LG-XNY风光氢混合发电暨智能微电网实训设备

一、项目概述

LG-XNY风光氢混合发电暨智能微电网实训设备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、制氢系统、氢燃料电池发电、数据采集等多元化“风、光、氢混合型新能源实验实训系统”。

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、氢燃料电池发电系统、制氢系统、储氢系统、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，并由磷的酸铁锂电池储能，DC/AC逆变成交流电，驱动电解水设备制氢。氢的气通过储氢系统储存，并驱动燃料电池电堆发电。

此外，双向变流模块自带旁路功能，旁路端直接与电网连接，实现电网和逆变间的自动切换，在蓄电池所储电能不够用时，自动切换至电网供电，确保持续制氢功能正常运行。

当系统用电量小于光伏和风力实际发电量时，控制系统在保证用电设备正常供电的同时将光伏及风力发电多余电量传送至电网进行并网，不会造成能源学浪费。

①　24KWH储能池及BMS管理系统

②　光伏控制系统

③　风力控制系统

④　燃料电池发电系统

⑤　50kw微网储能双向变流器（含STS、DC/DC变换器）

⑥　配置微网能量管理EMS及监控软件

⑦　配置综合交流配电的电能质量检测机柜

1.1系统拓扑图

1.2 功能特点

整套系统的各个模块预留了CAN\RS485\RS232\USB\TCPIP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。

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；

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、高的效率及高功率因数输出；

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110V/220V纯正弦波交流电能；

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；

系统增加市电与风光互补发电切换模块，让实验更具操作性；

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；

增设直流母线单元，方便系统各模块之间连接及实验；

独立的后备胶体蓄电池及充放电管理单元；

燃料电池运行过程中，只排除水和热量，不会产生任何有害物质及噪音；

燃料电池较之传统电源方案，其运行安全可靠、寿命长，维护简单，降低了维护成本。

二、方案概述

2.1风力发电系统的组成

10KW风力发电系统由2台（套）风力并网控制系统、5KW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：

风力发电专用并网控制逆变一体机

宽范围风力发电 MPPT 功能，可 30 个点设定功率曲线

完善的保护功能

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：

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。

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。

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

40KW光伏发电前端主要分成4个单元，由1个10KW追日发电单元、3个10KW固定式支架单元组成、容量相加起来共计40KW。可地面安装或屋顶安装。

40KW光伏储能发电系统主要由光伏子单元、双轴跟踪单元、固定式支架单元、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：

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；

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；

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；

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

组件型号：ZM260P-29b  多晶

大功率（W）：260

开路电压（V）：40.2

短路电流（A）：8.81

大功率点的工作电压（V）：29.9

大功率点的工作电流（Ａ）：8.36

转化效率：17.12%

开路电压温度系数：-0.292%/K

短路电流温度系数：+0.045%/K

功率温度系统：-0.408%/K

大系统电压（V）：1000

保险丝额定电流（A）：20

组件尺寸：1650×992×40mm

重量：19.1kg

框架：阳极氧化铝

玻璃：白色钢化安全玻璃3.2mm

电池片封装：EVA

背板：复合薄膜

太阳能电池片：6×10片多晶硅太阳能电池片（156mm×156mm）

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 的双轴跟踪系统

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。

10KW 支架三维图                 10KW 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 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逆变成正弦波220V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；

输出转矩：65 kN.m

倾覆力矩：38.7  kN.m

轴向静载荷：338  kN.m

径向静载荷：135  kN.m

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、精确监控和高等级的可用性。

2.2.3 固定式支架

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

2.2.4  10KW并网逆变器

并网逆变器参数如下：

产品特点

1）技术领的先，全面满足电网或负荷的接入与控制要求

具有并网充放电、独立逆变功能，适合各种应用场合

具有并网和离网并联功能，良好的扩容性

可与多种蓄电池接口，具有多种充放电工作模式

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

无功功率可调，功率因数范围超前0.9至滞后0.9

直流电压范围，支持低压48V蓄电池输入

110%额定输出功率可实现长时间运行

2）高的效节能，更集成，更好的客户体验

正面维护，可靠墙安装，安装维护更方便，降低维护成本

防护等级为IP21，具有防滴水功能，具备防凝露功能

高的效PWM调制算法，降低开关损耗

3）更多优点

双电源冗余供电方案提升系统可靠性

完善的保护及故障告警系统，更加安全可靠

采用动态图形液晶界面，提供友好的操作体验

-25℃~+55℃可连续满功率运行

适应高海拔恶劣环境，可长期连续、可靠运行

支持离网主动运行功能

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 光伏磷的酸铁锂电池及BMS储能管理系统

采用磷的酸铁锂作为正极材料的锂离子电池，磷的酸铁锂晶体中的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。

磷的酸锂电池介绍

磷的酸铁锂电池，是指用磷的酸的铁锂作为正极材料的锂离子电池，磷的酸铁锂晶体中的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．安全性领的先

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的球安全性权威认证：UL1642、UN38.3、UL1973、VDE、JET。

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 ；

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。

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；

负极的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；

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；

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。

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；

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的%、 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的回报率。

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；

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。

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：

磷的酸铁锂电池系统的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，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。

d)每级BMS实现功能如下

2.2.6 汇流箱

在太阳能光伏发电系统中，为了减少太阳能光伏电池阵列与逆变器之间的连线，用户可以将一定数量、规格相同的光伏电池串联起来，组成一个个光伏串列，然后再将若干个光伏串列并联接入PVS 系列光伏汇流箱，在光伏汇流箱内汇流后，通过光伏专用直流断路器输出，与光伏逆变器配套使用从而构成完整的光伏发电系统。

光伏阵列的正极和负极的每一路中均安装一直流熔丝，然后通过汇流母排并联，正极直流熔丝均通过用以检测电流的电流传感器与所述汇流母排并联；电流传感器用以检测电流并实现通讯的检测板连接。

光伏汇流箱电流检测单元采用一体化结构设计，将若干个电流检测元件的检测信号，集中传输至微控制器，微控制器再将信号传送至上位机。通过智能测控模块的地址，快速定位，具有系统维护简单快捷，运行更加经济和现场维护方便的特点。

该汇流箱具有以下特点：

壁挂式安装，箱体采用冷轧钢板弯制而成，冷轧钢板厚度 1.5mm。箱体结构密封、防尘、防潮，有足够的强度和刚度，表面喷漆及密封材料耐腐蚀、抗氧化。防护等级 IP65，满足室外安装使用要求；

汇流箱箱体设有光伏阵列电缆进线孔，可同时接入 8 路电池串列（8正8负） ，直流输出出线孔（4正4负） ，以及接地线引出电缆孔，电缆引出孔加装胶垫；

冷轧钢板，防护等级IP65，满足室外安装的要求，可直接挂在电池支架上；

可同时接入8路光伏组串，每路光伏组串的大开路电压可达DC1000V；

每路光伏组串输入回路的正负极都配置高压直流熔丝，其耐压值可达DC1000V，额定电流为15A；

直流汇流输出的正极对地、负极对地、正负极之间配有光伏专用防雷器；

直流汇流的输出端配有可分断的直流断路器；

防雷器失效报警；

直流拉弧检测及切断输出功能。

2.2.7 配套教学资源

★1、在线教育课程开放平台（具有软件著作权，配1个登录帐号）:

1）本系统是互通教学多元化管理平台，将传统的各个平台系统实施整合，集中互通管理，解决多平台、多账号难以管理、数据库分散无法集中统计等问题。系统包含了：在线教务管理系统、在线课程资源管理平台、在线习题库平台、在线考试考核平台、线上视频课程管理平台及线上虚拟仿真教学管理平台，真正意义的一站互通数据集中统计！

2）课程资源：多个微课视频实拍采集教学视频素材，后期影视包装，片头10秒左右，片尾5秒左右，视频尺寸不低于1920*1080，视频格式MP4、FLV等；多个虚拟仿真内容采用unity引擎开发，在pc端win系统上运行（win7、win8、win10，注不包含win xp）软件。

3）为了教学的统一性要求在线教育平台与实训装置是同一个生产商！

4）配套微课内容不少于30课时。

★2、实验室智慧用电安全控制系统

智能电源管理系统具有过温、短路、过流、过压、欠压、失压、功率限定7大保护功能；电源具有一键锁定功能，处理故障时，防止漏电保护器合闸，造成触电危险；电源具有故障锁定功能，发生故障导致跳闸时，不能人为上电，只能通过远程清除故障后，才能上电成功；能通过无线4G和有线以太网与手机APP和PC端云平台通讯，没有网络的情况下，教室整套智能电源管理系统可离线独立运行。

1、智能终端：智能电源管理系统以32位ARM为核心，采用4.3寸彩色触摸屏为人机交互界面，实时监控设备运行情况，提供Zigbee、CAN等多种通信模式，具备语音播报功能。能实时监测三相电压、电流、功率，功率因数、频率、电能等参数，液晶触摸屏监测数值。能监控实验室电源的故障类型和故障次数；设备时间管理包含年月日时间的显示；用户通过刷卡方式请求开启设备，PC端进行授权之后，设备可启动使用，PC端可分时预约设备的启动和停止！

2、手机APP：用电状态界面实时显示当前电压、电流、有无功功率、电能、设备温度、漏电电流值等；用电数据界面能智能查找近2年用电数据，设置界面能设置限定电能值、负载值、设备超温值、过欠压值、过欠压恢复时间值等。后台查看报警日志、操作日志、故障日志等。控制：可在微信小程序中远程控制智能开关的通断。

3、PC端软件：每个设备状态信息显示，具有多个子界面，具有故障分析，用电能效分析、集中管理、个人中心的资料的管理、用户报警定位跟踪与信息统计；具有管理员信息修改与权限管理等功能。可一键开启和关闭所有设备，可单独控制每台设备的开关！

4、后台系统：包含账号管理、设备管理、报修管理、用户管理，设备管理：①、包含监控管理：实时视频监控每个教室，可一键预览所有设备的在线和运行情况，分析设备使用率及运行时间！②、包含设备节点：可显示设备所在位置、编码名称、挂载情况、用户编辑、用户查询等。

5、报修管理：用户可进行远程报修，反应设备故障信息，编辑报修情况，后台可进行远程维护，及时跟进，以有效解决用户设备维护。

6、用户管理：可连通手机号，对账户进行一对一的安全加密，实名认证，防止账户泄密、防盗，现场数据连接云平台后台数据库管理。

现场需对功能逐一演示，提供有效、权威的证明文件，佐证该产品的可靠、安全、先进性。

★3、仿真软件：

1） 新能源教学系统仿真软件（具有软件著作权，网络版）

A、多媒体教学软件概述

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、多媒体软件组成

(1)太阳能光伏硅材料讲解与展示系统

主要功能

1、可以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、目录（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：包括二氧化的硅、一氧化的硅、硅的卤化物、三氯氢的硅、硅的烷等

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

硅材料测试与分析依据标准（GB标准、UL标准、IEC标准、SEMI标准）

(2)太阳能光伏电池片讲解与展示系统

主要功能

1、可以展示各种太阳能光伏电池片；

2、配备文字与动画展示各种电池片的生产工艺与使用方法

3、目录（约9课时）

太阳能电池片基本情况介绍

太阳能电池片基本结构分析

太阳能电池片分类

晶体硅太阳能电池片生产工艺：包括生产方法与生产设备介绍

晶体硅太阳能电池片生产主要原材料

太阳能电池片测试技术与方法：包括测试方法与测试设备介绍

太阳能电池片测试依据标准

(3)太阳能光伏组件讲解与展示系统

1、可以展示各种太阳能光伏光伏组件；

2、配备文字与动画展示各种光伏组件的生产工艺与使用方法

3、目录（约10课时）

太阳能电池组件基本介绍

太阳能电池组件的分类及各种组件的优缺点

太阳能电池组件的生产工艺介绍及相关设备

太阳电池组件的评定标准

太阳能电池组件的测试方法与测试设备

太阳能电池组件的发展方向

(4)太阳能光伏组件附属材料讲解与展示系统

主要功能

1、可以展示各种太阳能光伏光伏组件附属材料；

2、配备文字与动画展示各种光伏组件附属材料的生产工艺与使用方法

3、目录（约7课时）

太阳能组件附属设施情况介绍

太阳能组件对钢化玻璃的具体要求

太阳能组件对支架铝型材的具体要求

太阳能组件对EVA封胶的具体要求

太阳能组件对TPT背板的具体要求

太阳能组件附属设施检测方法

太阳能组件附属设施测试标准

* B、展示与讲解内容目录（图、文、声并茂）：

2.1 太阳能光伏应用产品讲解与展示系统（约5课时）

2.1.1 太阳能发电系统：

2.1.2 家用太阳能发电机直流系统多媒体电视机

2.1.3 太阳能便携电源：

2.1.4 太阳能杀虫灯

2.1.5 太阳能警示灯

2.1.6 太阳能野营灯

2.2 太阳能光伏发电基本原理

2.3 太阳能光伏发电系统组成部分介绍

2.4 太阳能光伏发电系统设计方法

2.5 太阳能光伏电站施工建设方法

2.5.1、项目前期考察

2.5.2、项目建设前期资的料及批复文件

一阶段：可研阶段

二阶段：获得省级/市级相关部门的批复文件

第三阶段：获得开工许可

2.5.3、项目施工图设计

2.5.4、项目实施建设

2.5.5、带电前的必备条件

2.6太阳能光伏并网电站介绍

2.6.1、光伏并网电站简要描述

2.6.2、光伏并网电站设备组成

2.6.2、光伏并网电站设备功能

2.7 家用型太阳能电站建设方案

2.7.1、项目概述

2.7.2、方案设计 （附详细方案设计）

（一）用户负载信息

（二）系统方案设计

（三）效益计算：

2.8 逆变器基本原理介绍

2.9 控制器基本原理介绍

主要作用：

在小型光伏系统中，用来保护蓄电池；在大中型系统中，起平衡光伏系统能量、保护蓄电池及整个系统正常运行等；

光伏控制器应具有以下功能：

①防止蓄电池过充电和过放电，延长蓄电池寿命；

②防 止太阳能电池板或电池方阵、蓄电池极性接反；

③防止负载、控制器、逆变器和其他设备内 部短路；

④具有防雷击引起的击穿保护；

⑤具有温度补偿的功能

⑥显示光伏发电系统的 各种工作状态，包括：蓄电池（组）电压、负载状态、电池方阵工作状态、辅助电源状态、 环境温度状态、故障报警等。

5、光伏控制器按电路方式的不同，可分为并联型、串联型、脉宽调制型、多路控制型等；

6、按组件输入功率分：小功率型、 中功率型、大功率型及专用控制器（如草坪灯控制器）等；

光伏控制器性能特点：

1.小功率光伏控制器

控制器的主要开关器件；

运用脉冲宽度调制（PWM)控制技术；

具有单路、双路负载输出和多种工作模式；

具有多种保护功能；

系统工作状况、蓄电池的剩余电量等的变化；

具有温度补偿功能

2、中功率光伏控制器

负载电流大于15A的控制器为中功率控制器。

系统状态显示；

可编程设定负载的控制方式；

多种保护功能；

浮充电压的温度补偿功能；

具有快速充电功能；

普通充放电工作模式、光控开/关、光控开/时控关工作模式

3、大功率光伏控制器

大功率光伏控制器采用微电脑芯片控制系统，控制功能更强，可实现复杂过程控制。

光伏控制器主要技术参数：

系统电压、大充电电流、太阳电池方阵输入路数、电路自身损耗、充满断开或过压关断电压（HVD) 、欠压断开或欠压关断电压（LVD)、蓄电池充电浮充电压、温度补偿、使用或工作环境温度范围、其他保护功能

控制器的额定负载电流：

即控制器输出到直流负载或逆变器的直流输出电流。该数据要满足负载或逆变器的 输入要求。

2） 三菱PLC与变频器仿真教学软件（网络版，具有软件著作权）

一、产品技术要求

软件PLC产品依据中华人民共和国劳动和劳动安全行业标准（LD/T81.2－2006）《“维修电工”职业技能实训和鉴定设备技术规范》与教育部有关专业教学大纲而设计研制，包括可编程控制器和变频器在内的26个项目，每个项目又根据需要设有：实训目的、实训器件、器件布局、I/O分配、T型图、电路连接、通电运行等多种模块，基本涵盖了国家维修电工中级、高级和技师鉴定考核对于可编程控制器和变频器的应知应会全部要求。软件以技能为核心，项目为引的领，任务为驱动，职场环境为背景，操作步骤为主线，以学生交互训练为主体，具有三维可视化、智能化、全交互的特点，集职业性、情境性、过程性、交互性和灵活性于一身，性价比极高。该软件不仅可以作为实训教学应用，其大量的原理动画演示也可以作为助教型软件素材应用于课堂教学环节。为电气自动化、机电一体化等电工电子专业的技能实训、鉴定信息化、现代化提供了丰富不可或缺的教学资源。

二、产品内容要求

2.3氢燃料电池发电系统

燃料电池采用空冷自增湿的PEMFC电池，减少了水泵、水箱、增湿器、增压泵等附属设备，使电堆控制更简洁、可靠。燃料电池系统除了核心部分质子交换膜燃料电池堆外，还需要一些辅助器件发电系统才能正常工作。总的来说，一个完整的燃料电池系统大致上由燃料电池发电系统和控制系统两大部分组成，如图2所示。其中，燃料电池发电系统主要由质子交换膜燃料电池堆、氢的气供应单元、氧的气或空气供应单元、DC/DC四部分组成。而控制单元部分属于控制系统。

燃料电池发电系统组成示意图

燃料电池发电系统组成

1、燃料电池堆：

氢的气和氧的气在其内部发生电化学反应并释放电能，是整个系统的核心。

2、氢的气供应单元（H2）

本系统指由制氢设备，储氢系统及供氢管路组成。制氢设备制氢，并由储氢系统通过管路向燃料电池堆提供特定压力的氢的气。

3、空气供应单元：

不间断地向燃料电池提供电化学反应所需的氧的气，以确保质子交换膜燃料电池实现连续稳定的运行发电。

4、DC/DC：

氢燃料电池所产生的电能为直流电，其输出电压不仅受内阻影响而且随着负载的变化而改变。因此，为保证供电性能的稳定，在燃料电池系统输出端，须配置功率变换单元DC/DC，主要保证负载连续变化时，将输出电压稳定在合适的范围。

5、控制单元：

控制单元是燃料电池发电系统的核心，用来接收数据采集系统采集的数据，并对它们进行分析，根据分析的结果来控制执行机构完成相应的动作。空冷自增湿燃料电池发电系统的控制单元通过控制系统、风扇、电磁阀即可保证燃料电池正常工作。

燃料电池系统工作示意图

2.4 50KW 储能双向变流装置

储能逆变器采用了先进的数字控制技术，优化了控制性能并且提高了系统的可靠性，适合于不同电池充放电需要，并且在结构上进行模块化设计，方便安装与维护。

2.4.1 其主要性能特点如下：

可以接受电网的调度，通讯方式有RS485、CAN、以太网等

并网模式、离网模式、混合模式等多种工作模式

多种并网充放电方式，包括直流侧充放电模式和交流侧充放电模式

具有低电压穿越和无功补偿功能

具有自主调频调压和受控调频调压功能

离网独立逆变功能，可由储能逆变器建立微网系统，保证重要负载供电

可以多台逆变器独立逆变并联

离网带三相不平衡负荷能力强

110%额定输出功率可实现长时间运行

采用了交直流双路输入电源冗余供电模式，确保控制电源的高可靠性

防护等级为IP21，具有防滴水功能，具备防凝露功能

产品寿命长：采用膜电容设计，寿命达到30年

技术参数：

2.4.2 基本功能

2.4.2.1 蓄电池充放电控制

储能逆变器能够对蓄电池进行充电和放电。充电功率和放电功率可由操作者选择。充放电指令的各种模式由上位机修改。

充电模式包括恒流充电、恒压充电、恒功率充电（DC） 、恒功率充电（AC）等。

放电模式包括恒流放电、恒压放电、恒功率放电（DC） 、恒功率放电（AC）等。

2.4.2.2 无功功率控制

储能逆变器能够对功率因数和无功比例进行控制。功率因数和无功比例的控制应该通过注入无功功率来实现。

功率因数设置的范围为0.9（超前）--0.9（滞后） ，无功比例设置大为额定功率的30%。

逆变器在执行充电和放电功能时都能够实现该功能。由上位机和触摸屏进行无功功率设置。

2.4.2.3 离网系统独立逆变控制

储能逆变器在离网系统中具有独立逆变功能，能够稳定输出电压和频率，为各种负载供电。独立逆变包括主动模式和被动模式。

主动模式：

储能逆变器在独立逆变运行状态时，发生可恢复的故障后逆变器故障停机，当故障恢复后无需进行人为操作，逆变器能自动启动独立逆变，恢复原来的运行状态。

被动模式：

逆变器在独立逆变运行状态时，发生故障后逆变器故障停机，当故障恢复后需要人为重新设置启动指令，逆变器才能启动独立逆变。

2.4.3 工作状态

该储能逆变器有“初始停机”、“停机”、“待机”、“运行”、“紧急停机”、“故障”等几种状态。

初始停机

初始停机模式是指闭合逆变器的蓄电池端断路器，通过蓄电池对控制电路供电，并检测蓄电池电压是否满足正常工作电压。

此模式下系统进行自检，当自检通过后逆变器从初始停机模式转入停机模式。

停机

逆变器在没有经过任何指令操作或调度时，系统处于停机状态。

在停机模式下逆变器接受触摸屏及上位机的指令操作和调度，当满足运行的工作条件时逆变器从停机转入运行模式。

在运行后，如果接收到停机指令后，逆变器从运行转为停机状态。

待机

在停机或运行模式下，逆变器接受触摸屏及上位机的待机指令操作和调度，可以转为待机状态。待机状态时逆变器交流和直流主接触器闭合，系统处于热备用状态，当触摸屏或上位机进行指令操作和调度时，逆变器可以快速的进入相应的状态。

运行

运行模式包括并网模式和离网模式，并网模式分为充电、放电。离网模式包括主动离网和被动离网。

在并网模式下，逆变器能够进行电能质量调节以及无功功率控制。在离网模式下，逆变器能向负载提供稳定的电压和频率输出。

故障

当储能系统出现故障时，逆变器会停止工作，将交直流侧的接触器立即断开使机器的主电路与电池、电网或负载脱离。

系统此时持续监测故障是否消除，如果故障未消除，则保持故障状态；如果故障消除，默认30秒以后进入停机状态，重新接受指令及调度。

紧急停机

“紧急停机”模式是指在故障或危急时，按下紧急停机按钮来使储能逆变器停止运行。

需要再次开机时，紧急停机按钮必须松开锁紧状态，才能重新启动储能逆变器。

关机

若储能逆变器处于正常的“运行”模式，用户需要使机器停止运行进行日常的维护或检修操作，便可通过上位机发出停机指令来使储能逆变器停止工作。并断开交直流侧的接触器和断路器，确保内部已完全断电。

状态切换

当逆变器开机进入初始停机时，控制系统将完成自检，以验证控制和传感器系统的完整性。

监控和保护功能正常启动，逆变器进入停机状态。停机状态时，储能逆变器封锁IGBT脉冲，断开交直流接触器。待机状态时，储能逆变器封锁IGBT脉冲，但闭合交直流接触器，逆变器处于热备用状态。

储能逆变器可以在不同模式中转换，需要满足的转换条件如图5-1所示。

工作模式转换图

有 STS 模块的 PWS1-50K/100K/150K 双向储能变流器拓扑图

2.4.4  工作模式

2.4.4.1 模式介绍

储能逆变器运行模式可分为并网模式与离网模式。

并网模式

在并网模式下，逆变器可实现充电和放电功能。

充电包括恒流充电、恒压充电、恒功率充电（DC） 、恒功率充电（AC）等。

放电包括恒流放电、限压放电、恒功率放电（DC） 、恒功率放电（AC）等。

另外，在并网模式下，还具有功率因数和无功调节、低电压穿越、主动孤岛等功能，用户可

以根据需要进行设置。

离网模式

该模式可通过上位机或逆变器的触摸屏来设定。当逆变器设定为此模式时，逆变器向负载提

供压恒频的交流电源。

离网模式包括主动模式和被动模式

主动模式：

逆变器在独立逆变运行状态时，发生可恢复的故障后逆变器故障停机，当故障恢复后无需进行人为操作，逆变器能自动启动独立逆变，恢复原来的运行状态。

被动模式：

是指逆变器在独立逆变运行状态时，发生故障后逆变器故障停机，当故障恢复后需要人为重新设定启动指令，逆变器才能启动独立逆变。

2.4.4.2  模式转换

储能逆变器在并网模式下，充电和放电功能状态之间的切换可直接进行，不需要进入待机状态。

储能逆变器必须是在没有电网的情况下，独立逆变才可以运行。

2.2.5   逆变器功能

2.2.5.1   低电压穿越

《电站接入电力系统技术规定》中规定：大中型电站应具备一定的低电压穿越（Low Voltage Ride Through，缩写为LVRT）能力。

具体的低电压穿越要求为：当电力系统发生不同类型故障或扰动引起电站并网点的电压跌落时，在一定的电压跌落范围和时间间隔内，电站能够保证不脱网连续运行。此外，还应满足下述要求。

有功功率恢复

对电力系统故障期间没有脱网的发电站，其有功功率在故障清除后应快速恢复，自故障清除时刻开始，以至少30％额定功率/秒的功率变化率恢复至故障前的值。

动态无功支撑能力

在低电压穿越过程中电站还应根据需要向电力系统注入无功电流。 对于通过220kV （或330kV）发电汇集系统升压至 500kV（或 750kV）电压等级接入电网的发电站群中的发电站，当电力系统发生短路故障引起电压跌落时，发电站应能向电网注入符合要求的动态无功电流。

零电压穿越能力：

当发电站并网点电压跌至0时，发电站应能不脱网连续运行0.15s。

图7-1 大中型电站的低电压耐受能力要求

2.2.5.2   温度降额功能

当环境温度低于50℃时，逆变器可长期运行于1.1倍过载工况；当环境温度达到55℃时，逆变器仍可保证额定功率输出；当环境温度高于65℃，逆变器进入保护模式。

图7-2 逆变器温度降额功能

2.2.5.3  保护功能

储能逆变器具有完善的保护功能，当输入电压或者电网出现异常情况时，均可以有效动作，保护储能逆变器的安全运行，直到异常情况消失后，再继续并网发电。保护项包含：

y  直流过/欠压保护

当储能电池的直流电压超出允许电压范围时，储能逆变器会停止工作，同时发出警示信号，并且在触摸屏上显示故障类型。

储能逆变器能够迅速检测到异常电压并做出反应。

y  电网过/欠压保护

当储能逆变器检测到电网电压超出允许电压范围时，储能逆变器会停止工作，同时发出警示信号，并且在触摸屏上显示故障类型。

储能逆变器能够迅速检测到异常电压并做出反应。

y  电网过/欠频保护

当储能逆变器检测到电网频率波动超出允许范围时，储能逆变器会停止工作，同时发出警示信号。并且在触摸屏上显示出故障类型。

储能逆变器能够迅速检测到异常频率并做出反应。

y  孤岛保护

当储能逆变器检测到电网电压为0或电网频率超出允许范围时，储能逆变器会停止工作，同时发出警示信号，并且在触摸屏上显示故障类型。

储能逆变器能够迅速检测到异常电压并做出反应。

当储能逆变器处于防孤岛效应保护的状态时，储能逆变器内部的高电压仍然存在，若进行检修和维护操作，务必进行关断空开，放电处理。确认安全后方可操作。

y  交流过流保护

当储能电池的功率超过储能逆变器允许的大直流功率时，储能逆变器将会限流工作在允许的大交流功率处，当检测到交流电流大于1.2倍额定电流时，储能逆变器会停止工作。恢复正常后，储能逆变器应能正常工作。

y  交流漏电流保护

储能逆变器具有接地保护功能，接地线缆安置了漏电流传感器，当检测到漏电流超过2A时，机器立即停机。当电流小于1.5A时，保护可消除。并通过触摸屏显示出故障。

y  模块过温保护

储能逆变器的IGBT  模块使用了高精度的温度传感器，能够实时监测模块温度，当温度出现过高情况时，DSP  将发出指令，使储能逆变器停止运行，以保护设备的稳定运行。

y  环境过温保护

储能逆变器内部使用了高精度温度传感器，能够实时监测机器内部的温度，当温度出现过高情况时，DSP  将发出指令，使储能逆变器停止运行或者降额输出，以保护设备的稳定运行。

y  直流过流保护

当储能逆变器检测到直流电流大于1.2倍额定电流时，储能逆变器会停止工作，同时发出警示信号，并且在液晶上显示故障类型。恢复正常后，储能逆变器应能正常工作。

y  相位异常

当储能逆变器在初始停机、停机、故障状态下进行自检时发现所接电网三相电压相位有错时，储能逆变器会发出警示信号，并且在液晶上显示故障类型。恢复正常后，储能逆变器应重新上电自检通过才能正常工作。

y  交流电压不平衡

当储能逆变器检测到三相交流电压之差超出允许范围时，储能逆变器会停止工作，同时发出警示信号，并且在液晶上显示故障类型。

储能逆变器能够迅速检测到异常电压并做出反应。

y  变压器过温

储能逆变器的变压器使用了高精度的温度传感器，能够实时监测模块温度，当温度出现过高情况时，DSP  将发出指令，使储能逆变器停止运行，以保护设备的稳定运行。

y  模块故障

储能逆变器的IGBT模块具有自保护功能，当模块自身检测到模块有过流现象时能快速的给DSP  发送故障信息，DSP  将发出指令，使储能逆变器停止运行，同时发出警示信号，并且在液晶上显示故障类型。

y  风扇故障

储能逆变器的风扇具有自动检测功能，当检测到风扇不转时能快速的给DSP  发送故障信息，DSP  将发出指令，使储能逆变器停止运行，同时发出警示信号，并且在液晶上显示故障类型。

y  交直流主接触器故障

当储能逆变器运行状态为待机、并网或离网运行时，检测到交直流主接触器状态为断开时，储能逆变器会停止工作，同时发出警示信号，并且在液晶上显示故障类型。

y  AD采样故障

当储能逆变器在自检时，检测到采样通道零偏值超出允许范围时，储能逆变器会发出警示信号，并且在液晶上显示故障类型。

y  极性反接故障

当储能逆变器检测到直流电压为负值时，储能逆变器会发出警示信号，并且在液晶上显示故障类型。

2.6  交流配电柜

系统供电电源：

- 动力电源供电3相 380 V AC, 50Hz N, PE；三相五线制；

- 照明系统  220 V, 50 Hz, N, PE；

- 控制电压 220 V, 50 Hz, N, PE；

- 动力系统接口：8组，预留2组

- 控制系统接口：8组，预留2组

实现如下功能：

电流保护；

预留微元接入接口，具有拓展能力。

2.7  15kw RLC交流负载系统

要求电池产品特点：

■感性，容性，阻性负载功率可任意组合，阻性0.001kW～大功率可调,感性0.001kW～大功率可调，

容性0.001kW～大功率可调。满足三相电压不平衡条件下精确调节交流谐振点。

■可根据性能参数检测要求，可以通过操作面板，任意组合、设定放电功率。

■模拟交流用电设备谐振发生，有效精确检测并网逆变器防孤岛效应保护功能。

■检测各种逆变器的工作效率、满负载运行大输出功率及带载能力。

■模拟各类复杂工作环境，检测逆变器在各种环境下的综合工作性能状况。

■可通过采集数据(需配数据采集卡),自动寻找谐振点。

■对于3φ4W,380V 50HZ和3φ4W,480V 60HZ两种不同输出规格的逆变器，均能精确容易调试谐振点发生，

满足防孤岛测试。谐振测试：设置感性功耗=容性功耗，谐振时理论上感性容性无

功功率相互抵消，无功功率=0。

■阻性负载、感性负载及容性负载的小分辨率为1W，可精确模拟交流谐振发生及满足逆变器调试检测需要。

■可以将测量数据上传到PC机上，并实现对检测过程数据的过程过程记录存储功能。

■具有面板操作或远程控制两种操作方式。

■具有过温保护功能。

■采用新型电阻元件，功率密度高，无红热现象，整机由阻性负载、感性负载和容性负载三部分组成。

■应用于并网逆变器出厂检验、生产调试、科研开发、实验室电气特性试验、权威机构鉴定检测等领域。

■应用于使用单位对并网逆变器的产品验收及日常维护检测，全面科学检测各种逆变器供电能力，并精确

提供检测报告。

■采用800×480像素LCD彩屏显示。

2.8  充电桩系统

概述

交流充电桩 7kw 系列可为具有车载充电机的电动汽车提供220V 32A 交流充电电源，具有壁挂式和立柱式两种安装方式。

电气参数

工作电压： 220Vac±20%，1P+1N+1PE 工作电流：≤32A

工作频率：50Hz±10%

工作环境及防护性能

工作温度：-20℃～+50℃ 相对湿度：5%～95%

海拔高度：≤2000 米

IP 防护等级：IP54

TW-Q2型 制氢系统（电解槽）

制氢系统的原理

工业软水经纯水装置制取纯水，并送入原料水箱，经补水泵输入碱液系统，补充被电解消耗的水。电解槽中的水，在直流电的作用下被分解成H2与O2，并与循环电解液一起分别进入框架中的氢、氧分离洗涤器后进行气液分离、洗涤、冷却。分离后的电解液与补充的纯水混合后，经碱液冷却器、碱液循环泵、过滤器送回电解槽循环，电解。调节碱液冷却器冷却水流量，控制回流碱液的温度，来控制电解槽的工作温度，使系统安全运行。分离后的氢的气由调节阀控制输出，送入氢的气储罐，再经缓冲减压后，供用户使用。

本项目中采用的制氢系统其具体规格如下：

制氢系统设备规格

注：系统接入具备AC/DC模块，具备AC交流接入能力。