製儲氫及燃料電池發電實訓裝置

一、MY-PV49 製儲（chǔ）氫及燃料電池發（fā）電實訓（xùn）裝置-係統簡介：
製儲（chǔ）氫及（jí）燃料電池發（fā）電實（shí）訓裝置是氫能產（chǎn）業鏈中的製（zhì）氫、氫氣儲存、氫能管理利用這幾個關鍵環節的有機組合和展現。製氫的能源采用清潔的光伏發電，這不僅解決了部分光（guāng）伏發電就地消納（nà）的問題，還使資源得到有效的（de）利（lì）用（yòng）。
製氫裝置由（yóu）電解裝置、電功率測量、產氫流量測量等幾個部分組成，可監測產氫流量、電解裝（zhuāng）置輸入（rù）的電功率等參數。儲氫係統由（yóu）奧氏體材料儲氫罐、氣體輸送管路、控製閥等組成，該儲氫係統可監測儲氫壓力（lì）、溫度，並可智能化（huà）設定和控製儲氫壓力上下限。
上述過程，光伏發電經過DC/DC變（biàn）流，經（jīng）直流母線（xiàn）儲存於蓄電池組中（zhōng）（蓄電池僅做穩定調控功能），然後蓄電池經DC/AC逆變成交流電，給電（diàn）解裝置供（gòng）電以產生氫（qīng）氣，氫氣儲存在儲氫係統中（zhōng），需要時供（gòng）給氫氧燃料（liào）電（diàn）池裝置，產（chǎn）生電能，電池（chí）堆反應後的（de）尾（wěi）氣進入尾氣分（fèn）析裝置，可進（jìn）行氣體（tǐ）成分分析（xī）。
本係統表麵繪製了製儲氫原理結構，各節點原理清晰（xī）直觀，采用安（ān）全接插（chā）座，操作安全。
本係統內置了模擬氫氣泄露（lù）的仿真（zhēn）係統，可進一（yī）步模擬貼近真實的工（gōng）業現場氣體泄露情（qíng）況。
係統還內（nèi）置了氫能管理軟件，通過本係統還可以進一步對工業組態軟件和可編（biān）程邏輯控製器在氫產業中的應用做進深入的學習和延伸。製氫、儲氫、氫（qīng）能利用過（guò）程的各（gè）項數據可通過上位機軟件實時監測和記錄。通過該係統所驗證的方法原理、工藝標準可直接或稍加改動後移植到應用現場。大大提高氫氣利用（yòng）領域的安（ān）全（quán）性和數據可驗證性。

二（èr）、主要單元參數
1、光伏組件
Ø 輸出功率：100W；
Ø 開（kāi）路電（diàn）壓：23.5V；
Ø 工作電壓：17.9V；
Ø 短路電流：6.78A；
Ø 工（gōng）作電（diàn）流：5.57A；
2、光伏控製裝置
Ø 額（é）定係統電壓：24V；
Ø 空載損耗：≤1.2W；
Ø 光伏最大（dà）輸入電壓：150V；
Ø 最大充電電流：30A；
Ø 轉換效率：≤98%；
Ø MPPT追蹤效率：>99%；
Ø 保護功能：接（jiē）反保護，欠壓保護，過壓（yā）保護，過充保護，過載保護，短路保護，反（fǎn）充保護等；
3、穩壓逆變（biàn）係統
Ø 電池類型：鉛酸免維護；
Ø 電池容量：12V45AH；(用2節55AH代（dài）替)  227*137*207mm
Ø 電池連（lián）接方式：串聯；
Ø 電池保護：末端接保險絲；
4、離網逆變器
Ø 額定輸出容（róng）量：1000VA；1500W逆變外（wài）加1000VA隔離變壓器
Ø 額定輸（shū）入電壓：DC24V；
Ø 輸（shū）入電壓保護：DC34V；
Ø 輸入電壓恢複：DC33V；
Ø 輸入欠壓保護：DC21.6V；
Ø 輸入欠壓恢（huī）複（fù）：DC24V；
Ø 空載電流：≦0.5A；
Ø 額定輸出電壓：AC220V；
Ø 額定輸出頻率:50/60HZ±0.5HZ；
Ø 輸出波形：純正弦波；
Ø 波（bō）形畸變率：≦4%；
Ø 動態響應：5%；
Ø 功率因（yīn）素：≧0.8；
Ø 過（guò）載能力：120%/1分鍾（zhōng）,150%/10秒鍾；
Ø 逆變效率：90%；
Ø 絕緣強度：1500VAC,1分鍾；
Ø 逆變器結構：工頻隔離；
Ø 設備保護：逆變器（qì）輸入過壓保護、蓄電池過放電保（bǎo）護、蓄電池反接保護、輸出過載保護、輸出短路保護、過熱保護等；
Ø 工作溫度：-25℃～60℃；
5、電解製氫（qīng）係統 
Ø 輸入220V/50Hz，120W，AK-H500
Ø 氫氣（qì）發生（shēng）器采用去離子水（shuǐ）（即純水）電解，流量可控；
Ø 氫氣純度：不低於99.99%；
Ø 輸出流量：不低於300ml/min；
Ø 輸出壓力：≤0.4MPa；
Ø 最大功率達160W；
6、氫緩（huǎn）衝穩（wěn）定（dìng）係統（儲氫罐）
Ø 采用奧氏體不（bú）鏽鋼材料，耐壓不低於1.25MPa，使用壽命不低於10年，可緩衝、穩定氫氣流量；
Ø 配置精密壓力表（biǎo），精密壓力傳感器，modbusRTU/RS485或模擬量4-20mA輸出（chū）；
Ø 獨特的氫能管理係統，可實現自動監（jiān）測管理（lǐ）氫氣壓力，氫氣輸出，氫氣關斷（duàn）等，增（zēng）強氫氣使用的（de）安全性和提高氫氣使用的（de）效率。
7、氫氣泄露仿真係統
Ø 係（xì）統耐壓：不低於1MPa；
Ø 氣體控製閥（fá）：最小（xiǎo）開合時間50ms；
Ø 氣體（tǐ）泄露仿（fǎng）真模型：可（kě）隨機設（shè）定組合不（bú）低於9種；
Ø 包括（kuò）點泄露，長泄露，過壓泄露等
Ø 燃料電池（chí）堆
Ø 額定輸出：100W，14V/7.2A；
Ø 單電池數：24片；
Ø 反應物質：氫氣、空氣；
Ø 供氫品質：幹燥，純度99.99%；
Ø 供氫壓力：5.8-6.5psi；
Ø 供氫流量（liàng）：滿負荷運轉時1.4L/min；
Ø 起動時間：<30S；
Ø 輸出電壓：DC13-23V；
Ø 增濕類型：自增濕；
Ø 冷卻類型：空冷；
Ø 環境（jìng）溫度：5-35℃；
Ø 電堆工作溫度：<65℃；
8、自動控（kòng）製及（jí）監測係統
Ø 環境檢測傳感器：
Ø 溫（wēn）度檢測範圍（wéi）：-40℃～85℃；
Ø 溫度檢測精度：±0.5℃；
Ø 壓力監測範（fàn）圍：0-1MPA；
Ø 傳感器供電：DC24V；
Ø 傳感器通訊接口：隔離RS485或模擬（nǐ）量輸出（chū）；
9、人機界麵（miàn）
1）內置氫能管理軟件現場端
Ø 觸摸屏尺寸：7″；MCGS
Ø 屏幕類型（xíng）：TFT液晶顯（xiǎn）示（shì）屏；
Ø 分辨率：800×480；
Ø 內（nèi）存：128M；
Ø 串行接口：RS232/RS485；
Ø 供電電壓：24±20%VDC；
Ø 自（zì）動控製係統（tǒng）：
2）主控模塊
Ø AC220V/50HZ輸（shū）入；
Ø 14數（shù）字量輸（shū）入，10數量輸出；
Ø 支持TCP/IP標準通信方式，可實現高速運算（suàn）和複雜邏輯控製；
3）仿真軟件
基於Unity3D軟件（jiàn），使用C#語（yǔ）言進（jìn）行開發（fā），采用（yòng）My Sql作為後台（tái）數（shù）據庫，通過FTP協議與數據庫（kù）進行（háng）通信。軟件（jiàn）使用者通過使用光（guāng）伏、風力、地熱、生（shēng）物質4種能源設計多能互補方案，完成區域能（néng）源的供能結構改造方案設計，並（bìng）結合區域的氣候（hòu）數據，模（mó）擬區域內實時能（néng）耗與供能數據，從而優化出合理的能源（yuán）結構。
Ø 用戶管理功能：
注冊：支持學生或教師按照學校名稱和手機（jī）號碼注冊用戶
登錄：支持學生或教師根據手機號碼或用戶名登（dēng）錄係統。
找回密碼：支持學生或教師根據手機號碼找回密（mì）碼
權限管理：支持主用戶添（tiān）加或刪除子用戶
用（yòng）戶信息（xī）管理：支持用戶信息查看，包括用戶（hù）名、學校、真實姓名、學號、上級用戶等
異地登（dēng）錄：同一個賬號24小（xiǎo）時內隻能在（zài）同一台電腦上登錄，無法在其他電腦上登錄。
Ø 氣象（xiàng）數據庫
支持查看全（quán）國超過32個城（chéng）市的模擬地圖氣候數據。支持查看2013-2016年的（de）精確到天的模擬地（dì）圖氣候數據，可自由設置日期進行查看。每個城市的氣候數據均可查看：平均氣溫、最高最低氣溫、濕（shī）度、降水量、輻照量、氣壓、風（fēng）速、土地濕度攝氏度等。
Ø 3D地圖功能
支持教師通過3D地圖上的模擬能耗布置相應（yīng）學習任務，同時可（kě）以修改多種參數以最大化的適（shì）應不同實際情況，最後可以根據學生完成情況進行相應（yīng）的評分。
根據項目及學習任務需要（yào）規劃設計的區域麵積大小，選擇對應麵積（jī）以及地形相似度高的區（qū）域（yù），並定期更新可用的區（qū）域3d地圖、加載在3D地圖上的是真實的地形地貌，包含設計成虛擬的地形地貌、3D地圖模（mó）型、山（shān）川、河（hé）流與樹木；
支（zhī）持修改光伏（fú）發電的相關評分（fèn）參數：整機效率、最佳傾角、除組件和（hé）逆（nì）變器（qì）以外的其他（tā）成本參數等。
支持修改風力發（fā）電的相關評分參數：整機效率、風（fēng）力波（bō）動（自定義風速的每小（xiǎo）時波動數（shù）據以體現出風力發電機組隨著每小時風速數據的變化，發電量（liàng）在1天（tiān）24小時內隨機波動的特點（diǎn）；）
支持修改地熱能的相關評分參數：換（huàn）熱能力、熱協調參數、成本單價
支持修改生物質能的相關評分參數：生物質年供應（yīng）、整機效率、生物質（zhì）殘餘物平均能源折算係數（shù）、生物質平均穀草（cǎo）比係數、生物質殘餘物能源利用可獲得係數（shù）、建設（shè）成本、燃料成本、運維成（chéng）本等。同時可自動根據公司（sī）計算得出每年最大可建設的（de）電站功率作為評分準則。
（最大生物質（zhì）電站功率=年供應量*1000*平均能源折算係數*穀草（cǎo）比係數*殘餘物能源利用可獲得係數/ 3600/365/24）
設計區域內的（de）5種用能建築模型（底層住宅、交通樞紐、酒店、小高層、寫字樓），通過設置（zhì）每個建築模（mó）型的（de）最大功率、製冷製熱能耗占比、每小時實（shí）際用電係數、日能耗時長，可以獲得區域內建築每小時、每天、全年的耗電情況以及製冷製熱能耗需求；
可選擇全（quán）國任（rèn）意地區（精確城市（shì））、任意氣候時段作為區域能（néng）源模擬的目標區域，通過對比數據庫可以得出當地經緯度（dù）、光伏組件全年最高、最低工作溫度，並（bìng）可以自動計算最大、最小電（diàn）壓、最大開路電壓、最大直流電流（liú）等數據，可以自行比較同一模型不同規劃方案的優劣，通過比較傾角偏差、組件（jiàn）逆變（biàn）器功率比、間距誤差、逆變器數量、生物質電站容量、淺層地熱容量、風力電站布（bù）局、外部電力輸入、外部（bù）電力（lì）波動（dòng）、建設總成本等，可以對同一模型下的方案進行自動評分
命名：教師可（kě）以（yǐ）自行命名模型的名（míng）字
刪除：教師可以對模（mó）型（xíng）進行刪（shān）除操作
10、尾氣分（fèn）析係（xì）統
Ø 溫度檢測範圍：-40℃～85℃；
Ø 溫度（dù）檢測精度（dù）：±0.5℃；
Ø 濕度檢測範圍：0-99.9%RH；
Ø 濕度檢測精度：±3%RH；
Ø 氫氣濃度檢（jiǎn）測範圍：0-40000PPM
Ø 傳感器通訊接口：隔離RS485或模擬量輸出；
11、上位機單元（內置氫能管（guǎn）理軟件上位（wèi）機端）
Ø CPU：IntelCore i5；
Ø 內存：DDR3 8G；
Ø 硬盤：7200轉/1TB；
Ø 顯卡：Intel HD Graphic；
Ø 屏幕：22英寸高清顯（xiǎn）示器（1920*1080）。
12、櫃體材質與尺寸
板材：熱鍍（dù）鋅處理；
板材表麵烤漆（qī）工藝；
  鋼板（bǎn）厚（hòu）度：2mm；
櫃體精（jīng）心設計（jì），結構美觀新穎，方便操作和數據讀取。
三、可完（wán）成課題項目
1、光伏發電氫儲能係統的原理組成
2、燃料電（diàn）池控製係統的組成和控製
3、電堆的IV極化特性曲線
4、電堆的功率特性曲線（xiàn）
5、環境（jìng）改變對電（diàn）堆性能的影響
6、電解製氫（qīng）效率（lǜ）測（cè）量（liàng）實驗
7、電解製氫流量計量控製實驗
8、氫儲能係統參數測量和控製
9、電堆輸出和尾氣分析實驗
10、人機界麵（miàn）設計和通訊控製

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