SB-FG2000風光互補發電實驗裝置
一、產品概述
風光互補發電實驗裝置是集于太陽能發電及風力發電為一體的新型教學實驗系統。可完成風力發電和太陽能發電及基站的供電及并網逆變電源系統集成的相關實驗及教學演示。可以幫助學生，進一步理解風力發電及太陽能光伏發電系統的理念、系統集成原理、單元組成、部件認知等方面的學習和工程實際應用技能。
二、產品特點
◆ 裝置采用變頻器控制原動機調速模擬風源，通過調節變頻器或調速器輸出頻率或功率，可在實驗室條件下模擬自然風風速的變化，方便觀察風速變化對風力發電機輸出電能的影響。
◆ 裝置采用的光伏控制器、逆變器和變頻器均是工業標準器件，具有完善的保護功能，可確保操作者與設備運行安全。
◆ 電氣控制屏由實驗屏（內置電源與各種接口）和實驗桌組成，實驗屏采用雙層亞光密紋結構，表面經過噴塑處理，提高防銹、絕緣性能，實驗屏上部裝有日光燈照明裝置，方便實驗臺架移動；
三、主要技術規格參數
1、系統規格
◆ 系統工作電壓：12/24V DC 220VAC
◆ 系統最大電流：50A
◆ 系統最大功率：900W
2、單晶硅太陽能電池規格
◆ 組件尺寸(L*W*H)：670*990*30mm
◆ 最佳功率：100W
◆ 最佳工作電壓：17.05±0.5V
◆ 最佳工作電流：5.2±0.10A，
◆ 短路電流：5.3±0.10A
◆ 開路電壓：21±0.5V
◆ 模擬小太陽模塊：220VAC 500W金鹵燈或1000W自然色太陽投光燈
3、風機力發電機參數：風力發電單元采用原動機模擬風源，帶動永磁同步發電機，原動機采用異步電機或直流機。
◆ 額定功率：300(W)
◆ 額定電壓：12/24(V)
◆ 額定電流：33.3/16.7（A）
◆ 啟動風速：0.5(m/s)
◆ 額定風速：9.6(m/s)
◆ 安全風速：35(m/s)
◆ 工作形式：永磁同步發電機
◆ 風葉旋轉方向：順時針
◆ 電機材料：鋁合金&不銹鋼
4、模擬風單元
◆ 供電電源：AC220V
◆ 輸出：三相220V
◆ 轉速：0-960 r/min
◆ 功率：1.5kW
◆ 模擬風速：0～13級連續可調
5、風光互補控制器規格
◆ 工作電壓：12VDC
◆ 充電功率：500W
◆ 光伏功率：150W
◆ 風機功率：350W
◆ 充電方式：PWM脈寬調制
◆ 充電最大電流 35A
◆ 過放保護電壓 11V
◆ 過放恢復電壓 12.6V
◆ 輸出保護電壓 16V
◆ 卸載開始電壓（出廠值）15.5V
◆ 卸載開始電流（出廠值） 15A
◆ 控制器設有蓄電池過充、過放電保護、蓄電池開路保護、負載過電壓保護、夜間防反充電保護、輸出短路保護、電池接反保護、欠壓和過壓防震蕩保護、均衡充電、溫度補償、光控開關功能；
◆ 負載為100W以下的12V/24V直流負載，控制單元一通道為常開輸出，另一通道為多類定時輸出（光控開、光控關，定時開、定時關，）。
6、離網逆變電源
◆ 直流輸入電壓：9～16.8VDC
◆ 額定蔬出功率：300W
◆ 輸出電壓：110/220VAC
◆ 輸出波形：純正弦波
◆ 輸出頻率：50Hz
◆ 工作效率：85%
◆ 功率因數：>0.88
◆ 波形失真率≤5%
◆ 工作環境：溫度-20℃～50℃
◆ 相對濕度：﹤90﹪（25℃）
◆ 保護功能：極性反接、短路、過熱、過載保護
7、并網同步逆變電源
◆ AC標準電壓范圍：90V～140V/180V～260VAC
◆ AC頻率范圍：55Hz～63Hz/45Hz～53Hz
◆ 并網輸出功率：400W
◆ 輸出電流總諧波失真：THDIAC <5%
◆ 相 位 差：<1%
◆ 孤島效應保護：VAC;f AC
◆ 輸出短路保護：限流
◆ 顯示方式：LED
◆ 待機功耗：<2W
◆ 夜間功耗：<1W
◆ 環境溫度范圍：-25 ℃～60℃
◆ 環境濕度：0～99%(Indoor Type Design)
8、電表規格
◆ 直流電流表：× 2個，20A， 顯示模式︰0.5"LED
◆ 直流電壓表：× 2個，50V， 顯示模式︰0.5"LED
◆ 交流電壓表：× 2個，500V，顯示模式︰0.5"LED
◆ 交流電流表：× 2個，5A， 顯示模式︰0.5"LED
◆ 時間、溫/濕度表：× 1個，-20～99.9℃ 顯示時間，室內溫、濕度
9、負載：
◆ 風扇：×1個，額定電壓：12/24V，工作電流：0.25A，功率：3W
◆ 交通燈：1組(R,G,B)，額定電壓：12/24V，工作電流：0.25A，功率：3W
◆ 蜂鳴器：×1個
◆ 馬達：×1個，額定電壓：12/24V，工作電流：0.35A，功率：5W 轉速：20rmp/min
◆ 直流模擬負載：12V/24V/28WLED路燈板，帶PWM調光功能，輸出功率可設置
◆ 實驗臺側面帶有1個3路交流輸出插座、可供其它設備用電
◆ 實驗臺面板設置有直流輸出端口，設有阻性，感性負載，方便完成不同負載
10、電池：閥控式密封鉛酸蓄電池
◆ 額定電壓：12V
◆ 額定容量：55Ah
◆ 充電方法（恒壓），循環︰最大充電電流為5.6A
11、監測系統：高性能風光互補智能控制器，含PC端監控模塊，軟件與系統聯機后可以實現遠程監控,包括風能、太陽能、蓄電池的數據實時顯示、數據存儲、數據轉存，對風能、太陽能、蓄電池的參數進行配置，對風機的運行狀態進行控制等。數據以圖形曲線、實時數據表、模擬圖等多種形式顯示。運行狀態以報警形式提醒用戶，報警內容存儲備查。系統具有使用簡單，存儲容量大，功能全，多語言版本等特點。
12、實驗室智慧用電安全控制系統：智能電源管理系統具有過溫、短路、過流、過壓、欠壓、失壓、功率限定7大保護功能；電源具有一鍵鎖定功能，處理故障時，防止漏電保護器合閘，造成觸電危險；電源具有故障鎖定功能，發生故障導致跳閘時，不能人為上電，只能通過遠程清除故障后，才能上電成功；能通過無線4G和有線以太網與手機APP和PC端云平臺通訊，沒有網絡的情況下，教室整套智能電源管理系統可離線獨立運行。
1、智能終端：智能電源管理系統以32位ARM為核心，采用4.3寸彩色觸摸屏為人機交互界面，實時監控設備運行情況，提供Zigbee、CAN等多種通信模式，具備語音播報功能。能實時監測三相電壓、電流、功率，功率因數、頻率、電能等參數，液晶觸摸屏監測數值。能監控實驗室電源的故障類型和故障次數；設備時間管理包含年月日時間的顯示；用戶通過刷卡方式請求開啟設備，PC端進行授權之后，設備可啟動使用，PC端可分時預約設備的啟動和停止！
2、手機APP：用電狀態界面實時顯示當前電壓、電流、有無功功率、電能、設備溫度、漏電電流值等；用電數據界面能智能查找近2年用電數據，設置界面能設置限定電能值、負載值、設備超溫值、過欠壓值、過欠壓恢復時間值等。后臺查看報警日志、操作日志、故障日志等。控制：可在微信小程序中遠程控制智能開關的通斷。
3、PC端軟件：每個設備狀態信息顯示，具有多個子界面，具有故障分析，用電能效分析、集中管理、個人中心資料管理、用戶報警定位跟蹤與信息統計；具有管理員信息修改與權限管理等功能。可一鍵開啟和關閉所有設備，可單獨控制每臺設備的開關！
4、后臺系統：包含賬號管理、設備管理、報修管理、用戶管理，設備管理：
①包含監控管理：實時視頻監控每個教室，可一鍵預覽所有設備的在線和運行情況，分析設備使用率及運行時間！
②包含設備節點：可顯示設備所在位置、編碼名稱、掛載情況、用戶編輯、用戶查詢等。
5、報修管理：用戶可進行遠程報修，反應設備故障信息，編輯報修情況，后臺可進行遠程維護，及時跟進，以有效解決用戶設備維護。
6、用戶管理：可連通手機號，對賬戶進行一對一的安全加密，實名認證，防止賬戶泄密、防盜，現場數據連接云平臺后臺數據庫管理。
13、 多媒體教學軟件概述
1、通過該軟件可以系統性學習太陽能光伏硅材料、電池片、光伏組件、光伏組件附屬材料、光伏應用產品等全部系列光伏知識內容。
2、配備文字與動畫展示并介紹從原材料至成品包括中間環節加工工藝等與使用方法。
3、多媒體系統自帶語音講解，圖、文、聲并茂展示講解、與系統所述文字同步播放，幫助教師對光伏發電課程教案的快速編寫，提高學生對新能源專業知識快速掌握和快速學習。
4、多媒體軟件組成
(1)太陽能光伏硅材料講解與展示系統
主要功能
1、可以展示各種太陽能光伏電池使用的硅材料實物；
2、配備文字與動畫展示各種材料的生產工藝與使用方法
3、目錄（約11課時）
2光伏硅產品基本情況介紹
2硅單質性質：包括硅的物理性質、化學性質、硅的分類與應用
2硅化合物性質：包括二氧化硅、一氧化硅、硅的鹵化物、三氯氫硅、硅烷等
2硅的生長原理及定型
2硅的提純方法：包括化學提純與物理提純方法
2多晶硅的制備及其缺陷和雜質：包括冶金硅級制備、高純多晶硅制備、鑄造多晶硅制備
2單晶硅的制備及其缺陷和雜質：包括單晶硅生長、單晶硅的雜質與缺陷
2單晶硅與多晶硅加工方法
2硅薄膜材料：包括非晶硅薄膜材料、多晶硅薄膜材料
2硅材料的測試與分析方法：包括導電型號測量、電阻率測量、少子壽命測量、霍爾系數的測定、遷移率的測量、化2學性能分析、晶體結構分析等
2硅材料測試與分析依據標準（GB標準、UL標準、IEC標準、SEMI標準）
(2)太陽能光伏電池片講解與展示系統
主要功能
1、可以展示各種太陽能光伏電池片；
2、配備文字與動畫展示各種電池片的生產工藝與使用方法
3、目錄（約9課時）
2太陽能電池片基本情況介紹
2太陽能電池片基本結構分析
2太陽能電池片分類
2晶體硅太陽能電池片生產工藝：包括生產方法與生產設備介紹
2晶體硅太陽能電池片生產主要原材料
2太陽能電池片測試技術與方法：包括測試方法與測試設備介紹
2太陽能電池片測試依據標準
(3)太陽能光伏組件講解與展示系統
1、可以展示各種太陽能光伏光伏組件；
2、配備文字與動畫展示各種光伏組件的生產工藝與使用方法
3、目錄（約10課時）
2太陽能電池組件基本介紹
2太陽能電池組件的分類及各種組件的優缺點
2太陽能電池組件的生產工藝介紹及相關設備
2太陽電池組件的評定標準
2太陽能電池組件的測試方法與測試設備
2太陽能電池組件的發展方向
(4)太陽能光伏組件附屬材料講解與展示系統
主要功能
1、可以展示各種太陽能光伏光伏組件附屬材料；
2、配備文字與動畫展示各種光伏組件附屬材料的生產工藝與使用方法
3、目錄（約7課時）
2太陽能組件附屬設施情況介紹
2太陽能組件對鋼化玻璃的具體要求
2太陽能組件對支架鋁型材的具體要求
2太陽能組件對EVA封膠的具體要求
2太陽能組件對TPT背板的具體要求
2太陽能組件附屬設施檢測方法
2太陽能組件附屬設施測試標準
* 二、展示與講解內容目錄（圖、文、聲并茂）：
2.1 太陽能光伏應用產品講解與展示系統（約5課時）
2.1.1 太陽能發電系統：
2.1.2 家用太陽能發電機直流系統多媒體電視機
2.1.3 太陽能便攜電源：
2.1.4 太陽能殺蟲燈
2.1.5 太陽能警示燈
2.1.6 太陽能野營燈
2.2 太陽能光伏發電基本原理
2.3 太陽能光伏發電系統組成部分介紹
2.4 太陽能光伏發電系統設計方法
2.5 太陽能光伏電站施工建設方法
2.5.1、項目前期考察
2.5.2、項目建設前期資料及批復文件
第一階段：可研階段
第二階段：獲得省級/市級相關部門的批復文件
第三階段：獲得開工許可
2.5.3、項目施工圖設計
2.5.4、項目實施建設
2.5.5、帶電前的必備條件
2.6太陽能光伏并網電站介紹
2.6.1、光伏并網電站簡要描述
2.6.2、光伏并網電站設備組成
2.6.2、光伏并網電站設備功能
2.7 家用型太陽能電站建設方案
2.7.1、項目概述
2.7.2、方案設計 （附詳細方案設計）
（一）用戶負載信息
（二）系統方案設計
（三）效益計算：
2.8 逆變器基本原理介紹
2.9 控制器基本原理介紹
主要作用：在小型光伏系統中，用來保護蓄電池；在大中型系統中，起平衡光伏系統能量、保護蓄電池及整個系統正常運行等；
光伏控制器應具有以下功能：
①防止蓄電池過充電和過放電，延長蓄電池壽命；
②防 止太陽能電池板或電池方陣、蓄電池極性接反；
③防止負載、控制器、逆變器和其他設備內 部短路；
④具有防雷擊引起的擊穿保護；
⑤具有溫度補償的功能
⑥顯示光伏發電系統的 各種工作狀態，包括：蓄電池（組）電壓、負載狀態、電池方陣工作狀態、輔助電源狀態、 環境溫度狀態、故障報警等。
2光伏控制器按電路方式的不同，可分為并聯型、串聯型、脈寬調制型、多路控制型等；
2按組件輸入功率分：小功率型、 中功率型、大功率型及專用控制器（如草坪燈控制器）等；
2光伏控制器性能特點：
1.小功率光伏控制器
?控制器的主要開關器件；
?運用脈沖寬度調制（PWM)控制技術；
?具有單路、雙路負載輸出和多種工作模式；
?具有多種保護功能；
?系統工作狀況、蓄電池的剩余電量等的變化；
?具有溫度補償功能
2、中功率光伏控制器
?負載電流大于15A的控制器為中功率控制器。
?系統狀態顯示；
?可編程設定負載的控制方式；
?多種保護功能；
?浮充電壓的溫度補償功能；
?具有快速充電功能；
?普通充放電工作模式、光控開/關、光控開/時控關工作模式
3、大功率光伏控制器
?大功率光伏控制器采用微電腦芯片控制系統，控制功能更強，可實現復雜過程控制。
?光伏控制器主要技術參數：
?系統電壓、最大充電電流、太陽電池方陣輸入路數、電路自身損耗、充滿斷開或過壓關斷電壓（HVD) 、欠壓斷開?或欠壓關斷電壓（LVD)、蓄電池充電浮充電壓、溫度補償、使用或工作環境溫度范圍、其他保護功能
控制器的額定負載電流：
即控制器輸出到直流負載或逆變器的直流輸出電流。該數據要滿足負載或逆變器的輸入要求。
15、系統外形尺寸；長1400×寬550×高1700（㎜）附滾輪方便推動至戶外教學。注：（該長、寬、高 尺寸為系統安裝后所占教室面積）
16、監控軟件
◆ PC監控模塊：監控主機、監控軟件。
◆ 顯示內容：蓄電池電壓、風機電壓、光伏電壓、風機電流、光伏電流、風機功率、光伏功率，能量模擬圖，當前?風速（米/秒），當前風向（度），當前風力資源平估。
?風力電系統工作數據主界面（可切換不同曲線界面）
?當前風資源數據主界面
四、教學及研究實訓項目
(一) 風力發電運行過程風能量變換演示和實驗
實訓一 風力發電基礎理論原理性實驗
實訓二 風力發電系統設計實驗
實訓三 風力發電控制技術實驗
實訓四 風力發電相關測量技術實驗
實訓五 風力發電基礎理論與應用技術仿真實驗
實訓六 發電機轉速與輸出電壓關系實驗
實訓七 發電機轉速與輸出電流關系實驗
實訓八 發電機轉速與輸出頻率關系實驗
實訓九 風速即轉速與出功率關系實驗
（二）太陽能電池控制運行過程光能量變換演示和實驗
實訓十太陽能蓄電池充電控制實驗
實訓十一控制器充放電保護實驗
實訓十二蓄電池充電測試實驗
實訓十三蓄電池電量估測實驗
實訓十四控制電池放電實驗
實訓十五控制器環境溫度測量實驗
實訓十六控制器光控-時控輸出實驗
（三）太陽能光伏逆變器器實驗
實訓十七逆變器的工作原理分析實驗；
實訓十八輸出電壓、電流測試實驗；
實訓十九最大輸出功率的估算實驗
實訓二十過載或短路保護演示實驗；
實訓二十一 輸入電壓防反接演示實驗；
實訓二十二 輸入電壓范圍測試實驗；
實訓二十三 轉換效率計算實驗；
五、風光互補發電實驗裝置主要設備清單
序號 | 名 稱 | 數 量 | 單 位 |
1 | 風光互補發電實訓系統操作臺 | 1 | 臺 |
2 | 400W永磁同步發電機 | 1 | 臺 |
3 | 模擬風模塊（風源） | 1 | 套 |
4 | 風力發電小車 | 1 | 套 |
5 | 1.5KW矢量變頻器 | 1 | 臺 |
6 | 風光互補控制器 | 1 | 臺 |
7 | 模擬太陽光系統 | 1 | 套 |
8 | 100W太陽能電池組件模塊 | 1 | 套 |
9 | 蓄電池組55Ah | 1 | 組 |
10 | 實驗附件 | 1 | 套 |
11 | 上位軟件 | 1 | 套 |
