风光互补发电教学实验实训平台:上海硕博教学设备公司

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2024年10月1日

风光互补发电教学实验实训平台

SBXQC-HB07风光互补发电教学实验实训平台

一、产品概述

风光互补发电教学实验实训平台、本产品是集于太阳能发电及风力发电为一体的新型教学演示实验系统。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。

1.1、系统主要应用范围

主要提供于职高、大学、研究生、企业技工以太阳能发电为主课题的研究和培训。可以帮助学生，进一步理解风光互补发电站整个系统的原理学习并探讨工程实际应用技能。

1.2、产品特点

系统实验平台集成了室内温/湿度，风速、风向等测量系统，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。

系统同步电源，采用日本三菱IGBT模块（IPM）组装。具有高功率因数输出。

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220V纯正弦波交流电能。

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

系统监控柜集成高性能一体计算机，可监控系统运行参数、并将运行数据长期保存或打印

二、技术参数

2.1、太阳能电池板

太阳能电池板采用阵列组装形式，主要采用4块（或更多）小型太阳能电池板组建，可实现太阳能电池板的并接方式和串接方式，进而提供大电流或大电压的两种太阳能电池板组网方式。

电池板：单晶硅/多晶硅

最大输出功率：4*10W

开路电压：21.24V（并联），4*21.24V（串联）

短路电流：4*0.75A（并联），0.57A（串联）

2.2、自动跟踪单元

跟踪方式：双轴全自动跟踪；精度：±0.5°

水平回转角度：360° ；俯仰角度：180°

控制器供电电源：DC 12V

电机供电电源：DC 12V

模拟太阳灯：飞利浦Q135/500W

2.3、风力发电机

额定功率：300(W)

额定电压：12/24(V)

额定电流：33.3/16.7（A）

风轮直径：1.65(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

2.4、模拟风洞模块

风量：32073 mз/h

风压：388Pa

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：12或24VDC

充电功率Pmax ：650W

光伏功率Pmax ：150W

风机功率Pmax ：450W

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：9～16VDC 电压可选

额定蔬出功率：300W/功率根据客户要求订制

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、同步并网逆变电源

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

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、照度计

量程：0-225Lx、200-2250Lx、2000-22500Lx和20K-225KLx（225000Lx）自动切换量程。

2.10、数字电压、电流、功率因数表、温湿度表

直流电压表：0-200V×3只

交流电流表：5A×1只

交流电压表：0-500V、交流电流表5A各一只

交流电能计量模块：电参数测量、运行时间、超载报警、功率报警门限预置、掉电数据保存

温度、湿度表:温度测量范围：-50℃-+70℃ 湿度测量范围：20%-90%

2.11、蓄电池容量55Ah、电压12V × 1只

2.12、环境监测模块技术指标

含有照度计、温度表、湿度表，单片机时钟系统，实现时间的显示

2.13、工控一体机，带触摸功能

C P U:Intel 1037U 1.8GHz 22nm双核处理器TDP 17W超低功耗处理器

主板:Intel M11工控固态节能主板

内存:1G DDR3 1333超高速内存,支持1333/1066MHz内存,最大可支持8GB。

硬盘:24G SSD固态硬盘

显卡:集成Intel HD Graphics核心显卡,提供VGA、LVDS、双HDMI显示输出,LVDS支持双通道24bit,支持单独显示、双显复制、双显扩展。

声卡:集成ALC662 6声道高保真音频控制器

网卡:集成1个RTL千兆网卡,支持网络唤醒、PXE功能。

电源:外置电源（100V至220V宽幅电压，全球通用）

显示屏:13寸LED工控屏分辨率：1024*600

触摸屏:台湾军工Touchkit 4线触摸屏，透光率高；性能稳定，触摸灵敏

整机接口:4* USB 2.0接口,其中两个可支持USB3.0(需定制)，

1* HDMI接口:1* VGA接口,1* RJ-45网络接口,1* Line out（绿色）,1* Mic（红色)

2*COM串口,1* 12V DC_JACK输入接口

系统状态：

太阳能控制器（带报警功能）：

输入电压、电流、功率的数据显示及动态曲线显示

输出电压、电流、功率的数据显示及动态曲线显示

蓄电池：电压数据显示及动态曲线显示

2.14、负载单元

（1）DC12V直流负载五组。（感性负载3组，阻性负载2组）

1）感性负载有：12V直流风扇、12V直流电机、12V蜂鸣器

2）阻性负载有：12V交通灯、3W LED灯

（2）AC220V交流负载四组。（感性负载1组，阻性负载3组）

1）感性负载有：220V直流风扇

2）阻性负载：220V交通灯.220V 3WLED灯、220V28WLED灯

（3）可调稳压电源（0-30V，0-2A）。

（4）可调电阻箱技术参数如下：

1）阻值范围：10欧-99.99K

2）误差范围：±1%

（5）USB接口电压输出：可为电子设备提供5V直流稳压电源。

★2.15、SOL在线考核平台

1.院校管理端功能介绍

院校端功能包括“班级管理、账号管理、院系管理、查看成绩、消息管理”五大模块功能，具体如下：

（1）班级管理：其功能主要包括创建班级、班级信息维护和班级学生的管理与维护；

（2）账号管理：其功能包括学生账号管理和教师账号管理，在学生账号管理下可对学院所有班级的学生的进行管理与维护，包括学生搜索、信息修改、重置密码、删除；在教师账号管理下可对学院校所有教师进行管理与维护，包括创建教师账号、修改教师信息、重置密码、删除、设置教师权限；

（3）院系管理：其功能包括添加学院、添加专业和学院、专业信息修改；

（4）查看成绩与消息管理：在查看成绩界面可查看学生考试成绩，在消息管理界面可查看相关学院消息。

2.教师端功能介绍

教师端功能包括“班级管理、账号管理、报名考试、查看成绩、消息通知”五大模块功能，具体如下：

（1）班级管理：其功能为班级学生管理与维护，包括导入班级学生、编辑学生信息和删除学生；

（2）账号管理：其功能为学生账号管理与维护，包括学生搜索、信息修改、重置密码、删除；

（3）证书理论考试和实操考试的具体信息，并可选择相应场次进行报名；在报名结束后，在“已报名”界面中可查看具体报名信息和导出报名记录。

（4）查看成绩与消息管理：在查看成绩界面可查看学生考试成绩，在消息管理界面可查看相关学院消息。

3.学生端功能介绍

学生端功能包括“模拟练习模块和考试模块”两大模块，在未报名理论考试下登录账号自动进入模拟练习模块，在已报名理论考试在开始考试前1小时登录账号后自动进入考试模块。

（1）模拟练习模块：其功能为模拟练习、错题集和消息通知，主要包括理论试卷的模拟练习，对易错题目可添加至错题集反复练习；

（2）考试模块：学生理论考试的平台。

4.仿真规划软件

基于Unity3D软件，使用C#语言进行开发，采用My Sql作为后台数据库，通过FTP协议与数据库进行通信。软件使用者通过使用光伏、风力、地热、生物质4种能源设计多能互补方案，完成区域能源的供能结构改造方案设计，并结合区域的气候数据，模拟区域内实时能耗与供能数据，从而优化出合理的能源结构。

用户管理功能：

找回密码：支持学生或教师根据手机号码找回密码

权限管理：支持主用户添加或删除子用户

用户信息管理：支持用户信息查看，包括用户名、学校、真实姓名、学号、上级用户等

异地登录：同一个账号24小时内只能在同一台电脑上登录，无法在其他电脑上登录。

气象数据库

支持查看全国超过32个城市的模拟地图气候数据。支持查看2013-2016年的精确到天的模拟地图气候数据，可自由设置日期进行查看。每个城市的气候数据均可查看：平均气温、最高最低气温、湿度、降水量、辐照量、气压、风速、土地湿度摄氏度等。

3D地图功能

支持教师通过3D地图上的模拟能耗布置相应学习任务，同时可以修改多种参数以最大化的适应不同实际情况，最后可以根据学生完成情况进行相应的评分。

根据项目及学习任务需要规划设计的区域面积大小，选择对应面积以及地形相似度高的区域，并定期更新可用的区域3d地图、加载在3D地图上的是真实的地形地貌，包含设计成虚拟的地形地貌、3D地图模型、山川、河流与树木；

支持修改光伏发电的相关评分参数：整机效率、最佳倾角、除组件和逆变器以外的其他成本参数等。

支持修改风力发电的相关评分参数：整机效率、风力波动（自定义风速的每小时波动数据以体现出风力发电机组随着每小时风速数据的变化，发电量在1天24小时内随机波动的特点；）

支持修改地热能的相关评分参数：换热能力、热协调参数、成本单价

支持修改生物质能的相关评分参数：生物质年供应、整机效率、生物质残余物平均能源折算系数、生物质平均谷草比系数、生物质残余物能源利用可获得系数、建设成本、燃料成本、运维成本等。同时可自动根据公司计算得出每年最大可建设的电站功率作为评分准则。

（最大生物质电站功率=年供应量*1000*平均能源折算系数*谷草比系数*残余物能源利用可获得系数/ 3600/365/24）

设计区域内的5种用能建筑模型（底层住宅、交通枢纽、酒店、小高层、写字楼），通过设置每个建筑模型的最大功率、制冷制热能耗占比、每小时实际用电系数、日能耗时长，可以获得区域内建筑每小时、每天、全年的耗电情况以及制冷制热能耗需求；

可选择全国任意地区（精确城市）、任意气候时段作为区域能源模拟的目标区域，通过对比数据库可以得出当地经纬度、光伏组件全年最高、最低工作温度，并可以自动计算最大、最小电压、最大开路电压、最大直流电流等数据，可以自行比较同一模型不同规划方案的优劣，通过比较倾角偏差、组件逆变器功率比、间距误差、逆变器数量、生物质电站容量、浅层地热容量、风力电站布局、外部电力输入、外部电力波动、建设总成本等，可以对同一模型下的方案进行自动评分

命名：教师可以自行命名模型的名字

删除：教师可以对模型进行删除操作

支持学生通过设置3D地图上的各种能源搭配的方案来解答教师给出的学习任务，并给出相应的数据报表

在3d地图上，根据模拟的每小时用能数据，合理布局“光伏发电”“风力发电”“生物质发电”“浅层地热设施”设置各种产能模块的产能参数，满足区域用能需求，以完成需求侧区域能源规划方案的设计；

使用光伏、风力、生物质、地热4种新能源并结合外部电力输入以进行能源供应模拟并能自动计算产能。

根据设施地区经纬度与气候参数，通过选择不同型号规格的逆变器与光伏组件，来完成光伏组件方阵的设计，主要包含参数有：方阵行数、方阵列数、组件安装方式设计、倾角设计、逆变器数量、组件间距设计、组串串并联的数量等完成区域光伏电站设置。

根据每小时的用电情况，实现户式/小型分布式光伏电站的模拟设计，并根据所选光伏组件与逆变器估算该电站的建设成本以及模拟该分布式电站与负载的合并运行情况可设置不同容量大小的风机，模拟风力发电功率

根据模拟时段内的气温数据，判断当日是否存在制冷制热需求，并根据当日的冷热程度模拟制冷制热能耗情况。

模拟浅层地热换热能力与埋管面积的关系；同时学生根据模拟数据需要，设置生物质能建设所需面具，以满足模拟建筑制冷制热能耗需求；

学习生物质发电过程中，通过生物质能电站的一系列参数，强化学生对于生物质能转化公式学习。（最大生物质电站功率=年供应量*1000*平均能源折算系数*谷草比系数*残余物能源利用可获得系数/ 3600/365/24）并模拟白天时段，光伏发电设施每小时发电数据，体现出白天每小时光伏发电量随光照强度变化、夜晚光伏没有发电的量的特点；

根据逆变器、光伏组件的价格，风机机组价格，地热电站价格，生物质电站价格对所设计的多能互补方案的建设总成本自动统计在初始化并部署完成后，展示整个区域能源状态，并根据预设值进行计算和输出，根据输出结果形成各类报表。包括总数据和日数据；

能源数据报表中，通过模拟时间过程，以及设计好的方案，可以显示各种能源的产能情况，包括：总产能、光伏发电量、风力发电量、浅层地热能量、生物质能发电量以及外部电力输入等。

根据用能模块预设的用能参数，模拟计算出用能情况实时曲线与各类产能设施的产能占比，并同步图表显示，包括总能耗、一般能耗、制冷制热能耗等，有助于学生进行相应能源的设计配比。

命名：学生可自行对设计方案进行命名或重命名

删除：教师或学生可删除方案

三、新能源系统教学软件

A、软件要求

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、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、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、功能列表（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