SBXNY-02型5KW光伏儲能發(fā)電教學系統(tǒng)
一、項目概況
1.1 項目背景
光伏儲能發(fā)電教學系統(tǒng),光伏發(fā)電技術原理實驗室設備，主要服務電氣工程及其自動化和建筑電氣與智能化兩個專業(yè)。學生可在實驗室里完成光伏電池基本特性實驗、太陽能光伏電池串并聯(lián)與直接負載實驗、太陽能控制器工作原理實驗、光伏發(fā)電系統(tǒng)實驗、光伏發(fā)電自動跟蹤實驗。通過在光伏發(fā)電技術原理實驗室中的學習和實踐，讓學生掌握光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電、變電、配電和并網各項理論，培養(yǎng)學生光伏系統(tǒng)工程專業(yè)技能，夯實學生專業(yè)基礎和實踐能力。
光伏儲能發(fā)電教學系統(tǒng)，一方面可作為學生教學實踐的平臺，另一方面為校內實驗室負荷進行供電，盡量減少對市電的依賴，實現(xiàn)節(jié)能減排的目的，同時在具有示范意義。該光伏儲能發(fā)電系統(tǒng)利用校內的建筑屋頂建設光伏系統(tǒng)，為教學樓內的實驗室負荷供電，白天負荷較小，晚上學生自習時負荷較大，總負載不超過5kW；當地日照資源豐富，日照峰值時間3.5-4h，晚間備電時間約2小時,考慮系統(tǒng)容量，光伏組件容量設計為：5kWp,儲能系統(tǒng)容量為：10kWh。
1.2 項目意義
建設光伏儲能發(fā)電系統(tǒng)主要實現(xiàn)目的如下：
Ø 為教學提供實踐應用平臺；
Ø 為學校實驗室負載供電，節(jié)省電費支出；
Ø 鼓勵低碳技術的應用，節(jié)能減排，保護生態(tài)環(huán)境，在校內啟到示范效應；
二、光伏儲能發(fā)電系統(tǒng)設計
5KW光伏儲能發(fā)電系統(tǒng)主要由光伏子單元、儲能子單元、電網接入裝置和能量管理系統(tǒng)四大部分構成，系統(tǒng)主要設備包括：
(1) 儲能電池
(2) BMS系統(tǒng)
(3) 電池控制系統(tǒng)
(4) 儲能逆變器
(5) 光伏組件
(6) 匯流箱
(7) 通訊裝置
(8) 防雷及接地裝置
(9) 設備之間的連接電纜（包括直流側和交流側）
2.1 光儲系統(tǒng)拓撲圖
圖1 ：光伏儲能系統(tǒng)拓撲圖
圖2 ：光伏儲能系統(tǒng)接線圖
2.2 系統(tǒng)運行原理
控制原則如下：
Ø 白天，光伏系統(tǒng)發(fā)電優(yōu)先給實驗室內負載供電，當光伏發(fā)電功率大于負荷功率時多余電能儲存在蓄電池中，當光伏發(fā)電功率小于負荷功率時，儲能電池和光伏發(fā)電一起給負載供電；
Ø 夜晚，光伏側直流停機，由儲能電池通過儲能逆變器單獨給負載供電，當電池剩余容量（SOC）放到設定值，系統(tǒng)自動切入電網，由電網給負載供電，根據需求，電網可以通過儲能逆變器給電池充電，也可以不充電；
Ø 當電網出現(xiàn)故障時，光儲系統(tǒng)自動切換至離網運行模式，由光伏電池和儲能電池同時向負載供電；
Ø 電網可以向儲能電池充電，充電功率及充電時間可調；
三、主要設備配置表
表1：該系統(tǒng)配置按照夜晚2小時供電要求，備單元配置如下
|
序號 |
設備名稱 |
型號規(guī)格 |
數量 |
單位 |
備注 |
|
儲能系統(tǒng) |
|||||
|
1 |
儲能逆變器 |
SW5048D-ES |
1 |
臺 |
單相交流輸出，額定功率5kW |
|
2 |
磷酸鐵鋰鋰電池 |
10kWh |
1 |
套 |
選用3.2V 100Ah電芯，16節(jié)進行串聯(lián)，含BMS系統(tǒng)及電池模組 |
|
光伏系統(tǒng) |
|||||
|
1 |
265Wp多晶硅組件（60片） |
265Wp |
20 |
塊 |
10串2并,共5.3kWp |
|
2 |
光伏匯流箱 |
PVS-4M |
1 |
臺 |
4匯1匯流箱 |
四、系統(tǒng)主要設備功能參數介紹
4.1儲能逆變器功能介紹
SB4850D-ES外觀圖
4.1.1 產品主電路
主電路框圖
產品主電路采用雙向PWM逆變電路及相應的控制電路、保護和監(jiān)控電路。直流側由緩沖電阻、防反二極管和直流接觸器組成了直流側緩沖電路，當初始連接各種電池時對直流母線電容進行緩沖。主電路電源可有交直兩用供電，以使系統(tǒng)在電池或電網有電時都可以工作。
4.1.2 產品特點
1）技術領先，全面滿足電網或負荷的接入與控制要求
² 具有并網充放電、獨立逆變功能，適合各種應用場合
² 具有并網和離網并聯(lián)功能，良好的擴容性
² 可與多種蓄電池接口，具有多種充放電工作模式
² 可以實時接受系統(tǒng)調度指令和BMS指令，通訊方式有RS485、CAN、以太網
² 無功功率可調，功率因數范圍超前0.9至滯后0.9
² 直流電壓范圍，支持低壓48V蓄電池輸入
² 110%額定輸出功率可實現(xiàn)長時間運行
2）高效節(jié)能，更集成，更好的客戶體驗
² 正面維護，可靠墻安裝，安裝維護更方便，降低維護成本
² 防護等級為IP21，具有防滴水功能，具備防凝露功能
² 高效PWM調制算法，降低開關損耗
3）更多優(yōu)點
² 雙電源冗余供電方案提升系統(tǒng)可靠性
² 完善的保護及故障告警系統(tǒng)，更加安全可靠
² 采用動態(tài)圖形液晶界面，提供友好的操作體驗
² -25℃~+55℃可連續(xù)滿功率運行
² 適應高海拔惡劣環(huán)境，可長期連續(xù)、可靠運行
² 支持離網主動運行功能
² 適合共直流母線系統(tǒng)和共交流母線系統(tǒng)
4.1.3 產品技術指標
|
直流側 |
|
|
最大直流功率 |
5KW |
|
最大直流電壓 |
580V |
|
工作電壓范圍 |
125~550V |
|
最低直流電壓 |
125V |
|
最大直流電流 |
11A |
|
交流側 |
|
|
額定功率 |
5KW |
|
最大交流側功率 |
5.5kVA（長時間運行） |
|
最大交流電流 |
20A |
|
最大總諧波失真 |
<3%(額定功率時) |
|
額定電網電壓 |
220V |
|
允許電網電壓范圍 |
180~265V |
|
額定電網頻率 |
50/60Hz |
|
允許電網頻率范圍 |
47~52Hz/57~62Hz |
|
額定功率下的功率因數 |
>0.99 |
|
隔離變壓器 |
具備 |
|
直流電流分量 |
<0.5%額定輸出電流 |
|
功率因數可調范圍 |
0.9（超前）~0.9（滯后） |
|
獨立逆變電壓范圍 |
230V |
|
獨立逆變輸出電壓失真度 |
<3%（線性負載） |
|
帶不平衡負載能力 |
100% |
|
獨立逆變電壓過渡變動范圍 |
10％以內（電阻負載0%100%） |
|
獨立逆變峰值系數(CF) |
3:1 |
|
效率 |
|
|
最大效率 |
97.6% |
|
保護 |
|
|
直流側斷路設備 |
斷路器 |
|
直流過壓保護 |
具備 |
|
極性反接保護 |
具備 |
|
絕緣阻抗偵測 |
具備 |
|
交流過壓保護 |
具備 |
|
孤島保護 |
具備 |
|
模塊溫度保護 |
具備 |
|
常規(guī)數據 |
|
|
體積（寬 / 高 / 厚） |
516 × 440 × 184 mm |
|
重量 |
30kg |
|
運行溫度范圍 |
-25~+60℃ |
|
停機自耗電 |
<5W |
|
冷卻方式 |
自然對流 |
|
防護等級 |
IP65 |
|
相對濕度 （無冷凝） |
0~95%，無冷凝 |
|
最高海拔 |
2000m |
|
顯示屏 |
LED&APP |
|
BMS通訊方式 |
USB2.0、Wifi |
4.1.3 工作邏輯架構
a.--并網發(fā)電、離網備用功能
n 電網供電時，儲能逆變器并網工作在恒壓模式，維持蓄電池SOC在一定水平，光伏逆變器并網發(fā)電
n 微網供電時，儲能逆變器工作在獨立逆變模式建網，光伏逆變器并網工作，光伏發(fā)電大于負載時，光伏優(yōu)先供負載供電，剩余電力給電池充電；光伏發(fā)電小于負載時，儲能和光伏共同為負載供電。
n 可選擇電網優(yōu)先或微網優(yōu)先，根據選擇的模式進行供電邏輯切換
n 觸摸屏控制啟動、停止和參數設置
b. --電網（或柴油機）、微網切換功能
n 電網供電時，當電池組SOC超過設定值時，儲能逆變器和光伏逆變器不工作；當電池組SOC不足時，儲能逆變器獨立逆變建網，光伏逆變器并網工作，給電池組充電。
n 微網供電時，儲能逆變器工作在獨立逆變模式建網，光伏逆變器并網工作，光伏發(fā)電大于負載時，光伏優(yōu)先供負載供電，剩余電力給電池充電；光伏發(fā)電小于負載時，儲能和光伏共同為負載供電。
n 可選擇電網優(yōu)先或微網優(yōu)先，根據選擇的模式進行供電邏輯切換
n 觸摸屏控制啟動、停止和參數設置
4.2磷酸鐵鋰電池性能介紹
4.2.1磷酸鋰電池介紹
磷酸鐵鋰電池，是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池，磷酸鐵鋰晶體中的P-O鍵穩(wěn)固，難以分解，即便在高溫或過充時也不會像鈷酸鋰一樣結構崩塌發(fā)熱或是形成強氧化性物質，因此擁有良好的安全性。
1．安全性領先
材料/電芯級6重安全裝置，開關盒系統(tǒng)級雙重保護回路，確保系統(tǒng)安全性；從電芯到系統(tǒng)具有全球級安全性權威認證：UL1642、UN38.3、UL1973、VDE、JET。
² 內置可靠的安全閥，當過充電或溫度急劇上升時，伴隨者副反應發(fā)生，單體內壓增加到一定值，安全閥自動開啟泄氣，防止電池鼓脹或爆炸 ；
² 隔膜采用耐高溫陶瓷涂布技術，防止由枝晶或電池遭沖擊時造成的內部短路，高溫時切斷鋰離子傳輸通道。
² 內置正極保險絲（即正極通過熔絲與外殼相連），當電池短路或過充電等意外時，內置正極保險絲熔斷，起保護作用；
² 負極具有過充電的保護裝置OSD，過充電等濫用情況下，單體內部氣壓上升，誘發(fā)OSD變形，充電電流迂回至殼體回路，促使正極保險絲熔斷，切斷充電回路；
² 正極性鋁質方形外殼，具有良好的導熱散熱性能，又能阻止表面腐蝕，在長期使用時避免電解質的泄漏；
² 殼體內置放針刺保護層（NSD），當外殼被尖銳硬物刺穿時，NSD層提前與殼體形成回路，降低電芯短路風險。
² 回路斷路器可避免電池組因外部短路造成的損害。
2．優(yōu)異的電化學性能
循環(huán)壽命長、耐受性強，良好的高低溫性能；
² 圓形電芯設計，極高的電解液量和電解液保持率（相比較軟包電池），確保單體電芯在25℃下，@0.5C1C、DOD100%、 EOL80%循環(huán)次數高于4000次，同款產品已大批量應用在電動車領域，其性能也獲得多家車企的驗證，該產品儲能領域應用，建議放電倍率在0.5C以下，預期其循環(huán)壽命遠高于6000次。
3．剩余容量無瞬間跌落特性
EOL低于50%，放電性能仍能預測；
圓形電芯設計極高的電解液保持率，電池生命周期內不存在電解液的干涸（與軟包電池相比），即使容量衰減到50%，剩余容量不會出現(xiàn)"瞬間跌落"現(xiàn)象。意味著更長的資產利用率和更高的投資回報率。
4．系統(tǒng)適用性強
圓形鋁殼電芯、標準化模組、通用型機架設計，便于規(guī)�；a組裝，靈活的系統(tǒng)組合，可滿足各種定制化需要；
² 寬廣的系統(tǒng)電壓范圍，通過不同的串聯(lián)組合可提供不同電壓等級的電池系統(tǒng)。
² 寬廣的系統(tǒng)容量范圍，通用型機架式并聯(lián)組合可提供容量多樣式電池系統(tǒng)�？梢杂袔资叩綆渍椎姆秶┻x擇。
5．系統(tǒng)易于安裝、維護
系統(tǒng)部件模塊化設計，標準機架安裝，全部接線端子前端設計，易于安裝維護。
磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)參數
|
序 號 |
項 目 |
參 數 及 要 求 |
|
|
1 |
電池信息 |
電池規(guī)格型號 |
50V100Ah |
|
2 |
標稱容量 |
100Ah |
|
|
3 |
電池模塊標稱電壓 |
50V |
|
|
4 |
單體電池標稱電壓 |
3.2V |
|
|
5 |
電池模塊的單體組合方式 |
16串 |
|
|
6 |
電池模塊重量（kg） |
≈65 |
|
|
7 |
充電參數 |
最大充電電流（A） |
50 |
|
8 |
電池模塊充電電壓范圍（V） |
40～58.4 |
|
|
9 |
電池模塊充電截止電壓 |
58.4V |
|
|
10 |
標準充電方法 |
20A均充至58.4V-58.4V浮充 |
|
|
11 |
電池模塊充電時間 |
5~6h（20A） |
|
|
12 |
放電參數 |
最大放電電流（A） |
100 |
|
13 |
電池模塊放電電壓范圍（V） |
40～58.4 |
|
|
14 |
電池模塊放電截止電壓 |
40V |
|
|
15 |
單體電池放電截止電壓 |
2.5V |
|
|
16 |
短路保護參數 |
短路保護電流(A) |
250A |
|
17 |
短路保護延遲時間(us) |
500 |
|
|
18 |
短路保護恢復方式 |
連接充電器 |
|
|
19 |
自耗及休眠參數 |
工作時電路內部消耗(mA) |
≤70 |
|
20 |
休眠時內部消耗(uA) |
≤2000 |
|
|
21 |
外殼 |
外殼材質 |
鍍鋅鋼板,表面噴塑 |
|
22 |
電池組 外形尺寸 |
高度（mm） |
175 |
|
23 |
寬度（mm） |
482(帶掛耳總寬度)，440（箱體） |
|
|
24 |
長度（mm） |
593（箱體深度） |
|
|
25 |
機箱尺寸 |
長*寬*高 |
600*620*890mm |
|
26 |
設備重量 |
|
150KG （含電池） |
|
27 |
數據測量精度 |
電壓(mV) |
5 |
|
28 |
電流（mA） |
100 |
|
|
29 |
溫度（℃） |
1 |
|
|
30 |
容量（mAh） |
100 |
|
|
31 |
工作及存貯 |
工作溫度 |
充電：0～45℃；放電：-20～60℃ |
|
32 |
存貯溫度 |
-10～35℃ |
|
|
33 |
相對濕度 |
5%～85% |
|
|
34 |
管理系統(tǒng)（BMS） |
管理系統(tǒng)功能 |
單體電壓管理、總電壓管理、充放電溫度管理、充放電流管理、電池均衡管理、過充保護、過放保護、過溫保護、過流保護、短路保護等。 |
BMS介紹
磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)的BMS系統(tǒng)分三級管理，分別為托盤BMS(Tray BMS)、機柜BMS (Rack BMS)、系統(tǒng)BMS(SBstem BMS),每級BMS主要功能如下：
a)Tray BMS (TBMS，托盤級，控制20個單體電芯，內置在模組內) : 監(jiān)測單體電芯的電壓、溫度和單個托盤的總電壓， 并通過CAN協(xié)議向上級BMS實時傳遞以上信息，能夠控制單體電芯的電壓均衡性。
b)Rack BMS (RBMS，機架級，控制10個或多個TBMS，內置在開關盒內)： 檢測整組電池的總電壓、總電流，并通過CAN協(xié)議向上級BMS實時傳遞以上信息。 能夠顯示電池充放電時容量、健康狀態(tài)，對功率的預測、內阻的計算�？刂评^電開關和盤級單元電壓的均衡性。
c)SBstem BMS (SBMS,系統(tǒng)級，最多控制48個RBMS)： 收集下級RBMS信息，能夠實時對電池剩余容量、健康狀況進行預估，功率的預測、內阻的計算。通過RS-485或Modbus-TCP/IP 的方式與上位和外部系統(tǒng)進行通信。
d)每級BMS實現(xiàn)功能如下
|
功能 |
SBstem BMS |
Rack BMS |
Tray BMS |
|
|
檢測 |
Rack 電壓/電流 |
- |
○ |
- |
|
Cell 電壓/溫度 |
- |
- |
○ |
|
|
Module 電壓 |
- |
- |
○ |
|
|
計算 |
容量估計 |
○ |
○ |
- |
|
健康狀況估計 |
○ |
○ |
- |
|
|
功率預測 |
○ |
○ |
- |
|
|
電阻計算 |
○ |
○ |
- |
|
|
控制 |
風扇控制 |
- |
- |
○ |
|
開關控制 |
- |
○ |
- |
|
|
電壓平衡 |
- |
○ |
○ |
|
|
通信 |
CAN |
○ |
○ |
○ |
|
RS-485 or Modbus-TCP/IP |
○ |
- |
- |
|
4.3 PVS-4M匯流箱性能介紹
為了減少光伏陣列到直流變換器之間的連接線，方便維護，提高系統(tǒng)的可靠性，需要光伏陣列與直流變換器之間配置光伏陣列匯流箱。
本項目使用的匯流箱為我公司自主研發(fā)設備，已在多個電站運用，效果極佳，光伏陣列匯流箱型號為PVS-4M。光伏組串輸入路數為4路：
(1)該匯流箱具有以下特點：
² 冷軋鋼板，防護等級IP65，滿足室外安裝的要求，可直接掛在電池支架上；
² 可同時接入4路光伏組串，每路光伏組串的最大開路電壓可達DC1000V；
² 每路光伏組串輸入回路的正負極都配置高壓直流熔絲，其耐壓值可達DC1000V，額定電流為15A；
² 直流匯流輸出的正極對地、負極對地、正負極之間配有光伏專用防雷器；
² 直流匯流的輸出端配有可分斷的直流斷路器；
² 防雷器失效報警；
² 直流拉弧檢測及切斷輸出功能。
五、監(jiān)控及通訊裝置
系統(tǒng)配置1 套監(jiān)控裝置，配置光伏并網系統(tǒng)專用網絡版監(jiān)測軟件，采用 USB2.0 或 Wifi通訊方式，可以連續(xù)每天 24 小時對所有的系統(tǒng)運行狀態(tài)和數據進行監(jiān)測。
5.1 監(jiān)控軟件功能
² 實時顯示電站的當前發(fā)電總功率、日總發(fā)電量、累計總發(fā)電量、累計CO2 總減排量以及每天發(fā)電功率曲線圖；
² 可查看運行參數，主要包括：
a. 直流電壓
b. 直流電流
c. 交流電壓
d. 交流電流
e. 逆變器機內溫度
f. 時鐘
g. 頻率
h. 當前發(fā)電功率
i. 日發(fā)電量
j. 累計發(fā)電量
k. 累計CO2 減排量
l. 每天發(fā)電功率曲線圖
² 監(jiān)控所有設備的運行狀態(tài)，采用聲光報警方式提示設備出現(xiàn)故障，可查看故障原因及故障時間，監(jiān)控的故障信息至少因包括以下內容：
a. 電網電壓過高
b. 電網電壓過低
c. 電網頻率過高
d. 電網頻率過低
e. 直流電壓過高
f. 逆變器過載
g. 逆變器過熱
h. 逆變器短路
i. 通訊失敗
² 監(jiān)控軟件具有集成環(huán)境監(jiān)測功能，能實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測功能，主要包括日照強度、風速、風向、和溫度等參量。
² 可每隔5 分鐘存儲一次電站所有運行數據，包括環(huán)境數據。故障數據需要實時存儲。
² 能夠分別以日、月、年為單位記錄和存儲數據、運行事件、警告、故障信息等。
² 可以連續(xù)存儲20 年以上的電站所有的運行數據和所有的故障紀錄。
² 可通過監(jiān)控軟件對逆變器進行控制，可以以電子表格的形式存儲運行數據，并可以圖表的形式顯示電站的運行情況。
² BMS系統(tǒng)終端可查看數據信息內容單體電壓管理、總電壓管理、充放電溫度管理、充放電流管理、電池均衡管理、過充保護、過放保護、過溫保護、過流保護、短路保護等。
5.2 監(jiān)控系統(tǒng)介紹
系統(tǒng)所采用的逆變器配置Wifi卡，PMB能保存?zhèn)鞲衅鞯乃兄匾獢祿�。同時配備RS485、RS232、USB和以太網標準接口�？梢赃x擇使用wifi和USB2.0免費的監(jiān)控軟件能夠通過電腦及移動終端清晰直觀的查看輸出數據，您可以在任何時候查看光伏電站的太陽能產量和公共電網的供電量情況。
² 數據采集和控制
（1）逆變器監(jiān)控
采集的基礎數據：當前總功率、發(fā)電量、二氧化碳減排量、直流電壓、直流電流、直流功率、交流電壓、電流、逆變器機內溫度等。
（2）光伏陣列監(jiān)控
采集的基礎數據有高度角、方位角、運行狀態(tài)、報警數據。
（3）氣象監(jiān)測儀監(jiān)控
采集的基礎數據有環(huán)境溫度 、光照強度、風速、風向等。
²統(tǒng)一的設備維護管理
軟件平臺提供監(jiān)控設備使用狀況功能，顯示逆變器等設備的運轉情況、電流和電壓、設備的故障信息，提供自動報警顯示并存儲，并且對重要儀表統(tǒng)一管理，提示維修人員及時更換備件、及時維護，延長儀表的使用壽命。
²數據存儲和顯示
調度中心負責實時采集重要參量并進行定期存儲，操作員可查詢歷史數據庫的數據，并且以報表和曲線、棒圖等形式的展示，同時可以打印數據，為技術員分析系統(tǒng)運行狀況提供科學的依據。
²系統(tǒng)報警與告警通知
當系統(tǒng)任何節(jié)點、任務模塊出現(xiàn)故障或異常，在處理系統(tǒng)實時的或歷史的數據過程中發(fā)現(xiàn)異常、故障時，系統(tǒng)自動給出各種報警提示，包含預設的語音報警、報警簡報窗口顯示、報警總表顯示、報警即時打印、報警畫面、圖元變色等。
系統(tǒng)產生的報警信息保存，包括告警時間、站點信息、告警類別、告警描述等。同時可以按時間、地域信息、報警類別、描述等做復雜的關鍵字組合查詢和進行復雜的統(tǒng)計。
告警通知向使用者提供故障設備的告警以及設備在故障前的預警功能。
（5）實驗室智慧用電安全控制系統(tǒng)功能要求
智能電源管理系統(tǒng)具有過溫、短路、過流、過壓、欠壓、失壓、功率限定7大保護功能；電源具有一鍵鎖定功能，處理故障時，防止漏電保護器合閘，造成觸電危險；電源具有故障鎖定功能，發(fā)生故障導致跳閘時，不能人為上電，只能通過遠程清除故障后，才能上電成功；能通過無線4G和有線以太網與手機APP和PC端云平臺通訊，沒有網絡的情況下，教室整套智能電源管理系統(tǒng)可離線獨立運行。
1、智能終端：智能電源管理系統(tǒng)以32位ARM為核心，采用4.3寸彩色觸摸屏為人機交互界面，實時監(jiān)控設備運行情況，提供Zigbee、CAN等多種通信模式，具備語音播報功能。能實時監(jiān)測三相電壓、電流、功率，功率因數、頻率、電能等參數，液晶觸摸屏監(jiān)測數值。能監(jiān)控實驗室電源的故障類型和故障次數；設備時間管理包含年月日時間的顯示；用戶通過刷卡方式請求開啟設備，PC端進行授權之后，設備可啟動使用，PC端可分時預約設備的啟動和停止！
2、手機APP：用電狀態(tài)界面實時顯示當前電壓、電流、有無功功率、電能、設備溫度、漏電電流值等；用電數據界面能智能查找近2年用電數據，設置界面能設置限定電能值、負載值、設備超溫值、過欠壓值、過欠壓恢復時間值等。后臺查看報警日志、操作日志、故障日志等�？刂疲嚎稍谖⑿判〕绦蛑羞h程控制智能開關的通斷。
3、PC端軟件：每個設備狀態(tài)信息顯示，具有多個子界面，具有故障分析，用電能效分析、集中管理、個人中心資料管理、用戶報警定位跟蹤與信息統(tǒng)計；具有管理員信息修改與權限管理等功能�？梢绘I開啟和關閉所有設備，可單獨控制每臺設備的開關！
4、后臺系統(tǒng)：包含賬號管理、設備管理、報修管理、用戶管理，設備管理：
①、包含監(jiān)控管理：實時視頻監(jiān)控每個教室，可一鍵預覽所有設備的在線和運行情況，分析設備使用率及運行時間！
②、包含設備節(jié)點：可顯示設備所在位置、編碼名稱、掛載情況、用戶編輯、用戶查詢等。報修管理：用戶可進行遠程報修，反應設備故障信息，編輯報修情況，后臺可進行遠程維護，及時跟進，以有效解決用戶設備維護。用戶管理：可連通手機號，對賬戶進行一對一的安全加密，實名認證，防止賬戶泄密、防盜，現(xiàn)場數據連接云平臺后臺數據庫管理。
現(xiàn)場需對功能逐一演示，提供有效、權威的證明文件，證實該產品的可靠、安全、先進性。
（6）分布式光伏仿真規(guī)劃軟件
一、概述：
基于Unity3D軟件，使用C#語言進行開發(fā)，采用My Sql作為后臺數據庫，通過FTP協(xié)議與數據庫進行通信。軟件使用者通過使用光伏、風力、地熱、生物質4種能源設計多能互補方案，完成區(qū)域能源的供能結構改造方案設計，并結合區(qū)域的氣候數據，模擬區(qū)域內實時能耗與供能數據，從而優(yōu)化出合理的能源結構。
二、用戶管理功能：
1.注冊：支持學生或教師按照學校名稱和手機號碼注冊用戶
2.登錄：支持學生或教師根據手機號碼或用戶名登錄系統(tǒng)。
3.找回密碼：支持學生或教師根據手機號碼找回密碼
4.權限管理：支持主用戶添加或刪除子用戶
5.用戶信息管理：支持用戶信息查看，包括用戶名、學校、真實姓名、學號、上級用戶等
6.異地登錄：同一個賬號24小時內只能在同一臺電腦上登錄，無法在其他電腦上登錄。
三、組件數據庫
1.支持查看市面上超過15家光伏組件廠商的實際數據
2.涵蓋了至少500種規(guī)格型號的光伏組件數據。
3.每種光伏組件的型號常規(guī)參數均可查看：價格、功率、組件類型、峰值電壓、開路電壓、最大允許電壓、電壓溫度系數、峰值電流、短路電流、電流溫度系數、光電轉化效率、長度、重量等
四、逆變器數據庫
1.支持查看市面上超過6家逆變器廠商的實際數據。
2.涵蓋了至少40種規(guī)格型號的逆變器數據。
3.每種型號的逆變器常規(guī)參數均可查看：價格、最大直流輸入、額定交流輸出、最大效率、歐洲效率、最小電壓、mppt電壓、MPPT數量、最大直流電壓、最大直流電流、尺寸、重量等。
五、氣象數據庫
1.支持查看全國超過32個城市的模擬地圖氣候數據。
2.支持查看2013-2016年的精確到天的模擬地圖氣候數據，可自由設置日期進行查看。
3.每個城市的氣候數據均可查看：平均氣溫、最高最低氣溫、濕度、降水量、輻照量、氣壓、風速、土地濕度攝氏度等。
六、3D地圖功能
6.1 模型
支持教師通過3D地圖上的模擬能耗布置相應學習任務，同時可以修改多種參數以最大化的適應不同實際情況，最后可以根據學生完成情況進行相應的評分。
1.根據項目及學習任務需要規(guī)劃設計的區(qū)域面積大小，選擇對應面積以及地形相似度高的區(qū)域，并定期更新可用的區(qū)域3d地圖
2.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地圖模型、山川、河流與樹木；
3.支持修改光伏發(fā)電的相關評分參數：整機效率、最佳傾角、除組件和逆變器以外的其他成本參數等。
4.支持修改風力發(fā)電的相關評分參數：整機效率、風力波動（自定義風速的每小時波動數據以體現(xiàn)出風力發(fā)電機組隨著每小時風速數據的變化，發(fā)電量在1天24小時內隨機波動的特點；）
5.支持修改地熱能的相關評分參數：換熱能力、熱協(xié)調參數、成本單價
6.支持修改生物質能的相關評分參數：生物質年供應、整機效率、生物質殘余物平均能源折算系數、生物質平均谷草比系數、生物質殘余物能源利用可獲得系數、建設成本、燃料成本、運維成本等。同時可自動根據公司計算得出每年最大可建設的電站功率作為評分準則。
（最大生物質電站功率=年供應量*1000*平均能源折算系數*谷草比系數*殘余物能源利用可獲得系數/ 3600/365/24）
7.設計區(qū)域內的5種用能建筑模型（底層住宅、交通樞紐、酒店、小高層、寫字樓），通過設置每個建筑模型的最大功率、制冷制熱能耗占比、每小時實際用電系數、日能耗時長，可以獲得區(qū)域內建筑每小時、每天、全年的耗電情況以及制冷制熱能耗需求；
8.可選擇全國任意地區(qū)（精確城市）、任意氣候時段作為區(qū)域能源模擬的目標區(qū)域，通過對比數據庫可以得出當地經緯度、光伏組件全年最高、最低工作溫度，并可以自動計算最大、最小電壓、最大開路電壓、最大直流電流等數據
9.可以自行比較同一模型不同規(guī)劃方案的優(yōu)劣，通過比較傾角偏差、組件逆變器功率比、間距誤差、逆變器數量、生物質電站容量、淺層地熱容量、風力電站布局、外部電力輸入、外部電力波動、建設總成本等，可以對同一模型下的方案進行自動評分
10.命名：教師可以自行命名模型的名字
11.刪除：教師可以對模型進行刪除操作
6.2 方案
支持學生通過設置3D地圖上的各種能源搭配的方案來解答教師給出的學習任務，并給出相應的數據報表
1.在3d地圖上，根據模擬的每小時用能數據，合理布局"光伏發(fā)電""風力發(fā)電""生物質發(fā)電""淺層地熱設施"設置各種產能模塊的產能參數，滿足區(qū)域用能需求，以完成需求側區(qū)域能源規(guī)劃方案的設計；
2.使用光伏、風力、生物質、地熱4種新能源并結合外部電力輸入以進行能源供應模擬并能自動計算產能。
3.根據設施地區(qū)經緯度與氣候參數，通過選擇不同型號規(guī)格的逆變器與光伏組件，來完成光伏組件方陣的設計，主要包含參數有：方陣行數、方陣列數、組件安裝方式設計、傾角設計、逆變器數量、組件間距設計、組串串并聯(lián)的數量等完成區(qū)域光伏電站設置
4.根據每小時的用電情況，實現(xiàn)戶式/小型分布式光伏電站的模擬設計，并根據所選光伏組件與逆變器估算該電站的建設成本以及模擬該分布式電站與負載的合并運行情況
5.可設置不同容量大小的風機，模擬風力發(fā)電功率
6.根據模擬時段內的氣溫數據，判斷當日是否存在制冷制熱需求，并根據當日的冷熱程度模擬制冷制熱能耗情況。
7.模擬淺層地熱換熱能力與埋管面積的關系；同時學生根據模擬數據需要，設置生物質能建設所需面具，以滿足模擬建筑制冷制熱能耗需求；
8.學習生物質發(fā)電過程中，通過生物質能電站的一系列參數，強化學生對于生物質能轉化公式學習。（最大生物質電站功率=年供應量*1000*平均能源折算系數*谷草比系數*殘余物能源利用可獲得系數/ 3600/365/24）
9.模擬白天時段，光伏發(fā)電設施每小時發(fā)電數據，體現(xiàn)出白天每小時光伏發(fā)電量隨光照強度變化、夜晚光伏沒有發(fā)電的量的特點；
10.根據逆變器、光伏組件的價格，風機機組價格，地熱電站價格，生物質電站價格對所設計的多能互補方案的建設總成本自動統(tǒng)計
11.在初始化并部署完成后，展示整個區(qū)域能源狀態(tài)，并根據預設值進行計算和輸出，根據輸出結果形成各類報表。包括總數據和日數據；
12.能源數據報表中，通過模擬時間過程，以及設計好的方案，可以顯示各種能源的產能情況，包括：總產能、光伏發(fā)電量、風力發(fā)電量、淺層地熱能量、生物質能發(fā)電量以及外部電力輸入等。
13.根據用能模塊預設的用能參數，模擬計算出用能情況實時曲線與各類產能設施的產能占比，并同步圖表顯示，包括總能耗、一般能耗、制冷制熱能耗等，有助于學生進行相應能源的設計配比。
14.命名：學生可自行對設計方案進行命名或重命名
15.刪除：教師或學生可刪除方案
七、其他
1.小工具：
光伏陣列間距計算器：可通過計算器自動計算出最佳傾角下的方陣最佳間距。涵蓋了全國32個城市�？刹樵兊臄祿校航浘暥�、不同光伏陣列傾角下的日平均輻射、年度總太陽輻射等。同時根據選擇的組件尺寸，根據傾角自動計算出方陣最佳間距。
2.參考計算公示：D=0.707H/tan[arcsin(0.648cosα-0.399sinα）]
（7）新能源教學系統(tǒng)仿真軟件（具有軟件著作權）
一、多媒體教學軟件概述
1、通過該軟件可以系統(tǒng)性學習太陽能光伏硅材料、電池片、光伏組件、光伏組件附屬材料、光伏應用產品等全部系列光伏知識內容。
2、配備文字與動畫展示并介紹從原材料至成品包括中間環(huán)節(jié)加工工藝等與使用方法。
3、多媒體系統(tǒng)自帶語音講解，圖、文、聲并茂展示講解、與系統(tǒng)所述文字同步播放，幫助教師對光伏發(fā)電課程教案的快速編寫，提高學生對新能源專業(yè)知識快速掌握和快速學習。
4、多媒體軟件組成
(1)太陽能光伏硅材料講解與展示系統(tǒng)
主要功能
1、可以展示各種太陽能光伏電池使用的硅材料實物；
2、配備文字與動畫展示各種材料的生產工藝與使用方法
3、目錄（約11課時）
² 光伏硅產品基本情況介紹
² 硅單質性質：包括硅的物理性質、化學性質、硅的分類與應用
² 硅化合物性質：包括二氧化硅、一氧化硅、硅的鹵化物、三氯氫硅、硅烷等
² 硅的生長原理及定型
² 硅的提純方法：包括化學提純與物理提純方法
² 多晶硅的制備及其缺陷和雜質：包括冶金硅級制備、高純多晶硅制備、鑄造多晶硅制備
² 單晶硅的制備及其缺陷和雜質：包括單晶硅生長、單晶硅的雜質與缺陷
² 單晶硅與多晶硅加工方法
² 硅薄膜材料：包括非晶硅薄膜材料、多晶硅薄膜材料
² 硅材料的測試與分析方法：包括導電型號測量、電阻率測量、少子壽命測量、霍爾系數的測定、遷移率的測量、化學性能分析、晶體結構分析等
² 硅材料測試與分析依據標準（GB標準、UL標準、IEC標準、SEMI標準）
(2)太陽能光伏電池片講解與展示系統(tǒng)
主要功能
1、可以展示各種太陽能光伏電池片；
2、配備文字與動畫展示各種電池片的生產工藝與使用方法
3、目錄（約9課時）
Ø 太陽能電池片基本情況介紹
Ø 太陽能電池片基本結構分析
Ø 太陽能電池片分類
Ø 晶體硅太陽能電池片生產工藝：包括生產方法與生產設備介紹
Ø 晶體硅太陽能電池片生產主要原材料
Ø 太陽能電池片測試技術與方法：包括測試方法與測試設備介紹
Ø 太陽能電池片測試依據標準
(3)太陽能光伏組件講解與展示系統(tǒng)
1、可以展示各種太陽能光伏光伏組件；
2、配備文字與動畫展示各種光伏組件的生產工藝與使用方法
3、目錄（約10課時）
² 太陽能電池組件基本介紹
² 太陽能電池組件的分類及各種組件的優(yōu)缺點
² 太陽能電池組件的生產工藝介紹及相關設備
² 太陽電池組件的評定標準
² 太陽能電池組件的測試方法與測試設備
² 太陽能電池組件的發(fā)展方向
(4)太陽能光伏組件附屬材料講解與展示系統(tǒng)
主要功能
1、可以展示各種太陽能光伏光伏組件附屬材料；
2、配備文字與動畫展示各種光伏組件附屬材料的生產工藝與使用方法
3、目錄（約7課時）
² 太陽能組件附屬設施情況介紹
² 太陽能組件對鋼化玻璃的具體要求
² 太陽能組件對支架鋁型材的具體要求
² 太陽能組件對EVA封膠的具體要求
² 太陽能組件對TPT背板的具體要求
² 太陽能組件附屬設施檢測方法
² 太陽能組件附屬設施測試標準
* 二、展示與講解內容目錄（圖、文、聲并茂）：
2.1 太陽能光伏應用產品講解與展示系統(tǒng)（約5課時）
2.1.1 太陽能發(fā)電系統(tǒng)：
2.1.2 家用太陽能發(fā)電機直流系統(tǒng)多媒體電視機
2.1.3 太陽能便攜電源：
2.1.4 太陽能殺蟲燈
2.1.5 太陽能警示燈
2.1.6 太陽能野營燈
2.2 太陽能光伏發(fā)電基本原理
2.3 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)組成部分介紹
2.4 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設計方法
2.5 太陽能光伏電站施工建設方法
2.5.1、項目前期考察
2.5.2、項目建設前期資料及批復文件
第一階段：可研階段
第二階段：獲得省級/市級相關部門的批復文件
第三階段：獲得開工許可
2.5.3、項目施工圖設計
2.5.4、項目實施建設
2.5.5、帶電前的必備條件
2.6太陽能光伏并網電站介紹
2.6.1、光伏并網電站簡要描述
2.6.2、光伏并網電站設備組成
2.6.2、光伏并網電站設備功能
2.7 家用型太陽能電站建設方案
2.7.1、項目概述
2.7.2、方案設計 （附詳細方案設計）
（一）用戶負載信息
（二）系統(tǒng)方案設計
（三）效益計算：
2.8 逆變器基本原理介紹
2.9 控制器基本原理介紹
主要作用：
在小型光伏系統(tǒng)中，用來保護蓄電池；在大中型系統(tǒng)中，起平衡光伏系統(tǒng)能量、保護蓄電池及整個系統(tǒng)正常運行等；
光伏控制器應具有以下功能：
①防止蓄電池過充電和過放電，延長蓄電池壽命；
②防 止太陽能電池板或電池方陣、蓄電池極性接反；
③防止負載、控制器、逆變器和其他設備內部短路；
④具有防雷擊引起的擊穿保護；
⑤具有溫度補償的功能
⑥顯示光伏發(fā)電系統(tǒng)的各種工作狀態(tài)，包括：蓄電池（組）電壓、負載狀態(tài)、電池方陣工作狀態(tài)、輔助電源狀態(tài)、環(huán)境溫度狀態(tài)、故障報警等。
(1) 光伏控制器按電路方式的不同，可分為并聯(lián)型、串聯(lián)型、脈寬調制型、多路控制型等；
(2) 按組件輸入功率分：小功率型、 中功率型、大功率型及專用控制器（如草坪燈控制器）等；
光伏控制器性能特點：
1.小功率光伏控制器
v 控制器的主要開關器件；
v 運用脈沖寬度調制（PWM)控制技術；
v 具有單路、雙路負載輸出和多種工作模式；
v 具有多種保護功能；
v 系統(tǒng)工作狀況、蓄電池的剩余電量等的變化；
v 具有溫度補償功能
2、中功率光伏控制器
v 負載電流大于15A的控制器為中功率控制器。
v 系統(tǒng)狀態(tài)顯示；
v 可編程設定負載的控制方式；
v 多種保護功能；
v 浮充電壓的溫度補償功能；
v 具有快速充電功能；
v 普通充放電工作模式、光控開/關、光控開/時控關工作模式
3、大功率光伏控制器
v 大功率光伏控制器采用微電腦芯片控制系統(tǒng)，控制功能更強，可實現(xiàn)復雜過程控制。
光伏控制器主要技術參數：
系統(tǒng)電壓、最大充電電流、太陽電池方陣輸入路數、電路自身損耗、充滿斷開或過壓關斷電壓（HVD) 、欠壓斷開或欠壓關斷電壓（LVD)、蓄電池充電浮充電壓、溫度補償、使用或工作環(huán)境溫度范圍、其他保護功能
控制器的額定負載電流：
即控制器輸出到直流負載或逆變器的直流輸出電流。該數據要滿足負載或逆變器的 輸入要求。
六、環(huán)境監(jiān)測儀
本系統(tǒng)配置 1套環(huán)境監(jiān)測儀(如下圖所示)，用來監(jiān)測現(xiàn)場的環(huán)境情況：
該裝置由風速傳感器、風向傳感器、日照輻射表、測溫探頭、控制盒及支架組成，適用于氣象、軍事、航空、海港、環(huán)保、工業(yè)、農業(yè)、交通等部門測量水平風參量及太陽輻射能量的測量�？蓽y量環(huán)境溫度、風速、風向和輻射強度等參量，其 RS485 通訊接口可接入并網監(jiān)控裝置的監(jiān)測系統(tǒng)，實時記錄環(huán)境數據。
七、主要教學實訓內容
7.1 光伏能量變換實驗
實驗1、光伏陣列單元組成原理
實驗2、太陽能光電池能量轉換組合原理
實驗3、陣列電池最大功率跟蹤器原理
實驗4、陣列匯流與防雷接地原理
實驗5、陣列結構件組合安裝原理
實驗6、在不同天氣和日照強度下光強度對光伏轉換效率的影響實驗
實驗7、在不同季節(jié)環(huán)境溫度變換下對光伏能量轉換的影響實驗
7.2 光伏儲能系統(tǒng)應用與教學
實驗1、光伏儲能發(fā)電系統(tǒng)原理結構分析
實驗2、光儲系統(tǒng)匯流、防雷原理學習與實踐
實驗3、鋰電池組在光儲系統(tǒng)中的應用與電能管理
實驗4、（BMS）鋰電池組管理系統(tǒng)在光儲系統(tǒng)中的應用
實驗5、（EMS）能量管理系統(tǒng)在光儲系統(tǒng)的應用與重要性
實驗6、（EMS）能量管理系統(tǒng)在中小型微電網系統(tǒng)中的應用
實驗7、直流變換器在光儲系統(tǒng)的應用與重要性
實驗8、儲能逆變器的原理分析
實驗9、儲能逆變器與普通逆變器應用比較
實驗10、光儲微網系統(tǒng)在無電地區(qū)、海島應用及設計
實驗11、光儲微網系統(tǒng)在多能互補、自發(fā)自用等聯(lián)網型微電網中的應用
八、系統(tǒng)基本配置表
|
序號 |
名 稱 |
型 號 |
數量 |
單位 |
備 注 |
|
1 |
光伏儲能發(fā)電系統(tǒng)控制柜 |
SB-XNY02 |
1 |
臺 |
|
|
2 |
250W太陽能電池板 |
ZM250 |
20 |
塊 |
和上套系統(tǒng)共用 |
|
3 |
光伏儲能逆變器 |
SB4850D-ES |
1 |
臺 |
|
|
4 |
Ezconverter 通訊模塊 |
|
1 |
臺 |
|
|
5 |
48V200Ah磷酸鐵鋰+電池系統(tǒng)柜(包含BMS，電芯，連接線纜和安裝配件) |
4臺48V50Ah磷酸鐵鋰電池家庭儲能系統(tǒng)US2000和一臺儲能機柜T-300 |
1 |
組 |
|
|
6 |
儲能機柜 |
T-300尺寸：600(w)*890(h)*620(d) |
1 |
套 |
|
|
7 |
光伏匯流箱 |
|
1 |
臺 |
|
|
8 |
風速風向儀 （可選） |
環(huán)境監(jiān)測 |
1 |
臺 |
|
|
9 |
電線、電纜 |
|
1 |
套 |
|
|
10 |
單項電子電能表 |
DDS607 |
1 |
臺 |
|
|
11 |
光伏專用雙向計量電度表 |
上/下行 |
1 |
臺 |
|
|
12 |
計算機 （可選或自配） |
|
1 |
臺 |
|
|
13 |
監(jiān)控軟件（上位機） |
|
1 |
套 |
|
|
14 |
使用手冊 |
|
1 |
本 |
|
