風光氫及超級電容混合發電實（shí）驗設備,新能源實（shí）訓裝置（zhì）
2022-07-07 10:08
本裝（zhuāng）置是為科研創（chuàng）新理念與實驗、實訓型相結合的集風力發電，光伏發電、製（zhì）氫係統、氫燃料電池發電、數據采集等多元化“風、光、氫混合型新能源實驗實訓係統（tǒng）”。
由風力發電機組、太陽能電池組、風力（lì）及光伏控（kòng）製係統、氫（qīng）燃料電（diàn）池發（fā）電係統、製氫係統、儲氫係統、主控（kòng）係統組成的微網發電係統。
其工作原理是風力、光伏發（fā）電係統（tǒng）發電，並由電池儲能，DC/AC逆變成交流電，驅動電解水設備製氫。氫氣（qì）通過儲氫係統儲存，並驅動燃料電池電堆發電（diàn）。
此外，DC/AC模塊自帶旁路功能（néng），旁路端直（zhí）接與市電連接，實現市電和逆變間的自（zì）動（dòng）切換，在蓄電池所儲電能（néng）不夠用時，自動切換至市電供（gòng）電，確保持續（xù）製氫功能正常運行。在本（běn）方案設計中主要體現在氫燃料電池係統、製氫（qīng）係統、儲氫係統的部分。
整套係統的各個模塊預留了CANRS485RS232USBTCPIP通訊接口，可以通過（guò）該通（tōng）訊（xùn）接口對係統中各個模塊（kuài）進行監控，便於未來項目開發使用。
係統實驗平台集成了室內溫/濕度儀，風速測量、光（guāng）照度測（cè）量係統，讓使（shǐ）用者（zhě）操作（zuò）起來更直觀；
係統DC-AC並網同步電源，采用高頻脈衝調製技術，具有小體積、高效率及高功率因（yīn）數輸出（chū）；
係統麵板上采用直觀的數字表和液晶顯示，讓（ràng）用戶了解當前係統（tǒng）工作狀態；
係統上的離網電源可以為用（yòng）戶提供交流110V/220V純正弦波交流電能；
實訓係統，可以讓實訓（xùn）學生自行拆裝移動，使用簡便、無噪音、無汙染；
係統增加市電與風光互補發電切換（huàn）模塊，讓實驗更具操（cāo）作性；
增加分布式供電原理與實驗電（diàn）路，讓學生增加對新知識的理解；
增設直流母（mǔ）線單元，方便係（xì）統各（gè）模（mó）塊（kuài）之間連接及實驗；
獨立的後（hòu）備膠（jiāo）體蓄電池及（jí）充放電管理單元；
燃料（liào）電池運行過程中，隻（zhī）排除水和（hé）熱量（liàng），不會產生任何有害物質及噪音；
燃料電池較之傳統電源方案，其運行安全可靠、壽命長，維護簡單，降低了維護成本。
三（sān）、風光氫及超級電容混（hún）合發電實驗設備,新能源（yuán）實訓裝置,風光氫及超級電（diàn）容混合發電實驗平台參數概（gài）述：
1、風（fēng）力發電係統（tǒng）的組（zǔ）成
風力發電機是利用風力帶（dài）動風車葉片旋轉、轉換為機械功，機械功帶動發電機轉子旋轉，最（zuì）終輸出交流電的電力設備。是（shì）風力發電係（xì）統（tǒng）中不可或缺的核心部件。
風力發電係統由一台5KW垂直軸風力發（fā）電機組、尾翼、葉片、風機控（kòng）製器塔架（jià）等組成。
為熱（rè）源，以大氣為工作介質的熱（rè）能利用發電機。
風力發（fā）電機參數：
| 額定功率 | 5KW |
| 最大功率 | 6KW |
| 額定電壓 | 48V |
| 啟動風（fēng）速 | 2.5m/s |
| 額（é）定風速 | 18m/s |
| 最大風速 | 45m/s |
| 風機淨（jìng）重 | 185kg |
| 風輪直徑 | 2.0M |
| 塔架高度 | 9M |
| 葉（yè）片高度（dù） | 3.6M |
| 葉片數量 | 3片 |
| 葉片材質 | 鋁合金 |
| 發電機 | 三相交流永磁同步發電機 |
| 塔（tǎ）架（jià）類型 | 獨立塔（tǎ）架 |
| 保護 | 風機自我轉數保護/電磁製動 |
| 工作溫度 | -40℃-80℃ |
廣義地說，風能也是太（tài）陽能，所以也可以說風力發電機（jī），是一種以（yǐ）太陽安裝場地選擇
選擇土質堅實的平（píng）地作為安裝場地，安裝風力發電機的組位置應（yīng）該至少遠離房屋及人員活動場所50米，務必在選定安裝場地時考慮到風葉的光影影響及風力發電機組運行時產（chǎn）生的噪音影響（正常工作時噪（zào）音（yīn）約為65dbA）。同時避（bì）免周圍有高大的（de）樹木、建築物等影響風速風向的障礙物。
禁止安裝在（zài）鬆軟的沙地（dì）、高（gāo）低不平的場地、有下陷或塌（tā）方可（kě）能的場地、窪地及其他容易受氣候影響而發生地質變（biàn）化的場地。同時需（xū）要考慮從風力發電（diàn）機的（de）電機部分到您的蓄電池組的距離，距離越短，所用（yòng）傳輸電纜越短，因而（ér）傳輸過（guò）程中（zhōng）的耗能也越少，如果必須得有較長的距離,則盡（jìn）量選用粗些的標準電纜。
風力發電控製器：
專為風力發電機控製和蓄電池充電而設計， 能有效提升風力發電的效能。風能（néng）充（chōng）電控製器，能有效防止風速過快時的失控，和（hé）發生強風時（shí）對風力發電機所產生的危險。
風力發電控製器是對風力發電機所發的電能進行調節和控製，一方麵把調整後的能量送往直流負載（zǎi）或交（jiāo）流負載，另一方麵把多餘的能量按蓄電池的特性曲線對蓄電池組進（jìn）行充（chōng）電（diàn），當所發的電不能滿足負載需要（yào）時，控製器又把（bǎ）蓄電池的（de）電能送往負載。蓄電池充滿電後，控製器要控製蓄電池不被過充。當蓄（xù）電池（chí）所儲存的（de）電能放完時，控製器要控製蓄電池不被過放電，保護蓄電池。
控製器（qì）采用（yòng）PWM無級卸載方式控製風機對蓄電池進行智能（néng）充電。在風力（lì）發（fā）電機所發出的電能超過蓄電池存（cún）儲量時，控製係統必須將多餘的能量消耗掉。在正（zhèng）常卸載（zǎi）情況下，可確保蓄電池電（diàn）壓始終穩定在浮充電壓點，而隻（zhī）是（shì）將多餘的電（diàn）能釋放到卸荷器上。從而保證了最佳的蓄電（diàn）池充電特性，使得電能得到充分（fèn）利用。
風力發電控製器參數：
| 工作電壓： | 48VDC |
| 充電功率： | 5000W |
| 風機功率： | 5000W |
| 充電方式（shì）： | PWM脈寬調製 |
| 充電最（zuì）大電流 | 116A |
| 過放保護電壓 | 41.5V |
| 過放恢複電壓 | 52.2V |
| 輸出保護電壓 | 59V |
| 卸載開始電壓（出廠值） | 60.5V |
| 卸載開始電流（出廠值） | 86A |
2、光（guāng）伏發電係統：
10KW太陽（yáng）能電池組件分為兩部分，其中（zhōng）一個5KW采用標準鋼結構件固定在C型專製鋼件上（shàng），呈40度（dù）正麵（miàn）朝向正南方，整體支架係統放置在在麵或者屋頂；另一個5KW采用雙軸自（zì）動跟蹤（zōng），經電纜輸送至室內實驗設備，可實現（xiàn）分布式屋頂發電相（xiàng）關實驗，所發電能與（yǔ）風（fēng）力發電相結（jié）合，經（jīng）DC-AC逆變成正弦波（bō）220V交流電，可（kě）供製氫係統（tǒng）使用（yòng）、多餘電能經儲能逆變器送入電（diàn）網。
注：光伏部分，追日式與地麵固定式客戶（hù）根據實際要（yào）求作二（èr）選一。
所有係統的設計、安裝與實際工程（chéng）一（yī）樣，可在老師的指導下（xià）做（zuò）為學生練習拆卸、組裝實習樣機來用。
太陽能光電池組
太陽能電池組是本實訓台的核（hé）心組成部分亦是光伏發電係統不可（kě）或缺的核心部件，是將光能轉換為電能（néng）並通過光伏控製係統儲存在儲（chǔ）能電（diàn）池當中做為直流總線電源供給DC-AC並網同步電源。
太陽能電池組為多晶（jīng）矽或單晶（jīng）矽，是由（yóu）高效晶體矽太陽（yáng）能電池片、超白布（bù）紋鋼化玻璃、EVA、透明TPT背板以（yǐ）及鋁合金邊（biān）框組成。
其規格如下：
單晶矽太陽能（néng）電池（chí）規格:
| 組件尺寸（cùn）(L*W*H) | 1650*992*35mm |
| 最佳功率 | 260W |
| 最佳工作電壓 | 32.05±0.5V |
| 最佳工作電流 | 8.72±0.10A |
| 短路電流 | 8.85±0.10A |
| 開路電壓 | 42±0.5V |
1、抗鹽霧和氨腐蝕等國際權威測試；
2、可承受風（fēng）壓2400Pa,雪壓7200Pa；
3、優秀的弱光環境發電（diàn）性能，陰天也（yě）能發電；
4、輸出功率年衰減率小於0.7%，第25年不低於組件初始功率的80.70%
1. 組件型號（hào）：BY260P-29b 多晶
2. 最大功率（lǜ）（W）：260
3. 開路電壓（V）：35.9
4. 短路電流（A）：7.27
5. 最大功率點的工作（zuò）電壓（V）：28.1
6. 最大功（gōng）率點（diǎn）的工作電流（Ａ）：6.7
7. 轉（zhuǎn）化效率：17.12%
8. 開路電壓（yā）溫度係數：-0.292%/K
9. 短路電流（liú）溫度係（xì）數：+0.045%/K
10. 功率溫度係統：-0.408%/K
11. 最（zuì）大係（xì）統電壓（V）：1000
12. 組件尺寸（長×寬×高（gāo））：1640×992×40mm
13. 重量（liàng）：19.1kg
14. 框架：陽（yáng）極（jí）氧化（huà）鋁
15. 玻璃：白色鋼化安全玻璃（lí）3.2mm
16. 電池片封（fēng）裝：EVA
17. 背板：複合薄（báo）膜
18. 太陽能電池片：6×10片多晶矽太陽（yáng）能電池片（156mm×156mm）
19. 接線盒
1) 6個旁路二極管
2) 絕緣材料：PPO
3) 防水等級：IP65
Ø 連接（jiē）器
1) 常規額（é）定電流：30A
2) 耐電壓：DC1000V
3) 接觸電阻：<2mΩ
4) 絕緣電（diàn）阻（zǔ）：＞500MΩ
5) 適用單芯電纜截麵：2.5-6mm2
6) 電纜外徑範圍（wéi）：Φ5mm～Φ 7mm
7) 環境溫度：-40℃～+ 105℃
8) 防護等級：IP67
9) 安（ān）全等級：Ⅱ
10) 殼體（tǐ）：PC料，黑色
11) 接觸件：紫銅CN，鍍錫SN
12) 接線方式：壓接 MC4
20. 電 纜
1) 長度：450mm,
2) 規格：1×4mm²
3) 顏色：紅、黑
Ø 溫度範圍係數：-40°C to+85°C
Ø 抗（kàng）冰雹係數：最大直徑25mm,撞擊速度23m/s(51.2mph)
Ø 最大表麵負荷：7200pa
產品主電路采用雙向PWM逆變電路及相應的控製電路、保護和監（jiān）控電路（lù）。直流側由緩衝（chōng）電（diàn）阻、防反二極（jí）管和直流接觸器組成了直流側緩（huǎn）衝電路，當初始連接各種電池時對直流母線電容進行緩衝（chōng）。主電路電源可有交直兩用供電，以使係統在電池或電網有電時都可以工作。
