态触摸屏、风力模拟控制单元、接口单元、西门子PLC、变频器、继电器组、接线端子、功率可调电阻、断路器、网孔面板、线槽、铝型材等组成。如图1-4所示。
图1-4
逆变与负载系统
逆变与负载系统主要由控制器输出单元、逆变输出显示单元、逆变器、变频器、三相交流电机、12V直流风扇、12V LED灯、警示灯、接线排、三孔插座、断路器、网孔面板、线槽、铝型材等组成。如图1-5所示。
图1-5
监控系统组成
监控系统主要由计算机、监控软件组成，如图1-6所示。监控软件是基于C#编程软件开发，通过计算机串口进行远程通讯，实时监测风光互补发用电信息及环境信息并可进行曲线观测，光伏跟踪可通过监控软件与PLC进行通讯，实现远程跟踪控制。监控系统定时将数据存储到SQLite嵌入式数据库中，方便对历史数据的记录、查询和报表生成及打印。
监控软件登陆界面如图1-6所示，第一次登陆请点击“注册”按钮，在注册用户界面里填入默认密码并注册新用户。在登陆界面填写用户名和密码后，点击“登陆”按钮即可进入监控界面。
系统登陆后进入监控软件主界面，如图1-7所示。在主界面里有系统监测的信息和曲线观测窗口。
系统登陆后需要先设置通讯端口，点击菜单栏“端口管理”->“串口设置”，打开通讯端口设置对话窗，如图1-8所示，其中“仪表端口”是与组态触摸屏连结的串口，“PLC端口”是与光伏跟踪控制的PLC端口0进行连结的端口。正确设置后点击“确定”即可。
在主界面中点击菜单栏“端口管理”->“打开串口”，正常连结后通讯状态显示为“正常通讯”。
远程跟踪控制
在主界面菜单栏点击“跟踪控制”按钮，进入远程光伏跟踪控制界面，如图1-9所示。
历史报表查询
在主界面菜单栏点击“历史数据”->“查询”按钮，进入历史报表数据查询窗口，如图1-10所示。选择查询的起始时间和结束时间，即可查询该区间的历史数据，还可将历史数据存储为EXCEL报表形式，方便保存和打印。
三、主要实验实训内容
（1）光伏模拟装置实训
1）光电池方阵的安装
2）光伏供电装置组装
（2）光伏供电系统实训
1）光伏供电系统接线
2）光线传感器原量
3）光伏电池组件光源跟踪控制程序设计
4）光伏电池的输出特性
5）蓄电池的充电特性和放电保护
6）光伏供电系统的操作和使用注意事项
（3）风力模拟装置实训
1）水平轴永磁同步风力发电机组装
2）模拟风场装置组装
3）侧风偏航装置的组装
（4）风力供电系统实训
1）风力供电系统接线
2）模拟风场控制程序设计
3）风力发电机侧风偏航控制程序设计
4）风力发电机输出特性测试
5）风力供电系统的操作和使用注意事项
（5）逆变与负载系统实训
1）逆变器的负载安装与调试
2）逆变器的原理与测试
四、技术参数
1)太阳能电池组件：单晶组件，最大输出功率20W，数量4块；
2)模拟光源：2盏300W卤钨灯，由蜗杆减速机摆动，模拟太阳升起至日落运动；
3)模拟光源拖动电机：交流电机；模拟光源拖动减速机：减速机，减速比3000:1；
4)光伏跟踪传感器：采用四象限高精度光敏传感器结构，6路模拟量信号输出,跟踪探头采用无色透明外壳，方便学生观察；
5)太阳能跟踪系统：采用双轴二维跟踪方式，水平270±5°，俯仰75±5°，精度±0.5°；
6)跟踪控制单元：手动/自动模拟光源运动与光伏跟踪控制采用PLC主控模块；
7)光照及温湿度传感器模块：光照度0-20K(LUX)，温度-40-80℃，湿度0-99.9%RH；
8)风力发电机：水平轴永磁同步风力发电机；输出电压12V、叶片数量3片；
9)尾舵偏航系统：采用尾舵迎风与侧风偏航控制，偏航角度0°-90°；采用DC24V直流同步电机驱动；
10)模拟风源：采用变频轴流通风机，电压220V、功率0.37KW、转速1400rpm；采用变频器驱动；
11)模拟风场：模拟风源在电机的拖动下绕风力发电机做圆弧运动，运动角度60±5°,风力发电机四周采用隔离网布置，确保学生实训安全；
12)模拟风场拖动电机：额定输出功率100W、额定转速1400rpm、减速比140：1；
13)风速传感器：测量模拟风源风速，脉冲输出，电源DC5V，输出1.5脉冲m/s；
14)光伏汇流单元：2路光伏输入1路光伏输出；具有防反、防雷保护等；
15)模拟风场控制单元：手动/自动风场运动与尾舵偏航控制采用PLC主控模块；
16)仪表单元：直流电压表DC0-50V；直流电流表DC0-5A；交流电压表AC0-300V；交流电流表AC0-2A ；
17)蓄电池：铅酸电池12V/12AH*2；
18)太阳能控制器：DC12V、DC5A、PWM方式充电；电路模块化开放设计，方便充电波形与电路测试；有充放电、电池状态指示、温度补偿；蓄电池反接、夜间防反冲、防雷、限流、过充、过放、负载过载、短路等保护；
19)风机控制器：电压DC12V(整流)、额定电流5A、PWM(脉冲宽度调制)方式充电；电路模块化开放设计，方便充电波形与相关电路电气测试；具有风速检测、偏航控制信号或刹车信号输出功能；有充放电指示等功能；具有蓄电池反接、防雷、风机限流、过充、过放、负载过载、短路等保护功能；
20)离网逆变器：输入DC12V；输出AC220V±10%、50HZ、50VA、纯正弦波；工频变压器隔离；电路模块化开放设计，可进行SPWM逆变驱动波形、逆变输出电压波形与电路电气测试；可时行死区按键设置；具有软启动、过欠压关断、短路、过载等保护功能；
21)功率电阻模块：0-2000欧可调,功率100W；直流阻性、直流感性负载；交流阻性、交流感性负载；
22)触摸屏：采用一体化触摸屏；实时监测系统发电、用电与环境参数等信息；具有历史曲线显示；
23)工控机：采用触摸屏工控一体机；
24)监控软件：实时监测并存储系统发电、用电与环境参数等信息，实时对模拟光源、光伏跟踪等进行控制；具有曲线显示等功能；
五、功能模块
采用光伏组件、可调直流源、蓄电池为设备供电
光伏供电：光伏组件沿着太阳的运行轨迹追随太阳,构成一个闭路反馈系统,实现自动跟踪。系统不需设定基准位置,传感器永不迷失方向。
可调直流源：高频调制技术，将开关电源的电压和电流展宽，实现了电压0~100V和电流0~10A的大范围调节
蓄电池：在离网系统中进行能源补偿。
数据采集模块
高精度直/交流电压电流多功能组合表，和电子式多功能电能表。提供实时数据显示，本地数据查询，电流变比可编程设置，支持RS-485通讯，Modbus-RTU协议。
交流电压电流多功能组合表
直流电压电流多功能组合表
单相电子式多功能电能表
集中控制模块 ：通过对继电器或接触器的控制从而实现对整个光伏系统稳定、可靠、快速的逻辑控制。并通过光伏控制器控制光伏组件方阵对蓄电池充电以及蓄电池给后端负载供电的自动控制设备。
环境感知模块：包含光照度传感器，温度湿度传感器。
通讯模块 ：包含交换机、LoRa通讯模块、光伏运维终端、智慧运维采集器。
负载模块：包含直流负载和交流负载。
智能离网微逆变模块 ：输出正弦波，具有高可靠性，低故障率的特点，性能优越。
六、分布式光伏并网隔离系统
包含并网逆变器和隔离变压器，同时与智能离网微逆变模块集成与一套设备中，可自由将系统在并网模式与离网模式中切换。
并网逆变器：
1)额定功率：700W；
2)最大额定输出率：800W；
3)启动电压：60V；
4)最大输入直流电流：11A；
5)额定输出功率：700W；
6)额定输出电压：220±5%；
7)频率：50±0.05Hz；
8)最大输出电流：4.4A ；
8)最大效率：97.2V；
9)通讯接口：RS485；
10)冷却方式：自然对冷；
11)工作温度：-20°C~+60°C；
12)工作湿度：10%~90%RH；
13）产品尺寸：310*373*160mm；
14）重量：7.4kg；
隔离变压器
1)额定功率：1000VA；
2)输入电压：AC220V±10%；
3)绝缘电阻：≥50M欧姆；
4)效率：≥95%；
6) 频率类型: 50-60HZ；
7)工作温度：-20°C~+40°C
8)工作湿度：≤90%RH；
七、分布式光伏智能运维系统
1)包含用户列表、角色列表、权限管理，增加赛事，编辑参赛人员，可以赛程参数设置（起止时间，根据结束时间自动结束赛事），赛事计分。
2)具有赛事控制：能控制单人加时，单人结束和全部结束。
3)地图上显示电站位置，点击后显示电站概要信息（今日发电；总发电量；更新时间）。
4)界面显示包含登录用户所管理电站的统计信息、运行状况，可进行电站维护，采集器维护和设备维护：新增、修改、删除。
5)拥有至少5种监控参数。
6)卡片形式展示当前用户所管理的电站概要信息。
7)显示当前用户所管理的电站的故障信息，可处理故障，输入故障原因分析、故障处理方式方法，是否解决。
8)统计节能减排相关数据（减排CO2、节约树木）。
9)逆变器的数据进行分析：小时发电、实时功率曲线、日、月、年发电柱状图。
10)显示选中电站的网络拓扑，并监控网络设备的运行情况，如果网络设备有故障则直观显示网络中。
11)要求显示当前功率、今日发电、累计发电、月度发电、年度发电、节能减排6种参数。
八、分布式光伏仿真规划软件
可以导入各种现实或模拟地形地貌，以网格形式进行部署和展示系统，具有地形、气候、成本、收益等功能模拟。培养学生从多方面角度去综合考究区域能源规划的能力。
