中煤職業技術學院-TW-SNY52B分布式光伏工程實訓係統 

一、設備概述 

該實訓係統能夠使學生掌握風光互補的發電原理、發電裝置安裝、係統設計、係統聯調、能源信息與互聯、故障排除、情景分析以及職業素養等方麵的團隊協作能力。在緊貼新能源產業發展與需求的同時，培養新能源產業發展技術型人才需求，推動各高職院校開展專業建設，展示相關教學改革和實踐成果。 

風光互補發電實訓係統主要由光伏模擬裝置、光伏充放電係統、風力模擬裝置、風力充放電係統、逆變與負載係統、監控係統組成。 

二、係統組成 

風光互補發電實訓係統主要由光伏模擬裝置、光伏充放電係統、風力模擬裝置、風力充放電係統、逆變與負載係統、監控係統組成。風光互補發電實訓係統采用獨立網孔麵板結構、模塊化結構設計，各裝置和係統既可以獨立運行，也可以組成光伏發電實訓係統、風力發電實訓係統或風光互補發電實訓係統。 

2.1光伏模擬裝置的組成 

光伏模擬與跟蹤裝置主要由光伏電池組件、投射燈、光線傳感器、光線傳感器控製盒、水平方向和俯仰方向運動機構、擺杆、擺杆減速箱、擺杆支架、單相交流電動機、電容器、直流電動機、接近開關、微動開關、底座支架等設備與器件組成，如圖1-1所示 

圖1-1 

2.2光伏供電係統 

光伏供電係統主要由輔助電源控製單元、光伏輸出顯示單元、光伏跟蹤控製單元、光伏彙流單元、控製器模塊、接口單元、西門子PLC、繼電器組、接線端子、蓄電池組、功率可調電阻、斷路器、5V輔助開關電源、網孔麵板、線槽、鋁型材等組成。如圖1-2所示。 

圖1-2

2.3風力模擬裝置的組成 

風力供電裝置主要由葉片、輪轂、發電機、機艙、尾舵、側風偏航機械傳動機構、直流電動機、塔架和基礎、測速儀、測速儀支架、軸流風機、軸流風機支架、軸流風機框罩、單相交流電動機、電容器、風場運動機構箱、護欄、連杆、滾輪、萬向輪、微動開關和接近開關等設備與器件組成，如圖1-3所示。 

圖1-3 

2.4風力供電係統 

風力供電係統主要由輔助電源控製單元、風機輸出顯示單元、組態觸摸屏、風力模擬控製單元、接口單元、西門子PLC、變頻器、繼電器組、接線端子、功率可調電阻、斷路器、網孔麵板、線槽、鋁型材等組成。如圖1-4所示。 

圖1-4 

2.5逆變與負載係統 

逆變與負載係統主要由控製器輸出單元、逆變輸出顯示單元、逆變器、變頻器、三相交流電機、12V直流風扇、12V LED燈、警示燈、接線排、三孔插座、斷路器、網孔麵板、線槽、鋁型材等組成。如圖1-5所示。 

圖1-5

2.6監控係統組成 

監控係統主要由計算機、監控軟件組成，如圖1-6所示。監控軟件是基於C#編程軟件開發，通過計算機串口進行遠程通訊，實時監測風光互補發用電信息及環境信息並可進行曲線觀測，光伏跟蹤可通過監控軟件與PLC進行通訊，實現遠程跟蹤控製。監控係統定時將數據存儲到SQLite嵌入式數據庫中，方便對曆史數據的記錄、查詢和報表生成及打印。 

監控軟件登陸界麵如圖1-6所示，第一次登陸請點擊“注冊”按鈕，在注冊用戶界麵裏填入默認密碼並注冊新用戶。在登陸界麵填寫用戶名和密碼後，點擊“登陸”按鈕即可進入監控界麵。 

係統登陸後進入監控軟件主界麵，如圖1-7所示。在主界麵裏有係統監測的信息和曲線觀測窗口。 

係統登陸後需要先設置通訊端口，點擊菜單欄“端口管理”->“串口設置”，打開通訊端口設置對話窗，如圖1-8所示，其中“儀表端口”是與組態觸摸屏連結的串口，“PLC端口”是與光伏跟蹤控製的PLC端口0進行連結的端口。正確設置後點擊“確定”即可。 

在主界麵中點擊菜單欄“端口管理”->“打開串口”，正常連結後通訊狀態顯示為“正常通訊”。 

2.7遠程跟蹤控製 

在主界麵菜單欄點擊“跟蹤控製”按鈕，進入遠程光伏跟蹤控製界麵，如圖1-9所示。 

曆史報表查詢 

在主界麵菜單欄點擊“曆史數據”->“查詢”按鈕，進入曆史報表數據查詢窗口，如圖1-10所示。選擇查詢的起始時間和結束時間，即可查詢該區間的曆史數據，還可將曆史數據存儲為EXCEL報表形式，方便保存和打印。 

三、主要實驗實訓內容 

（1）光伏模擬裝置實訓 

1）光電池方陣的安裝 

2）光伏供電裝置組裝 

（2）光伏供電係統實訓 

1）光伏供電係統接線 

2）光線傳感器原量 

3）光伏電池組件光源跟蹤控製程序設計 

4）光伏電池的輸出特性 

5）蓄電池的充電特性和放電保護 

6）光伏供電係統的操作和使用注意事項 

（3）風力模擬裝置實訓 

1）水平軸永磁同步風力發電機組裝 

2）模擬風場裝置組裝 

3）側風偏航裝置的組裝 

（4）風力供電係統實訓 

1）風力供電係統接線 

2）模擬風場控製程序設計 

3）風力發電機側風偏航控製程序設計 

4）風力發電機輸出特性測試 

5）風力供電係統的操作和使用注意事項 

（5）逆變與負載係統實訓 

1）逆變器的負載安裝與調試 

2）逆變器的原理與測試 

四、技術參數 

1)太陽能電池組件：單晶組件，最大輸出功率20W，數量4塊； 

2)模擬光源：2盞300W鹵鎢燈，由蝸杆減速機擺動，模擬太陽升起至日落運動； 

3)模擬光源拖動電機：交流電機；模擬光源拖動減速機：減速機，減速比3000:1； 

4)光伏跟蹤傳感器：采用四象限高精度光敏傳感器結構，6路模擬量信號輸出,跟蹤探頭采用無色透明外殼，方便學生觀察； 

5)太陽能跟蹤係統：采用雙軸二維跟蹤方式，水平270±5°，俯仰75±5°，精度±0.5°； 

6)跟蹤控製單元：手動/自動模擬光源運動與光伏跟蹤控製采用PLC主控模塊； 

7)光照及溫濕度傳感器模塊：光照度0-20K(LUX)，溫度-40-80℃，濕度0-99.9%RH；

8)風力發電機：水平軸永磁同步風力發電機；輸出電壓12V、葉片數量3片；

9)尾舵偏航係統：采用尾舵迎風與側風偏航控製，偏航角度0°-90°；采用DC24V直流同步電機驅動； 

10)模擬風源：采用變頻軸流通風機，電壓220V、功率0.37KW、轉速1400rpm；采用變頻器驅動； 

11)模擬風場：模擬風源在電機的拖動下繞風力發電機做圓弧運動，運動角度60±5°,風力發電機四周采用隔離網布置，確保學生實訓安全；

12)模擬風場拖動電機：額定輸出功率100W、額定轉速1400rpm、減速比140：1；

13)風速傳感器：測量模擬風源風速，脈衝輸出，電源DC5V，輸出1.5脈衝m/s；

14)光伏彙流單元：2路光伏輸入1路光伏輸出；具有防反、防雷保護等；

15)模擬風場控製單元：手動/自動風場運動與尾舵偏航控製采用PLC主控模塊； 

16)儀表單元：直流電壓表DC0-50V；直流電流表DC0-5A；交流電壓表AC0-300V；交流電流表AC0-2A ； 

17)蓄電池：鉛酸電池12V/12AH*2；

18)太陽能控製器：DC12V、DC5A、PWM方式充電；電路模塊化開放設計，方便充電波形與電路測試；有充放電、電池狀態指示、溫度補償；蓄電池反接、夜間防反衝、防雷、限流、過充、過放、負載過載、短路等保護； 

19)風機控製器：電壓DC12V(整流)、額定電流5A、PWM(脈衝寬度調製)方式充電；電路模塊化開放設計，方便充電波形與相關電路電氣測試；具有風速檢測、偏航控製信號或刹車信號輸出功能；有充放電指示等功能；具有蓄電池反接、防雷、風機限流、過充、過放、負載過載、短路等保護功能； 

20)離網逆變器：輸入DC12V；輸出AC220V±10%、50HZ、50VA、純正弦波；工頻變壓器隔離；電路模塊化開放設計，可進行SPWM逆變驅動波形、逆變輸出電壓波形與電路電氣測試；可時行死區按鍵設置；具有軟啟動、過欠壓關斷、短路、過載等保護功能； 

21)功率電阻模塊：0-2000歐可調,功率100W；直流阻性、直流感性負載；交流阻性、交流感性負載； 

22)觸摸屏：采用一體化觸摸屏；實時監測係統發電、用電與環境參數等信息；具有曆史曲線顯示； 

23)工控機：采用觸摸屏工控一體機； 

24)監控軟件：實時監測並存儲係統發電、用電與環境參數等信息，實時對模擬光源、光伏跟蹤等進行控製；具有曲線顯示等功能； 

五、配置清單 

序號 

名稱 

技術參數 

數量 

1 

光伏供電裝置台架 

長×寬×高:1800mm×1700mm×1600mm（運行安全占地尺寸） 

1台 

2 

電池組件 

額定功率：20W 

誤差：±5% 

額定電壓：17.6V 

額定電流：1.14A 

開路電壓：21.7V 

短路電流：1.26A 

工作環境溫度：45℃±2℃ 

尺寸：450*430*25mm 

4個 

3 

追日傳感器 

采用四象限高精度光敏傳感器結構， 

6路模擬量信號輸出, 

跟蹤探頭采用無色透明外殼， 

1套 

4 

光照度傳感器 

工作電源：DC 3.3V-5V； 

工作電流：＜5ma； 

光照度範圍：0-200000Lux； 

分辨率：0.01 Lux； 

精度：±5%； 

工作環境：溫度-40°c-60°c 

支持Modbus-RTU協議 

1套 

5 

投射燈 

電壓：220V 

頻率：50Hz 

電流：1.36A 

最大功率：300W 

2個 

6 

追日機構 

結構：渦輪蝸杆結構（減速箱） 

驅動：直流電機 

軸數：雙軸二維 

減速電機：DC24V rpm:10 

減速比：80:1 

1套 

7 

單相交流鍵槽感應電動機 

輸入電壓：AC220V 

輸出功率：90W 

額定轉速：1350r/min 

1個 

8 

彙流箱 

參考尺寸：205*170*90mm； 

輸入電池組數：2路； 

輸出組數：1路； 

1套 

9 

接近開關 

介質耐壓：1000VAC 

振動：10-55Hz 

防護等級：IP40 

使用溫度、濕度：-25℃- +80℃；＜80% 

2個 

二、風力供電裝置 

序號 

名稱 

技術參數 

數量 

1 

風力供電裝置台架 

長×寬×高：2000mm×1700mm×1500mm（運行安全占地尺寸）

1台 

2 

水平軸永磁同步風力發電機 

輸出功率：300W 

輸出（整流）電壓：＞ +12V 

葉片旋轉直徑：1m 

葉片數量：3個 

葉片材質：玻璃纖維 

啟動風速：1m/s 

切入風速：1.5m/s 

安全風速：25 m/s 

偏航：程序控製自動偏航 

偏航電機：工作電壓（DC 24V）、轉速（15rpm） 

1個 

3 

風速儀 

輸出電壓：0~5V 

風碗數：3個 

1個 

4 

軸流通風機 

電壓：380V（由變頻器控製） 

額定頻率：50Hz 

額定功率：0.37Kw 

額定電流：1.92/1.11A 

防護等級：IP55 

轉速：1400r/min 

軸流風機支架 

軸流風機框罩 

1個 

5 

風向控製電機 

減速比：140：1 

電壓：AC220V 

額定電流：0.8A 

額定頻率：50Hz 

防護等級：IP20 

和運動機構的鏈接機構：鏈輪 

1套 

6 

接近開關 

工作電源：DC 3線式6-36VDC 

檢測距離：30mm 

輸出類型：PNP 

控製輸出：常開 

防護等級：IP65 

工作溫度：-20℃- +70℃ 

1個 

三、光伏供電係統 

序號 

名稱 

技術參數 

數量 

1 

光伏供電係統台架 

長×寬×高:945mm×610mm×1900mm 

1台 

2 

光伏電源控製單元 

含漏電保護斷路器，AC220V和DC24V狀態指示燈、AC220V電源插座，接線端子排 

1套 

3 

光伏輸出顯示單元 

含顯示單元麵板、顯示單元盒體、控製盒側邊型材、直流電流表、直流電壓表、接線端子排等 

1)精度等級：0.5級 

2)顯示方式：LED 

3)相數：單相 

4)輸入方式：直流信號輸入 

5)通信接口：RS485（Modbus RTU協議） 

6）準確度：電壓電流0.5%； 

7）接線方式：單相 

8）電壓：DC 0~30V； 

9) 電流：DC 0~5A； 

10）電源工作範圍：AC、DC 80-270V；頻率50/60Hz；功率≤5VA 

1套 

4 

光伏供電控製單元 

電池板跟蹤方向：東、南、西、北 

投光燈控製：燈1、燈2 

投光燈運動方向：東西、西東、停止 

自動控製：啟動、急停 

1套 

5 

充、放電控製器 

含核心板，接口底板，充電板 

額定電壓DC12V、額定電流DC5A、PWM脈衝寬度調製）方式充電；微控製器采用ARM內核32位高性能大容量芯片；軟件基於C語言嵌入式實時操作係統RTOS開發，電路模塊化開放設計，方便進行充電波形與電路電氣測試；具有充放電指示、電池狀態指示、溫度補償等功能；具有蓄電池反接、夜間防反衝、防雷、光伏限流、過充、過放、負載過載、短路等保護功能。 

1套 

6 

可調電阻 

可調範圍：0~2000歐姆，連續可調 

額定功率：100W 

允許偏差：±5% 

外型：圓盤 

1個 

7 

繼電器組 

線圈額定電壓：DC24V； 

常開觸點：2路； 

常閉觸點：2路； 

帶有繼電器底座； 

11個 

8 

鉛酸蓄電池 

容量：12V/12Ah 

單個重量：4kg 

尺寸：150mm*100mm*100mm 

2節

四、風力供電係統 

序號 

名稱 

技術參數 

數量 

1 

風力供電係統台架 

長×寬×高:945mm×610mm×1900mm 

1台 

2 

風力電源控製單元 

含漏電保護斷路器，AC220V和DC24V狀態指示燈、電源插座 

1套 

3 

風力輸出顯示單元 

含顯示單元麵板、顯示單元盒體、控製盒側邊型材、直流電流表、直流電壓表、接線端子排等 

1)精度等級：0.5級 

2)顯示方式：LED 

3)相數：單相 

4)輸入方式：直流信號輸入 

5)通信接口：RS485（Modbus RTU協議） 

6）準確度：電壓電流0.5%； 

7）接線方式：單相 

8）電壓：DC 0~30V； 

9) 電流：DC 0~5A； 

10）電源工作範圍：AC、DC 80-270V；頻率50/60Hz；功率≤5VA 

1套 

4 

風力供電控製單元 

風場運動方向：順時、逆時 

偏航控製：偏航、恢複 

自動控製：啟動、急停 

1套 

5 

觸摸屏 

7",彩色； 

通訊接口：RS485； 

以太網； 

1個 

6 

充、放電控製器 

含核心板，接口底板，充電板 

額定電壓DC12V、額定電流DC5A、PWM脈衝寬度調製）方式充電；微控製器采用ARM內核32位高性能大容量芯片；軟件基於C語言嵌入式實時操作係統RTOS開發，電路模塊化開放設計，方便進行充電波形與電路電氣測試；具有充放電指示、電池狀態指示、溫度補償等功能；具有蓄電池反接、夜間防反衝、防雷、光伏限流、過充、過放、負載過載、短路等保護功能。 

1套 

7 

變頻器 

工作電源：AC 220V； 

額定功率：0.37kw； 

控製方式：電壓/頻率控製方式； 

柔性PWM控製、 

線性V/f控製、 

磁通電流控製方式：FCC； 

有模擬量輸入、模擬量輸出; 

有數字量輸入、數字量輸出； 

保護與報警功能； 

環境溫度：-10℃- +50℃（不結冰） 

1個 

8 

可調電阻 

可調範圍：0~2000歐姆，連續可調 

額定功率：100W 

允許偏差：±5% 

外型：圓盤 

1個 

9 

繼電器組 

線圈額定電壓：DC24V； 

常開觸點：2路； 

常閉觸點：2路； 

帶有繼電器底座； 

4個 

五、逆變與負載係統 

序號 

名稱 

技術參數 

數量 

1 

逆變與負載係統台架 

長×寬×高:945mm×610mm×1900mm 

1台 

2 

逆變輸出顯示單元 

含顯示單元麵板、顯示單元盒體、控製盒側邊型材、交流電流表、交流電壓表、接線端子排等 

精度等級：0.5級 

顯示方式：LED 

相數：單相 

輸入方式：交流信號輸入 

通信接口：RS485（Modbus RTU協議） 

1)精度等級：0.5級 

2)顯示方式：LED 

3)相數：單相 

4)輸入方式：交流信號輸入 

5)通信接口：RS485（Modbus RTU協議） 

6）準確度：電壓電流0.5%； 

7）電壓： AC0-300V； 

9) 電流：AC0-3A； 

10）電源工作範圍：AC、DC 80-270V；頻率50/60Hz；功率≤5VA 

1套 

3 

報警燈 

工作電壓：AC220V 

功率：15W 

顏色：紅色 

工作方式：閃亮 

安裝方式：螺杆安裝 

防護等級：IP55防塵、防水 

1個 

4 

逆變控製器 

包含接口底板、核心板、升壓板、逆變板 

輸入電壓DC12V；輸出AC220V±10%、50HZ、50VA、輸出純正弦波；輸出采用工頻隔離；微控製器采用ARM內核32位高性能大容量芯片；軟件基於C語言嵌入式實時操作係統RTOS開發，電路模塊化開放設計，方便進行SPWM逆變驅動波形、逆變輸出電壓波形與相關電路電氣測試；可時行死區按鍵設置；具有軟啟動、過欠壓關斷、短路、過載等保護功能。 

1套 

六、監控係統 

序號 

名稱 

技術參數 

數量 

1 

組態軟件 

MCGS昆侖組態 

1個 

八、新能源光伏係統設計軟件 

1 

新能源光伏係統設計軟件 

軟件主要功能：光伏電站和光伏發電應用係統的的輔助設計 

1.1多樣化的光伏係統設計 

能夠建立不同類型的光伏係統，主要包含：光伏路燈、光伏水泵、離網、並網等係統。 

1.2完善的地理信息數據 

選定某城市後，軟件能自動給出所選城市的經緯度、海拔、當地的氣象數據等。 

1.3強大的數據信息管理 

預留了自定義更改數據庫權限，可手動更改已知某地區的氣象數據庫內容。 

1.4豐富的選型體係結構 

提供知名廠商的選型資料庫，自動展示該產品的詳細技術參數。 

1.5節能減排環保性能分析 

提供詳細的環保效益分析，並給出溫室氣體減排量以及標準煤節約量等。 

1.6全麵的方案報告分析 

根據所填參數，自動生成係統方案報告（支持輸出.doc文檔）。 

1.7電站性能分析 

根據給定信息計算出光伏電站的發電量與整體收益，並對電站的整體投資價值進行估算。 

1.8提供中文版軟件界麵，該軟件界麵友好、操作簡單、數據結果可信、運行穩定可靠，可作為高校教學或相關研發人員的光伏電站設計與仿真工具，仿真及優化結果與國際主流光伏仿真軟件的差異較小。 

1個