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MPS模塊化柔性自動化生產線實訓係統 MPS模塊化柔性自動化生產線實訓係統實訓裝置由上料檢測站、機械手搬運站、自動加工站、安裝搬運站、分類站、5.7英寸觸摸控製屏、常用工具及備件箱等部分組成。...[詳情]

5KW光伏儲能發電教學係統

[產品分類]：新能源風光互補太陽能實訓: [規格型號]：TW-SNY45型
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產品詳情

5KW光伏儲能發電教學係統

一、項目概況

1.1 項目背景

上海某大學規劃建設一套小型光伏儲能發電教學係統，一方麵可作為學生教學實踐的平台，另一方麵為校內實驗室負荷進行供電，盡量減少對市電的依賴，實現節能減排的目的，同時在具有示範意義。該光伏儲能發電係統利用校內的建築屋頂建設光伏係統，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；上海當地日照資源豐富，日照峰值時間3.5-4h，晚間備電時間約2小時,考慮係統容量，光伏組件容量設計為：5kWp,儲能係統容量為：10kWh。

1.2 項目意義

建設光伏儲能發電係統主要實現目的如下：

為教學提供實踐應用平台；

為學校實驗室負載供電，節省電費支出；

鼓勵低碳技術的應用，節能減排，保護生態環境，在校內啟到示範效應；

二、光伏儲能發電係統設計

5KW光伏儲能發電係統主要由光伏子單元、儲能子單元、電網接入裝置和能量管理係統四大部分構成，係統主要設備包括：

(1) 儲能電池

(2) BMS係統

(3) 電池控製係統

(4) 儲能逆變器

(5) 光伏組件

(6) 彙流箱

(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 光儲係統拓撲圖

圖1 ：光伏儲能係統拓撲圖

圖2 ：光伏儲能係統接線圖

2.2 係統運行原理

控製原則如下：

白天，光伏係統發電優先給實驗室內負載供電，當光伏發電功率大於負荷功率時多餘電能儲存在蓄電池中，當光伏發電功率小於負荷功率時，儲能電池和光伏發電一起給負載供電；

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，當電池剩餘容量（SOC）放到設定值，係統自動切入電網，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；

當電網出現故障時，光儲係統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；

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：該係統配置按照夜晚2小時供電要求，備單元配置如下

序號	設備名稱	型號規格	數量	單位	備注
儲能係統
1	儲能逆變器	SW5048D-ES	1	台	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節進行串聯，含BMS係統及電池模組
光伏係統
1	265Wp多晶矽組件（60片）	265Wp	20	塊	10串2並,共5.3kWp
2	光伏彙流箱	PVS-4M	1	台	4彙1彙流箱

四、係統主要設備功能參數介紹

4.1儲能逆變器功能介紹

SY4850D-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製電路、保護和監控電路。直流側由緩衝電阻、防反二極管和直流接觸器組成了直流側緩衝電路，當初始連接各種電池時對直流母線電容進行緩衝。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。

4.1.2 產品特點

1）技術領先，全麵滿足電網或負荷的接入與控製要求

具有並網充放電、獨立逆變功能，適合各種應用場合

具有並網和離網並聯功能，良好的擴容性

可與多種蓄電池接口，具有多種充放電工作模式

可以實時接受係統調度指令和BMS指令，通訊方式有RS485、CAN、以太網

無功功率可調，功率因數範圍超前0.9至滯後0.9

直流電壓範圍，支持低壓48V蓄電池輸入

110%額定輸出功率可實現長時間運行

2）高效節能，更集成，更好的客戶體驗

正麵維護，可靠牆安裝，安裝維護更方便，降低維護成本

防護等級為IP21，具有防滴水功能，具備防凝露功能

高效PWM調製算法，降低開關損耗

3）更多優點

雙電源冗餘供電方案提升係統可靠性

完善的保護及故障告警係統，更加安全可靠

采用動態圖形液晶界麵，提供友好的操作體驗

-25℃~+55℃可連續滿功率運行

適應高海拔惡劣環境，可長期連續、可靠運行

支持離網主動運行功能

適合共直流母線係統和共交流母線係統

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

工作電壓範圍

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

允許電網電壓範圍

180~265V

額定電網頻率

50/60Hz

允許電網頻率範圍

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

功率因數可調範圍

0.9（超前）~0.9（滯後）

獨立逆變電壓範圍

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範圍

10％以內（電阻負載0%⇔100%）

獨立逆變峰值係數(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

常規數據

體積（寬 / 高 / 厚）

516 × 440 × 184 mm

重量

30kg

運行溫度範圍

-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.——並網發電、離網備用功能

電網供電時，儲能逆變器並網工作在恒壓模式，維持蓄電池SOC在一定水平，光伏逆變器並網發電

微網供電時，儲能逆變器工作在獨立逆變模式建網，光伏逆變器並網工作，光伏發電大於負載時，光伏優先供負載供電，剩餘電力給電池充電；光伏發電小於負載時，儲能和光伏共同為負載供電。

可選擇電網優先或微網優先，根據選擇的模式進行供電邏輯切換

觸摸屏控製啟動、停止和參數設置

b. ——電網（或柴油機）、微網切換功能

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，光伏逆變器並網工作，給電池組充電。

可選擇電網優先或微網優先，根據選擇的模式進行供電邏輯切換

觸摸屏控製啟動、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，開關盒係統級雙重保護回路，確保係統安全性；從電芯到係統具有全球級安全性權威認證：UL1642、UN38.3、UL1973、VDE、JET。

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；

隔膜采用耐高溫陶瓷塗布技術，防止由枝晶或電池遭衝擊時造成的內部短路，高溫時切斷鋰離子傳輸通道。

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；

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；

正極性鋁質方形外殼，具有良好的導熱散熱性能，又能阻止表麵腐蝕，在長期使用時避免電解質的泄漏；

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。

回路斷路器可避免電池組因外部短路造成的損害。

2．優異的電化學性能

循環壽命長、耐受性強，良好的高低溫性能；

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%循環次數高於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，預期其循環壽命遠高於6000次。

3．剩餘容量無瞬間跌落特性

EOL低於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幹涸（與軟包電池相比），即使容量衰減到50%，剩餘容量不會出現“瞬間跌落”現象。意味著更長的資產利用率和更高的投資回報率。

4．係統適用性強

圓形鋁殼電芯、標準化模組、通用型機架設計，便於規模化生產組裝，靈活的係統組合，可滿足各種定製化需要；

寬廣的係統電壓範圍，通過不同的串聯組合可提供不同電壓等級的電池係統。

寬廣的係統容量範圍，通用型機架式並聯組合可提供容量多樣式電池係統。可以有幾十千瓦到幾兆的範圍供選擇。

5．係統易於安裝、維護

係統部件模塊化設計，標準機架安裝，全部接線端子前端設計，易於安裝維護。

4.2.2磷酸鐵鋰電池係統參數

序號	項目		參數及要求
1	電池信息	電池規格型號	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		電池模塊充電電壓範圍（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		電池模塊放電電壓範圍（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		短路保護恢複方式	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	自耗及休眠參數	休眠時內部消耗(uA)	≤2000
21	外殼	外殼材質	鍍鋅鋼板,表麵噴塑
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	600620890mm
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	管理係統（BMS）	管理係統功能	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

磷酸鐵鋰電池係統的BMS係統分三級管理，分別為托盤BMS(Tray BMS)、機櫃BMS (Rack BMS)、係統BMS(System BMS),每級BMS主要功能如下：

Tray BMS (TBMS，托盤級，控製20個單體電芯，內置在模組內) : 監測單體電芯的電壓、溫度和單個托盤的總電壓，並通過CAN協議向上級BMS實時傳遞以上信息，能夠控製單體電芯的電壓均衡性。
Rack BMS (RBMS，機架級，控製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，並通過CAN協議向上級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，對功率的預測、內阻的計算。控製繼電開關和盤級單元電壓的均衡性。
System BMS (SBMS,係統級，最多控製48個RBMS)：收集下級RBMS信息，能夠實時對電池剩餘容量、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係統進行通信。
每級BMS實現功能如下

功能		System 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	○	○	-
控製	風扇控製	-	-	○
	開關控製	-	○	-
	電壓平衡	-	○	○
通信	CAN	○	○	○
通信	RS-485 or Modbus-TCP/IP	○	-	-

4.3PVS-4M彙流箱性能介紹

為了減少光伏陣列到直流變換器之間的連接線，方便維護，提高係統的可靠性，需要光伏陣列與直流變換器之間配置光伏陣列彙流箱。

本項目使用的彙流箱為我公司自主研發設備，已在多個電站運用，效果極佳，光伏陣列彙流箱型號為PVS-4M。光伏組串輸入路數為4路：

(1)該彙流箱具有以下特點：

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；

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；

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；

直流彙流輸出的正極對地、負極對地、正負極之間配有光伏專用防雷器；

直流彙流的輸出端配有可分斷的直流斷路器；

防雷器失效報警；

直流拉弧檢測及切斷輸出功能。

五、監控及通訊裝置

係統配置1 套監控裝置，配置光伏並網係統專用網絡版監測軟件，采用 USB2.0 或 Wifi通訊方式，可以連續每天 24 小時對所有的係統運行狀態和數據進行監測。

5.1 監控軟件功能

實時顯示電站的當前發電總功率、日總發電量、累計總發電量、累計CO2 總減排量以及每天發電功率曲線圖；

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. 時鍾

g. 頻率

h. 當前發電功率

i. 日發電量

j. 累計發電量

k. 累計CO2 減排量

l. 每天發電功率曲線圖

監控所有設備的運行狀態，采用聲光報警方式提示設備出現故障，可查看故障原因及故障時間，監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. DSP 故障

J. 通訊失敗

監控軟件具有集成環境監測功能，能實現環境監測功能，主要包括日照強度、風速、風向、和溫度等參量。

可每隔5 分鍾存儲一次電站所有運行數據，包括環境數據。故障數據需要實時存儲。

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。

可以連續存儲20 年以上的電站所有的運行數據和所有的故障紀錄。

可通過監控軟件對逆變器進行控製，可以以電子表格的形式存儲運行數據，並可以圖表的形式顯示電站的運行情況。

BMS係統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 監控係統介紹

係統所采用的逆變器配置Wifi卡，PMB能保存傳感器的所有重要數據。同時配備RS485、RS232、USB和以太網標準接口。可以選擇使用wifi和USB2.0免費的監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。

文件菜單

單擊文件→數據導入導出，可進入該子菜單，選擇開始日期與結束日期後將變器工作數據導出到指定文件目錄。

單擊文件→錯誤數據導出，可進入該子菜單，選擇開始日期與結束日期後將變器工作數據導出到指定文件目錄。

采集器配置菜單

逆變器配置菜單

係統主界麵

當日發電量圖示

單站逆變器信息查詢

光伏係統監控軟件運行界麵

六、環境監測儀

本係統配置 1套環境監測儀(如下圖所示)，用來監測現場的環境情況：

該裝置由風速傳感器、風向傳感器、日照輻射表、測溫探頭、控製盒及支架組成，適用於氣象、軍事、航空、海港、環保、工業、農業、交通等部門測量水平風參量及太陽輻射能量的測量。可測量環境溫度、風速、風向和輻射強度等參量，其 RS485 通訊接口可接入並網監控裝置的監測係統，實時記錄環境數據。

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、陣列彙流與防雷接地原理

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、在不同季節環境溫度變換下對光伏能量轉換的影響實驗

7.2 光伏儲能係統應用與教學

實驗1、光伏儲能發電係統原理結構分析

實驗2、光儲係統彙流、防雷原理學習與實踐

實驗3、鋰電池組在光儲係統中的應用與電能管理

實驗4、（BMS）鋰電池組管理係統在光儲係統中的應用

實驗5、（EMS）能量管理係統在光儲係統的應用與重要性

實驗6、（EMS）能量管理係統在中小型微電網係統中的應用

實驗7、直流變換器在光儲係統的應用與重要性

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、光儲微網係統在無電地區、海島應用及設計

實驗11、光儲微網係統在多能互補、自發自用等聯網型微電網中的應用

八、係統基本配置表

序號	名稱	型號	數量	單位	備注
1	光伏儲能發電係統控製櫃	TW-XNY02	1	台
2	250W太陽能電池板	ZM250	20	塊	和上套係統共用
3	光伏儲能逆變器	SY4850D-ES	1	台
4	Ezconverter 通訊模塊		1	台
5	48V200Ah磷酸鐵鋰+電池係統櫃(包含BMS，電芯，連接線纜和安裝配件)	4台48V50Ah磷酸鐵鋰電池家庭儲能係統US2000和一台儲能機櫃T-300	4	組
6	儲能機櫃	T-300 尺寸：600(w)890(h)620(d)	1	套
7	光伏彙流箱		1	台
8	風速風向儀（可選）	環境監測	1	台
9	電線、電纜		1	套
10	單項電子電能表	DDS607	1	台
11	光伏專用雙向計量電度表	上/下行	1	台
12	計算機（可選或自配）		1	台
13	監控軟件（上位機）		1	套
14	手機APP軟件		1	套
15	使用手冊		1	本

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三、主要設備配置表

4.1.3 工作邏輯架構

BMS介紹

4.3PVS-4M彙流箱性能介紹

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企業信息

直流側
最大直流功率	5KW
最大直流電壓	580V
工作電壓範圍	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
允許電網電壓範圍	180~265V
額定電網頻率	50/60Hz
允許電網頻率範圍	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
功率因數可調範圍	0.9（超前）~0.9（滯後）
獨立逆變電壓範圍	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範圍	10％以內（電阻負載0%⇔100%）
獨立逆變峰值係數(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
常規數據
體積（寬 / 高 / 厚）	516 × 440 × 184 mm
重量	30kg
運行溫度範圍	-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

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