MY-PV56型 20KW风光储智能微网实训系统

一、项目概述：
20KW风光储智能微网实训系统为科研创新理念与实验、实训型相结合的集风力发电，光伏发电、数据采集等多元化“风、光、混合新能源实验实训系统。
20KW风光储智能微网实训系统由风力发电机组、太阳能电池组、追日系统、风力及光伏控制系统主控系统组成的微网发电系统。
其工作原理是风力、光伏发电系统发电，并由磷酸铁锂电池储能，DC/AC逆变成交流电，其系统本身作为一个小型的变、送电站、驱动交流充电桩或其它供电设备。
20KW风光储智能微网实训系统会根据既定策略运行，用电低谷时段通过光伏发电或者风力发电向储能系统充电，当夜晚光伏能量不足或无风情况下从电网取电来补充储能电池的电量差，在电网用电高峰时段再将蓄电池电能经变流系统持续向电网送电，形成峰谷补偿效能，系统可以自动运行，也可自定义时段运行或者通过本地计算机制定运行策略，方便管理。

①24KWH储能池及BMS管理系统
②光伏控制系统
③风力控制系统
④50kw微网储能双向变流器（含STS 、DC/DC变换器）
⑤配置微网能量管理EMS及监控软件
⑥配置综合交流配电的电能质量检测机柜
1.2 功能特点
整套系统的各个模块预留了CANRS485RS232USBTCPIP通讯接口，可以通过该通讯接口对系统中各个模块进行监控，便于未来项目开发使用。
Ø系统实验平台集成了室内温/湿度仪，风速测量、光照度测量系统，让使用者操作起来更直观；
Ø系统DC-AC并网同步电源，采用高频脉冲调制技术，具有小体积、高效率及高功率因数输出；
Ø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；
Ø系统上的离网电源可以为用户提供交流110V/220V/380V纯正弦波交流电能；
Ø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；
Ø系统增加市电与风光互补发电切换模块，让实验更具操作性；
Ø增加分布式供电原理与实验电路，让学生增加对新知识的理解；
Ø增设直流母线单元，方便系统各模块之间连接及实验；
Ø独立的后备磷酸铁锂储能电池及BMS充放电管理单元；
二、方案概述
2.1风力发电系统的组成
风力发电系统由1台（套）风力并网控制系统、10KW垂直轴风力发电机组、叶片、风机控制系统、塔架等组成。
风力发电控制系统 风力发电机发电机示意图
2.1.1 发力发电控制系统：
分布式风力发电并网系统、风光互补并网发电系统、风力发电并网系统；
2.1.2 特点：
Ø风力发电专用并网控制逆变一体机
Ø宽范围风力发电MPPT功能，可30个点设定功率曲线
Ø完善的保护功能
Ø可选RS232/RS485/GPRS 进行电脑监控，其中 GPRS 可同时实现 APP 监控
2.1.3技术参数：

型号	WWGI50
风机输入参数
额定输入功率	10kW
额定输入电压	380Vdc
输入电压范围	0~600Vdc
切入电压	60Vdc（出厂值，60Vdc~360Vdc 可设定）
额定输入电流	10Adc
手动制动	长按按键5s后完全卸荷，需手动恢复（再次长按5s恢复）
	空气开关闭合时，三相交流短路
过电压制动	360Vdc（出厂值，60Vdc~600Vdc可设）达到卸荷电压时开始PWM逐级卸荷，电压再升高，20Vdc 时完全卸荷
过风速制动（可选）	14m/s（0-30m/s 可设定），达到系统设定风速时完全卸荷，10min 后自动恢复
过转速制动（可选）	500 转/分（出厂值，0~1000 转/分可设定）达到系统设定转速时完全卸荷，10min后自动恢复；
交流输出参数
电网相位数	三相
额定输出功率	10KW
额定电网电压	380Vac
电网电压范围	310~450Vac
额定电网频率	50Hz
工作频率范围	47~55Hz
额定电网输出电流	8A
最大输出电流	9A
效率
最大转换效率	≥96%
保护功能
直流输入侧过压保护	有
交流输出侧过电压/欠电 压保护	有
交流输出过频/欠频	有
直流反接保护	有
直流输入过载保护	有
交流短路保护	有
浪涌保护	有
防孤岛效应保护	有
过温保护	有
整流方式	不控整流
显示方式	LCD
显示内容	风机电压、风机电流、风机功率；电网电压、并网电流、并网功率、累计发电量、故障代码等
监控模式（可选）	RS232/RS485/GPRS
监控内容	风机电压、风机电流、风机功率；电网电压、并网电流、并网功率、累计发电量、故障代码等
隔离方式	无变压器
防雷保护	有
环境温度	-20℃～+60℃
湿度	4%～100%，有凝露
噪音	≤65dB
冷却方式	风冷
安装方式	壁挂式
外壳防护等级	IP65
产品尺寸(宽×高×深)	406×540×219mm
产品净重	29kg
卸荷箱尺寸(宽×高×深)	390×730×190mm
卸荷箱净重	19kg

风力发电原理是利用风力带动风车叶片旋转，再通过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。

型号	SHF-10000
额定功率	10.0W
最大功率	12KW
额定电压	120V/220V/380V
启动风速	2.5m/s
额定风速	18m/s
最大风速	45m/s
风机净重	350kg
风轮直径	2m
塔架高度	9m
叶片高度	3.6m
叶片数量	4片
叶片材质	铝合金
发电机	三相交流永磁同步发电机/永磁悬浮发电机
塔架类型	独立塔架
保护	风机自我转数保护/电磁制动
工作温度	-40℃-80℃

选择安装场地
选择土质坚实的平地作为安装场地，安装风力发电机的组位置应该至少远离房屋及人员活动场所50米，务必在选定安装场地时考虑到风叶的光影影响及风力发电机组运行时产生的噪音影响（正常工作时噪音约为65dbA）。同时避免周围有高大的树木、建筑物等影响风速风向的障碍物。
禁止安装在松软的沙地、高低不平的场地、有下陷或塌方可能的场地、洼地及其他容易受气候影响而发生地质变化的场地。同时需要考虑从风力发电机的电机部分到您的储能蓄电池组的距离，距离越短，所用传输电缆越短，因而传输过程中的耗能也越少，如果必须得有较长的距离,则尽量选用粗些的标准电缆。
地基尺寸（地面安装）
请选择在无风天气进行风力发电机安装及接线。

型号	10KW塔架
塔杆	独立塔杆( m)	12
地基	中心地基( m)	1.2*1.2*1.5

 立杆尺寸图预埋基础图
屋顶安装：
注：屋顶安装时需要现场勘察并征得甲方后勤部门同意，还要对屋顶结构承重做大致评估。
风机、追日支架屋顶基础图
风机、追日支架基础效果图
2.2光伏发电系统
10KW光伏发电前端主要由2个5KW追日发电单元组成、容量相加起来共计10KW。可地面安装或屋顶安装。
10KW光伏储能发电系统主要由光伏子单元、双轴跟踪单元、能量存储单元、电网接入装置和能量管理系统四大部分构成。
系统运行原理
控制原则如下：
Ø白天，光伏系统发电优先给实验室内负载供电，当光伏发电功率大于负荷功率时多余电能储存在蓄电池中，当光伏发电功率小于负荷功率时，储能电池和光伏发电一起给负载供电；
Ø夜晚，光伏侧直流停机，由储能电池通过储能逆变器单独给负载供电，当电池剩余容量（SOC）放到设定值，系统自动切入电网，由电网给负载供电，根据需求，电网可以通过储能逆变器给电池充电，也可以不充电；
Ø当电网出现故障时，光储系统自动切换至离网运行模式，由光伏电池和储能电池同时向负载供电；
Ø电网可以向储能电池充电，充电功率及充电时间可调；
2.2.1光伏组件
光伏发电系统前端采用40块260Wp 多晶硅组件，峰值输出功率10.4KW
Ø组件型号：ZM260P-29b多晶
Ø最大功率（W）：260
Ø开路电压（V）：40.2
Ø短路电流（A）：8.81
Ø最大功率点的工作电压（V）：29.9
Ø最大功率点的工作电流（Ａ）：8.36
Ø转化效率：17.12%
Ø开路电压温度系数：-0.292%/K
Ø短路电流温度系数：+0.045%/K
Ø功率温度系统：-0.408%/K
Ø最大系统电压（V）：1000
Ø保险丝额定电流（A）：20
Ø组件尺寸：1650×992×40mm
Ø重量：19.1kg
Ø框架：阳极氧化铝
Ø玻璃：白色钢化安全玻璃3.2mm
Ø电池片封装：EVA
Ø背板：复合薄膜
Ø太阳能电池片：6×10片多晶硅太阳能电池片（156mm×156mm）
Ø接线盒
1)6个旁路二极管
2)绝缘材料：PPO
3)防水等级：IP65
2.2.2双轴跟踪系统(跟踪式支架和固定支架二选其一)
双轴跟踪系统是一种能够保持太阳能电池板随时正对太阳，使太阳光的光线随时垂直照射太阳能电池板的动力装置。
 5KW 支架三维图             5KW 支架图
跟踪支架的机械结构主要分为三大部分，立柱，横梁和网架。立柱与横梁的连接处为x轴减速机，横梁和网架的连接处为y轴减速机，钢结构支架全部采用热镀锌喷塑。
跟踪系统将增加大于35%的太阳辐射接收量，显著提高太阳能光伏组件的发电效率。主控采用西门子S7-1200系列主机，高精度、高稳定数字化控制方案设计，先进的天文算法,实时追踪太阳使光伏方阵时刻保持最大输出功率，提高光伏发电转化效率。风速测量装置在正常天气情况下保持静默感知运行，遇到大风天气或风速达到一定等级则会自动运行，并通过控制主机使支架系统自动放平减小风阻、保护支架系统在暴风雨天气能够安全运行。
整体支架系统放置在屋顶，经电缆输送至室内主控台，可实现分布式屋顶发电相关实训，所发电能与风力发电相结合，经DC-AC逆变成三相正弦波380V交流电，可供实验室照明、计算机和制氢系统使用。
所有系统的设计、安装与实际工程一样，可在老师的指导下做为学生练习拆卸、组装实习样机来用。
1、支架整体采用国标钢材，经酸洗后作镀锌、喷漆防锈处理，抗能力可达15级以上。
2、电动推杆是一种将电动机的旋转运动转变为推杆的直线往复运动的电力驱动装置。可用于各种简单或复杂的工艺流程中做为执行机械使用，以实现远距离控制、集中控制或自动控制。
3、回转式减速器，采用回转支承（俗称转盘）作为减速器从动件，可实现无限制的圆周回转和减速，可以承受较大的轴向力、径向力和倾覆力；
²输出转矩：65 kN.m
²倾覆力矩：38.7kN.m
²轴向静载荷：338kN.m
²径向静载荷：135kN.m
²减速比：61:1
4、新的模块化SIMATIC S7-1200控制器是我们新推出产品的核心，可实现简单却高度精确的自动化任务。系统有五种不同模块，分别为 CPU 1211C、CPU 1212C 、 CPU 1214C、CPU1215C和CPU1217C。具有快速启动、精确监控和最高等级的可用性。
2.2.3 固定式支架(跟踪式支架和固定支架二选其一)
系统支架设计容量为10KW，采用标准工程件，镀锌方钢，镀锌C型钢，结构美观，强度高，由40块260Wp太阳能光伏组件，成40度斜面，固定于C型钢架上，
1)斜面式，标准工程用C型镀锌钢
2)支架材料：工程用镀锌方钢，含标准件，接地孔等所需的全部部件，含支架基建底座。
3)方阵点地面积：安装于楼顶或地面点地约 40平方米
4)支架底部基础采用钢筋混凝土结构，多只尺寸40*40*30CM的水泥基础与支架进行固定以增强支架牢固性及抗风能力
2.2.410KW并网逆变器
并网逆变器参数如下：

光伏侧输入
最大输入功率 (kW)	10
MPPT 电压范围 (V)	120-850
输入电压范围 (V)	100-1000
MPPT 数目	2
交流输出-并网状态
最大输出功率 (kW)	12
输出电压范围 (V)	3N-400，324-436，437-460(<10分钟)
额定电压 & 频率 (V/Hz)	380±2%,50±2% （电网匹配）
输出功率 (kW)	额定功率 10.0,瞬时功率 12.0
最大输出电流(A)	22三相平衡
总电流波形畸变率	＜3%
孤岛保护	系统自带
功率因子	(-0.95, +0.95)

产品特点
1）技术领先，全面满足电网或负荷的接入与控制要求
²具有并网充放电、独立逆变功能，适合各种应用场合
²具有并网和离网并联功能，良好的扩容性
²可与多种蓄电池接口，具有多种充放电工作模式
²可以实时接受系统调度指令和BMS指令，通讯方式有RS485、CAN、以太网
²无功功率可调，功率因数范围超前0.9至滞后0.9
²直流电压范围，支持低压48V蓄电池输入
²110%额定输出功率可实现长时间运行
2）高效节能，更集成，更好的客户体验
²正面维护，可靠墙安装，安装维护更方便，降低维护成本
²防护等级为IP21，具有防滴水功能，具备防凝露功能
²高效PWM调制算法，降低开关损耗
3）更多优点
²双电源冗余供电方案提升系统可靠性
²完善的保护及故障告警系统，更加安全可靠
²采用动态图形液晶界面，提供友好的操作体验
²-25℃~+55℃可连续满功率运行
²适应高海拔恶劣环境，可长期连续、可靠运行
²支持离网主动运行功能
²适合共直流母线系统和共交流母线系统
工作逻辑架构
2.2.5光伏磷酸铁锂电池及BMS储能管理系统
采用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池，磷酸铁锂晶体中的P-O键稳固，难以分解，即便在高温或过充时也不会像钴酸锂一样结构崩塌发热或是形成强氧化性物质，具有良好的安全性。
磷酸锂电池介绍
磷酸铁锂电池，是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池，磷酸铁锂晶体中的P-O键稳固，难以分解，即便在高温或过充时也不会像钴酸锂一样结构崩塌发热或是形成强氧化性物质，因此拥有良好的安全性。
1．安全性领先
材料/电芯级6重安全装置，开关盒系统级双重保护回路，确保系统安全性；从电芯到系统具有全球级安全性权威认证：UL1642、UN38.3、UL1973、VDE、JET。
²内置可靠的安全阀，当过充电或温度急剧上升时，伴随者副反应发生，单体内压增加到一定值，安全阀自动开启泄气，防止电池鼓胀或爆炸 ；
²隔膜采用耐高温陶瓷涂布技术，防止由枝晶或电池遭冲击时造成的内部短路，高温时切断锂离子传输通道。
²内置正极保险丝（即正极通过熔丝与外壳相连），当电池短路或过充电等意外时，内置正极保险丝熔断，起保护作用；
²负极具有过充电的保护装置OSD，过充电等滥用情况下，单体内部气压上升，诱发OSD变形，充电电流迂回至壳体回路，促使正极保险丝熔断，切断充电回路；
²正极性铝质方形外壳，具有良好的导热散热性能，又能阻止表面腐蚀，在长期使用时避免电解质的泄漏；
²壳体内置放针刺保护层（NSD），当外壳被尖锐硬物刺穿时，NSD层提前与壳体形成回路，降低电芯短路风险。
²回路断路器可避免电池组因外部短路造成的损害。
2．优异的电化学性能
循环寿命长、耐受性强，良好的高低温性能；
²圆形电芯设计，极高的电解液量和电解液保持率（相比较软包电池），确保单体电芯在25℃下，@0.5C1C、DOD100%、EOL80%循环次数高于4000次，同款产品已大批量应用在电动车领域，其性能也获得多家车企的验证，该产品储能领域应用，建议放电倍率在0.5C以下，预期其循环寿命远高于6000次。
3．剩余容量无瞬间跌落特性
EOL低于50%，放电性能仍能预测；
圆形电芯设计极高的电解液保持率，电池生命周期内不存在电解液的干涸（与软包电池相比），即使容量衰减到50%，剩余容量不会出现“瞬间跌落”现象。意味着更长的资产利用率和更高的投资回报率。
4．系统适用性强
圆形铝壳电芯、标准化模组、通用型机架设计，便于规模化生产组装，灵活的系统组合，可满足各种定制化需要；
²宽广的系统电压范围，通过不同的串联组合可提供不同电压等级的电池系统。
²宽广的系统容量范围，通用型机架式并联组合可提供容量多样式电池系统。可以有几十千瓦到几兆的范围供选择。
5．系统易于安装、维护
系统部件模块化设计，标准机架安装，全部接线端子前端设计，易于安装维护。
参数如下：

序 号	项目		参 数 及 要 求
1	电池信息	电池规格型号	48V50Ah
2		标称容量	50Ah
3		电池模块标称电压	50V
4		单体电池标称电压	3.2V
5		电池模块的单体组合方式	16串
6		电池模块重量（kg）	≈65
7	充电参数	最大充电电流（A）	50
8		电池模块充电电压范围（V）	45～54
9		电池模块充电截止电压	52.5V～54
10		标准充电方法	20A均充至52.5V-54V浮充
11		电池模块充电时间	5~6h（20A）
12	放电参数	最大放电电流（A）	100
13		电池模块放电电压范围（V）	54～45
14		电池模块放电截止电压	45V
15		单体电池放电截止电压	2.82V
16	短路保护参数	短路保护电流(A)	250A
17		短路保护延迟时间(us)	500
18		短路保护恢复方式	连接充电器
19	自耗及休眠参数	工作时电路内部消耗(mA)	≤70
20		休眠时内部消耗(uA)	≤2000
21	外壳	外壳材质	镀锌钢板,表面喷塑
22	电池组 外形尺寸	高度（mm）	89
23		宽度（mm）	410(带挂耳总宽度)，440（箱体）
24		长度（mm）	410（箱体深度）
25	设备重量		24KG（电池）
26	工作及存贮	工作温度	充电：0～45℃；放电：-20～60℃
27		存贮温度	-10～35℃
28		相对湿度	5%～85%
29	管理系统（BMS）	管理系统功能	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、短路保护等。

磷酸铁锂电池系统的BMS系统分三级管理，分别为托盘BMS(Tray BMS)、机柜BMS (Rack BMS)、系统BMS(System BMS),每级BMS主要功能如下：
a)Tray BMS (TBMS，托盘级，控制20个单体电芯，内置在模组内) : 监测单体电芯的电压、温度和单个托盘的总电压， 并通过CAN协议向上级BMS实时传递以上信息，能够控制单体电芯的电压均衡性。
b)Rack BMS (RBMS，机架级，控制10个或多个TBMS，内置在开关盒内)： 检测整组电池的总电压、总电流，并通过CAN协议向上级BMS实时传递以上信息。 能够显示电池充放电时容量、健康状态，对功率的预测、内阻的计算。控制继电开关和盘级单元电压的均衡性。  
c)System BMS (SBMS,系统级，最多控制48个RBMS)： 收集下级RBMS信息，能够实时对电池剩余容量、健康状况进行预估，功率的预测、内阻的计算。通过RS-485或Modbus-TCP/IP 的方式与上位和外部系统进行通信。

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友情提示：
1、设备验收：各采购单位收货时请检查20KW风光储智能微网实训系统的货品外观，核实20KW风光储智能微网实训系统的数量及配件，拒收处于受损状态的设备；
2、设备质保：茂育将为各采购单位提供20KW风光储智能微网实训系统使用说明书和质保期，在质保范围内提供对20KW风光储智能微网实训系统的免费维修，超出条件承诺时提供对设备的有偿维修；
3、设备退换货：各采购单位单方面原因导致的20KW风光储智能微网实训系统选型错误或20KW风光储智能微网实训系统购买数量错误，造成设备的退换货要求，将不被接受；
4、设备货期：对20KW风光储智能微网实训系统的发货期为参考值，如您需要了解20KW风光储智能微网实训系统的精确货期，请与上海茂育公司的销售人员联系；
5、咨询电话：如各采购单位对20KW风光储智能微网实训系统有任何疑问，请致电：021-56311657 ,我们将由专业技术人员为您提供有关20KW风光储智能微网实训系统的技术咨询；