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产品简介
HL-D104风光互补发电实训系统 一.设备概述该实训系统能够使学生掌握风光互补的发电原理、发电装置安装、系统设计、系统联调、能源信息与互联、故障排除、情景分析
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HL-D104风光互补发电实训系统
一.设备概述
该实训系统能够使学生掌握风光互补的发电原理、发电装置安装、系统设计、系统联调、能源信息与互联、故障排除、情景分析以及职业素养等方面的团队协作能力。在紧贴新能源产业发展与需求的同时，培养新能源产业发展技术型人才需求，推动各高职院校开展专业建设，展示相关教学改革和实践成果。
风光互补发电实训系统主要由光伏模拟装置、光伏充放电系统、风力模拟装置、风力充放电系统、逆变与负载系统、监控系统组成。
二.系统组成
风光互补发电实训系统主要由光伏模拟装置、光伏充放电系统、风力模拟装置、风力充放电系统、逆变与负载系统、监控系统组成。风光互补发电实训系统采用独立网孔面板结构、模块化结构设计，各装置和系统既可以独立运行，也可以组成光伏发电实训系统、风力发电实训系统或风光互补发电实训系统。
风力发电由模拟风场和风力发电机组成，尾舵偏航控制与风场运动均由PLC控制实现；光伏发电由模拟光源与跟踪系统组成，模拟光源采用摆臂式，手动或自动化模拟太阳从升起到日落过程，电池板采用4块单晶组件组成，跟踪装置采用双轴二维跟踪系统，既可手动跟踪，也可PLC自动跟踪，使光伏组件正对光源输出最大功率；环境采集模块可实时采集组件表面光照强度、温度及湿度，方便测试环境变化对光伏发电性能影响；仪表单元实时采集系统发用电信息，并传递给触摸屏，进行综合监测；汇流单元将多路电池组件并联后汇成一路输出，具有防反、过流与防雷功能；光伏控制器、风机控制器与离网逆变器采用原理与结构外露的形式，核心驱动板均采用高性能ARM处理器，控制器采用PWM充电技术，逆变器用工频隔离的全桥正弦逆变拓扑结构，所有驱动信号波形可在线进行测试，方便学生深入了解控制器和逆变器的结构与原理；上位机采用工业计算机，通过上位机软件对系统发用电数据进行监测、查询。
三.光伏系统设计软件
软件主要功能：光伏电站和光伏发电应用系统的辅助设计
1.1多样化的光伏系统设计
能够建立不同类型的光伏系统，主要包含：光伏路灯、光伏水泵、离网、并网等系统。
1.2完善的地理信息数据
选定某城市后，软件能自动给出所选城市的经纬度、海拔、当地的气象数据等。
1.3强大的数据信息管理
预留了自定义更改数据库权限，可手动更改已知某地区的气象数据库内容。
1.4丰富的选型体系结构
提供知名厂商的选型资料库，自动展示该产品的详细技术参数。
1.5节能减排环保性能分析
提供详细的环保效益分析，并给出温室气体减排量以及标准煤节约量等。
1.6全面的方案报告分析
根据所填参数，自动生成系统方案报告（支持输出.doc文档）。
1.7电站性能分析
根据给定信息计算出光伏电站的发电量与整体收益，并对电站的整体投资价值进行估算。
1.8提供中文版软件界面，该软件界面友好、操作简单、数据结果可信、运行稳定可靠，可作为高校教学或相关研发人员的光伏电站设计与仿真工具，仿真及优化结果与国际主流光伏仿真软件的差异较小。
四.主要实验实训内容
（1）光伏模拟装置实训
1）光电池方阵的安装
2）光伏供电装置组装
（2）光伏供电系统实训
1）光伏供电系统接线
2）光线传感器原量
3）光伏电池组件光源跟踪控制程序设计
4）光伏电池的输出特性
5）蓄电池的充电特性和放电保护
6）光伏供电系统的操作和使用注意事项
（3）风力模拟装置实训
1）水平轴永磁同步风力发电机组装
2）模拟风场装置组装
3）侧风偏航装置的组装
（4）风力供电系统实训
1）风力供电系统接线
2）模拟风场控制程序设计
3）风力发电机侧风偏航控制程序设计
4）风力发电机输出特性测试
5）风力供电系统的操作和使用注意事项
（5）逆变与负载系统实训
1）逆变器的负载安装与调试
2）逆变器的原理与测试
五.技术参数
1)太阳能电池组件：单晶组件，最大输出功率20W，数量4块；
2)模拟光源：2盏300W卤钨灯，由蜗杆减速机摆动，模拟太阳升起至日落运动；
3)模拟光源拖动电机：交流电机；模拟光源拖动减速机：减速机，减速比3000:1；
4)光伏跟踪传感器：采用四象限高精度光敏传感器结构，6路模拟量信号输出,跟踪探头采用无色透明外壳，方便学生观察；
5)太阳能跟踪系统：采用双轴二维跟踪方式，水平270±5°，俯仰75±5°，精度±0.5°；
6)跟踪控制单元：手动/自动模拟光源运动与光伏跟踪控制采用PLC主控模块；
7)光照及温湿度传感器模块：光照度0-20K(LUX)，温度-40-80℃，湿度0-99.9%RH；
8)风力发电机：水平轴永磁同步风力发电机；输出电压12V、叶片数量3片；
9)尾舵偏航系统：采用尾舵迎风与侧风偏航控制，偏航角度0°-90°；采用DC24V直流同步电机驱动；
10)模拟风源：采用变频轴流通风机，电压220V、功率0.37KW、转速1400rpm；采用变频器驱动；
11)模拟风场：模拟风源在电机的拖动下绕风力发电机做圆弧运动，运动角度60±5°,风力发电机四周采用隔离网布置，确保学生实训安全；
12)模拟风场拖动电机：额定输出功率100W、额定转速1400rpm、减速比140：1；
13)风速传感器：测量模拟风源风速，脉冲输出，电源DC5V，输出1.5脉冲m/s；
14)光伏汇流单元：2路光伏输入1路光伏输出；具有防反、防雷保护等；
15)模拟风场控制单元：手动/自动风场运动与尾舵偏航控制采用PLC主控模块；
16)仪表单元：直流电压表DC0-50V；直流电流表DC0-5A；交流电压表AC0-300V；交流电流表AC0-2A ；
17)蓄电池：铅酸电池12V/12AH*2；
18)太阳能控制器：DC12V、DC5A、PWM方式充电；电路模块化开放设计，方便充电波形与电路测试；有充放电、电池状态指示、温度补偿；蓄电池反接、夜间防反冲、防雷、限流、过充、过放、负载过载、短路等保护；
19)风机控制器：电压DC12V(整流)、额定电流5A、PWM(脉冲宽度调制)方式充电；电路模块化开放设计，方便充电波形与相关电路电气测试；具有风速检测、偏航控制信号或刹车信号输出功能；有充放电指示等功能；具有蓄电池反接、防雷、风机限流、过充、过放、负载过载、短路等保护功能；
20)离网逆变器：输入DC12V；输出AC220V±10%、50HZ、50VA、纯正弦波；工频变压器隔离；电路模块化开放设计，可进行SPWM逆变驱动波形、逆变输出电压波形与电路电气测试；可时行死区按键设置；具有软启动、过欠压关断、短路、过载等保护功能；
21)功率电阻模块：0-2000欧可调,功率100W；直流阻性、直流感性负载；交流阻性、交流感性负载；
22)触摸屏：采用一体化触摸屏；实时监测系统发电、用电与环境参数等信息；具有历史曲线显示；
23)工控机：采用触摸屏工控一体机；
24)监控软件：实时监测并存储系统发电、用电与环境参数等信息，实时对模拟光源、光伏跟踪等进行控制；具有曲线显示等功能；
序号 | 名称 | 技术参数 | 数量 |
1 | 光伏供电装置台架 | 长×宽×高:1800mm×1700mm×1600mm（运行安全占地尺寸） | 1台 |
2 | 电池组件 | 额定功率：20W 误差：±5% 额定电压：17.6V 额定电流：1.14A 开路电压：21.7V 短路电流：1.26A 工作环境温度：45℃±2℃ 尺寸：450*430*25mm | 4个 |
3 | 追日传感器 | 采用四象限高精度光敏传感器结构， 6路模拟量信号输出, 跟踪探头采用无色透明外壳， | 1套 |
4 | 光照度传感器 | 工作电源：DC 3.3V-5V； 工作电流：＜5ma； 光照度范围：0-200000Lux； 精度：±5%； 工作环境：温度-40°c-60°c 支持Modbus-RTU协议 | 1套 |
5 | 投射灯 | 电压：220V 频率：50Hz 电流：1.36A 最大功率：300W | 2个 |
6 | 追日机构 | 结构：涡轮蜗杆结构（减速箱） 驱动：直流电机 轴数：双轴二维 减速电机：DC24V rpm:10 减速比：80:1 | 1套 |
7 | 单相交流键槽感应电动机 | 输入电压：AC220V 输出功率：90W 额定转速：1350r/min | 1个 |
8 | 汇流箱 | 参考尺寸：205*170*90mm； 输入电池组数：2路； 输出组数：1路； | 1套 |
9 | 接近开关 | 介质耐压：1000VAC 振动：10-55Hz 防护等级：IP40 使用温度、湿度：-25℃- +80℃；＜80% | 2个 |
二、风力供电装置 | |||
序号 | 名称 | 技术参数 | 数量 |
1 | 风力供电装置台架 | 长×宽×高：2000mm×1700mm×1500mm（运行安全占地尺寸） | 1台 |
2 | 水平轴永磁同步风力发电机 | 最大输出功率：300W 输出（整流）电压：＞ 12V 叶片旋转直径：1m | 1个 |
3 | 风速仪 | 输出电压：0~5V | 1个 |
4 | 轴流通风机 | 电压：220V（由变频器控制） 额定电流：1.92/1.11A 防护等级：IP55 轴流风机支架 轴流风机框罩 | 1个 |
5 | 风向控制电机 | 减速比：140：1 额定电流：0.8A 额定频率：50Hz 防护等级：IP20 | 1套 |
6 | 接近开关 | 工作电源：DC 3线式6-36VDC 检测距离：30mm 输出类型：PNP 控制输出：常开 防护等级：IP65 工作温度：-20℃- +70℃ | 1个 |
三、光伏供电系统 | |||
序号 | 名称 | 技术参数 | 数量 |
1 | 光伏供电系统台架 | 长×宽×高:945mm×610mm×1900mm | 1台 |
2 | 光伏电源控制单元 | 含漏电保护断路器，AC220V和DC24V状态指示灯、AC220V电源插座，接线端子排 | 1套 |
3 | 光伏输出显示单元 | 含显示单元面板、显示单元盒体、控制盒侧边型材、直流电流表、直流电压表、接线端子排等 1)精度等级：0.5级 2)显示方式：LED 3)相数：单相 4)输入方式：直流信号输入 5)通信接口：RS485（Modbus RTU协议） 6）准确度：电压电流0.5%； 7）接线方式：单相 8）电压：DC 0~30V； 9) 电流：DC 0~5A； 10）电源工作范围：AC、DC 80-270V；频率50/60Hz；功率≤5VA | 1套 |
4 | 光伏供电控制单元 | 电池板跟踪方向：东、南、西、北 | 1套 |
5 | 充、放电控制器 | 含核心板，接口底板，充电板 额定电压DC12V、额定电流DC5A、PWM脉冲宽度调制）方式充电；微控制器采用ARM内核32位高性能大容量芯片；软件基于C语言嵌入式开发，电路模块化开放设计，方便进行充电波形与电路电气测试；具有充放电指示等功能；具有蓄电池反接、夜间防反冲、防雷、光伏限流、过充、过放、短路等保护功能。 | 1套 |
6 | PLC CPU | S7-200 smart CPU SR40 工作电源：AC 85~264V； 数字量输入：24路； 数字量输出：16路； 输出类型：继电器型； 脉冲捕捉输入：14个； 布尔运算：0.15μs/指令； 实数数学运算：3.6μs/指令； 循环中断：共2个，分辨率为1ms； 通信端口：以太网*1； 串行端口：RS485*1； | 1个 |
7 | PLC扩展模块 | 扩展模块品牌需与PLC CPU一致 模拟量输入通道：4路； 模拟量输入类型：电压或电流； 模拟量输入范围：±10V，±5V，±2.5V，或0~20mA； | 2个 |
8 | 可调电阻 | 可调范围：0~2000欧姆，连续可调 额定功率：100W 允许偏差：±5% 外型：圆盘 | 1个 |
9 | 继电器组 | 线圈额定电压：DC24V； 常开触点：2路； 常闭触点：2路； 带有继电器底座； | 11个 |
10 | 铅酸蓄电池 | 容量：12V/12Ah 单个重量：4kg 尺寸：150mm*100mm*100mm | 2节 |
四、风力供电系统 | |||
序号 | 名称 | 技术参数 | 数量 |
1 | 风力供电系统台架 | 长×宽×高:945mm×610mm×1900mm | 1台 |
2 | 风力电源控制单元 | 含漏电保护断路器，AC220V和DC24V状态指示灯、电源插座 | 1套 |
3 | 风力输出显示单元 | 含显示单元面板、显示单元盒体、控制盒侧边型材、直流电流表、直流电压表、接线端子排等 1)精度等级：0.5级 2)显示方式：LED 3)相数：单相 4)输入方式：直流信号输入 5)通信接口：RS485（Modbus RTU协议） 6）准确度：电压电流0.5%； 7）接线方式：单相 8）电压：DC 0~30V； 9) 电流：DC 0~5A； 10）电源工作范围：AC、DC 80-270V；频率50/60Hz；功率≤5VA | 1套 |
4 | 风力供电控制单元 | 风场运动方向：顺时、逆时 | 1套 |
5 | 触摸屏 | 7",彩色； 通讯接口：RS485； 以太网； | 1个 |
6 | 充、放电控制器 | 含核心板，接口底板，充电板 额定电压DC12V、额定电流DC5A、PWM脉冲宽度调制）方式充电；微控制器采用ARM内核32位高性能大容量芯片；软件基于C语言嵌入式开发，电路模块化开放设计，方便进行充电波形与电路电气测试；具有充放电指示等功能；具有蓄电池反接、夜间防反冲、防雷、光伏限流、过充、过放、短路等保护功能。 | 1套 |
7 | PLC CPU | S7-200 smart CPU SR30 工作电源：AC 85~264V； 数字量输入：18路； 数字量输出：12路； 输出类型：继电器型； 脉冲捕捉输入：14个； 布尔运算：0.15μs/指令； 实数数学运算：3.6μs/指令； 循环中断：共2个，分辨率为1ms； 通信端口：以太网*1； 串行端口：RS485*1； | 1个 |
8 | 变频器 | 工作电源：AC 220V； 额定功率：0.37kw； 控制方式：电压/频率控制方式； 柔性PWM控制、 线性V/f控制、 磁通电流控制方式：FCC； 有模拟量输入、模拟量输出; 有数字量输入、数字量输出； 保护与报警功能； 环境温度：-10℃- +50℃（不结冰） | 1个 |
9 | 可调电阻 | 可调范围：0~2000欧姆，连续可调 额定功率：100W 允许偏差：±5% 外型：圆盘 | 1个 |
10 | 继电器组 | 线圈额定电压：DC24V； 常开触点：2路； 常闭触点：2路； 带有继电器底座； | 4个 |
五、逆变与负载系统 | |||
序号 | 名称 | 技术参数 | 数量 |
1 | 逆变与负载系统台架 | 长×宽×高:945mm×610mm×1900mm | 1台 |
2 | 逆变输出显示单元 | 含显示单元面板、显示单元盒体、控制盒侧边型材、交流电流表、交流电压表、接线端子排等 精度等级：0.5级 显示方式：LED 相数：单相 输入方式：交流信号输入 通信接口：RS485（Modbus RTU协议） 1)精度等级：0.5级 2)显示方式：LED 3)相数：单相 4)输入方式：交流信号输入 5)通信接口：RS485（Modbus RTU协议） 6）准确度：电压电流0.5%； 7）电压： AC0-300V； 9) 电流：AC0-3A； 10）电源工作范围：AC、DC 80-270V；频率50/60Hz；功率≤5VA | 1套 |
3 | 报警灯 | 工作电压：AC220V 功率：15W 颜色：红色 工作方式：闪亮 安装方式：螺杆安装 防护等级：IP55防尘、防水 | 1个 |
4 | 逆变控制器 | 包含接口底板、核心板、升压板、逆变板 输入电压DC12V；输出AC220V±10%、50HZ、50VA、输出纯正弦波；输出采用工频隔离；微控制器采用ARM内核32位高性能大容量芯片；软件基于C语言嵌入式实时操作系统uCOS-II开发，电路模块化开放设计，方便进行SPWM逆变驱动波形、逆变输出电压波形与相关电路电气测试；可进行死区按键设置；具有软启动、过欠压关断、短路、过载等保护功能。 | 1套 |
六、监控系统 | |||
序号 | 名称 | 技术参数 | 数量 |
1 | 工控机 | 1.17寸 2.分辨率：1280*1024 3.硬盘：64G SSD 4.含键盘鼠标 5.含微软操作系统Window7 | 1台 |
2 | 组态软件 | MCGS昆仑组态 | 1个 |
八、新能源光伏系统设计软件 | |||
1 | 新能源光伏系统设计软件 | 软件主要功能：光伏电站和光伏发电应用系统的的辅助设计 1.1多样化的光伏系统设计 能够建立不同类型的光伏系统，主要包含：光伏路灯、光伏水泵、离网、并网等系统。 1.2完善的地理信息数据 选定某城市后，软件能自动给出所选城市的经纬度、海拔、当地的气象数据等。 1.3强大的数据信息管理 预留了自定义更改数据库权限，可手动更改已知某地区的气象数据库内容。 1.4丰富的选型体系结构 提供知名厂商的选型资料库，自动展示该产品的详细技术参数。 1.5节能减排环保性能分析 提供详细的环保效益分析，并给出温室气体减排量以及标准煤节约量等。 1.6全面的方案报告分析 根据所填参数，自动生成系统方案报告（支持输出.doc文档）。 1.7电站性能分析 根据给定信息计算出光伏电站的发电量与整体收益，并对电站的整体投资价值进行估算。 1.8提供中文版软件界面，该软件界面友好、操作简单、数据结果可信、运行稳定可靠，可作为高校教学或相关研发人员的光伏电站设计与仿真工具，仿真及优化结果与国际主流光伏仿真软件的差异较小。 | 1个 |
九、工具及耗材 | |||
1 | 万用表（优利德） | UT33D+ | 1个 |
2 | 网线钳 | BST-01117 | 1个 |
3 | 网线测试仪 | BST-01131 | 1个 |
4 | 电池 | 6F22ND | 1个 |
5 | 针型端子压线钳 | SN-06WF | 1个 |
6 | 叉型端子压线钳 | SN-02 | 1个 |
7 | 小一字螺丝刀 | 2.4*50 | 1个 |
8 | 小十字螺丝刀 | 2.4*50 | 1个 |
9 | 长柄螺丝刀 | 5*150 | 1个 |
10 | 剥线钳 | 0.2-1.2mm² | 1个 |
11 | 剪刀 | 短口小剪刀 | 1个 |
12 | 内六角扳手 | 2mm,2.5mm,3mm,4mm,5mm,6mm（6件） | 1套 |
13 | 保险丝 | 2A，直径5mm*20mm | 5个 |
14 | 保险丝 | 10A，直径5mm*20mm | 5个 |
15 | 斜口钳 | 6-150 | 1个 |
16 | 电烙铁 | 60W可调 | 1个 |
17 | 编程电缆 | 5米成品网线 | 1根 |
18 | 超强型塑料工具箱 | 17〃 | 1个 |
19 | 充电器 | 12V | 1个 |
20 | 电线（红色） | BVR-0.75 mm² | 100米 |
21 | 电线（黑色） | BVR-0.75 mm² | 100米 |
22 | 电线（黄绿色） | BVR-0.75 mm² | 100米 |
23 | 电线（红色） | BVR-0.3 mm² | 100米 |
24 | 电线（白色） | BVR-0.3 mm² | 100米 |
25 | 电线（蓝色） | BVR-0.3 mm² | 300米 |
26 | 两芯电缆 | 2*0.3 mm² | 5米 |
27 | 两芯屏蔽电缆 | 2*0.3 mm² | 10米 |
28 | 压接头 | 叉型：￠1.25-3 100个/包 | 5包 |
29 | 压接头 | 管型0.5 1000个/包 | 2包 |
30 | 压接头 | 管型1.0 1000个/包 | 1包 |
31 | 网线 | 超五类 | 20米 |
32 | 水晶头 | RJ45 | 20个 |
33 | 焊锡丝、松香 | ￠0.8 3米/卷 | 1卷 |
十、配套课程资源 | |||
1 | 设备配套教学资料 | 实验指导书 | 1本 |
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