中煤职业技术学院-TW-SNY52B分布式光伏工程实训系统 

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。 

2.1光伏模拟装置的组成 

光伏模拟与跟踪装置主要由光伏电池组件、投射灯、光线传感器、光线传感器控制盒、水平方向和俯仰方向运动机构、摆杆、摆杆减速箱、摆杆支架、单相交流电动机、电容器、直流电动机、接近开关、微动开关、底座支架等设备与器件组成，如图1-1所示 

图1-1 

2.2光伏供电系统 

光伏供电系统主要由辅助电源控制单元、光伏输出显示单元、光伏跟踪控制单元、光伏汇流单元、控制器模块、接口单元、西门子PLC、继电器组、接线端子、蓄电池组、功率可调电阻、断路器、5V辅助开关电源、网孔面板、线槽、铝型材等组成。如图1-2所示。 

图1-2

2.3风力模拟装置的组成 

风力供电装置主要由叶片、轮毂、发电机、机舱、尾舵、侧风偏航机械传动机构、直流电动机、塔架和基础、测速仪、测速仪支架、轴流风机、轴流风机支架、轴流风机框罩、单相交流电动机、电容器、风场运动机构箱、护栏、连杆、滚轮、万向轮、微动开关和接近开关等设备与器件组成，如图1-3所示。 

图1-3 

2.4风力供电系统 

风力供电系统主要由辅助电源控制单元、风机输出显示单元、组态触摸屏、风力模拟控制单元、接口单元、西门子PLC、变频器、继电器组、接线端子、功率可调电阻、断路器、网孔面板、线槽、铝型材等组成。如图1-4所示。 

图1-4 

2.5逆变与负载系统 

逆变与负载系统主要由控制器输出单元、逆变输出显示单元、逆变器、变频器、三相交流电机、12V直流风扇、12V LED灯、警示灯、接线排、三孔插座、断路器、网孔面板、线槽、铝型材等组成。如图1-5所示。 

图1-5

2.6监控系统组成 

监控系统主要由计算机、监控软件组成，如图1-6所示。监控软件是基于C#编程软件开发，通过计算机串口进行远程通讯，实时监测风光互补发用电信息及环境信息并可进行曲线观测，光伏跟踪可通过监控软件与PLC进行通讯，实现远程跟踪控制。监控系统定时将数据存储到SQLite嵌入式数据库中，方便对历史数据的记录、查询和报表生成及打印。 

监控软件登陆界面如图1-6所示，第一次登陆请点击“注册”按钮，在注册用户界面里填入默认密码并注册新用户。在登陆界面填写用户名和密码后，点击“登陆”按钮即可进入监控界面。 

系统登陆后进入监控软件主界面，如图1-7所示。在主界面里有系统监测的信息和曲线观测窗口。 

系统登陆后需要先设置通讯端口，点击菜单栏“端口管理”->“串口设置”，打开通讯端口设置对话窗，如图1-8所示，其中“仪表端口”是与组态触摸屏连结的串口，“PLC端口”是与光伏跟踪控制的PLC端口0进行连结的端口。正确设置后点击“确定”即可。 

在主界面中点击菜单栏“端口管理”->“打开串口”，正常连结后通讯状态显示为“正常通讯”。 

2.7远程跟踪控制 

在主界面菜单栏点击“跟踪控制”按钮，进入远程光伏跟踪控制界面，如图1-9所示。 

历史报表查询 

在主界面菜单栏点击“历史数据”->“查询”按钮，进入历史报表数据查询窗口，如图1-10所示。选择查询的起始时间和结束时间，即可查询该区间的历史数据，还可将历史数据存储为EXCEL报表形式，方便保存和打印。 

三、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 

四、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； 

五、配置清单 

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； 

分辨率：0.01 Lux； 

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 

输出功率：300W 

输出（整流）电压：＞ +12V 

叶片旋转直径：1m 

叶片数量：3个 

叶片材质：玻璃纤维 

启动风速：1m/s 

切入风速：1.5m/s 

安全风速：25 m/s 

偏航：程序控制自动偏航 

偏航电机：工作电压（DC 24V）、转速（15rpm） 

1个 

3 

风速仪 

输出电压：0~5V 

风碗数：3个 

1个 

4 

轴流通风机 

电压：380V（由变频器控制） 

额定频率：50Hz 

额定功率：0.37Kw 

额定电流：1.92/1.11A 

防护等级：IP55 

转速：1400r/min 

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 

电压：AC220V 

额定电流：0.8A 

额定频率：50Hz 

防护等级：IP20 

和运动机构的链接机构：链轮 

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 

投光灯控制：灯1、灯2 

投光灯运动方向：东西、西东、停止 

自动控制：启动、急停 

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语言嵌入式实时操作系统RTOS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、电池状态指示、温度补偿等功能；具有蓄电池反接、夜间防反冲、防雷、光伏限流、过充、过放、负载过载、短路等保护功能。 

1套 

6 

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 

7 

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 

8 

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 

偏航控制：偏航、恢复 

自动控制：启动、急停 

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语言嵌入式实时操作系统RTOS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、电池状态指示、温度补偿等功能；具有蓄电池反接、夜间防反冲、防雷、光伏限流、过充、过放、负载过载、短路等保护功能。 

1套 

7 

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 

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； 

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RTOS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。 

1套 

六、监控系统 

序号 

名称 

技术参数 

数量 

1 

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