風光儲發(fā)電微電網實驗系統(tǒng)：一體化新能源教學與科研創(chuàng)新平臺

KCTF-35型風光儲發(fā)電微電網實驗系統(tǒng)

一、 系統(tǒng)概述

本風光儲發(fā)電微電網實驗系統(tǒng)是一款集風力發(fā)電、光伏發(fā)電、儲能單元及智能能量管理于一體的先進教學與科研平臺。系統(tǒng)完整再現(xiàn)了新能源微電網的發(fā)、儲、配、用全流程，可進行離網、并網等多種模式的運行實驗，是職業(yè)院校、高等院校、科研院所及企業(yè)開展新能源技術教學、技能實訓與前沿課題研究的理想設備。該平臺致力于幫助學生與研究人員深入理解風光儲互補微電網的系統(tǒng)原理、運行特性及工程應用，是培養(yǎng)新能源領域復合型技術人才的核心實訓系統(tǒng)。

二、 系統(tǒng)特點與優(yōu)勢

1. 高度集成，功能全面：系統(tǒng)集成了風力發(fā)電機組、光伏陣列、儲能蓄電池、智能控制器、離網/并網逆變器及監(jiān)控系統(tǒng)，構成完整的微電網實驗系統(tǒng)，可實現(xiàn)風光互補發(fā)電、離網獨立供電、并網運行及智能儲能管理等多種實驗。

2. 智能監(jiān)控，數據可視：集成高精度環(huán)境監(jiān)測模塊（溫濕度、風速、風向、光照度）與數字儀表顯示，運行狀態(tài)一目了然。配備高性能工控一體機監(jiān)控系統(tǒng)，可實時監(jiān)控、記錄、存儲和打印所有運行數據，便于實驗分析與研究。

3. 核心部件，工業(yè)品質：

• 光伏組件：采用高效多晶硅組件，具有優(yōu)異的弱光性能和長期衰減率保障。

• 風力發(fā)電機：采用永磁同步發(fā)電機，啟動風速低，運行穩(wěn)定。

• 控制器與逆變器：采用DSP數字控制技術，具備MPPT最大功率點跟蹤功能。同步電源采用高性能IGBT模塊，輸出純正弦波，效率高，具備完善的保護功能。

4. 安全可靠，靈活切換：系統(tǒng)具備完善的電氣保護機制（過壓、欠壓、過載、短路、反接、孤島保護等）。實驗臺面板設有切換開關，可一鍵實現(xiàn)離網運行模式與并網運行模式的自由切換，操作安全便捷。

5. 開放設計，擴展性強：系統(tǒng)結構開放，各單元模塊清晰，接線測試點明確，既可用于演示教學，也支持學生進行深入的設計性、創(chuàng)新性實驗，是功能強大的新能源微電網綜合實驗裝置。

三、 系統(tǒng)主要技術參數與配置

1. 光伏發(fā)電單元

• 光伏組件：多晶硅組件，單塊額定功率250Wp。

• 組件數量：4塊（可根據需求定制），總容量約1kWp。

• 固定支架：采用鍍鋅鋼工程結構，牢固耐用，可調節(jié)傾角（模擬）。

2. 風力發(fā)電單元

• 風力發(fā)電機：永磁同步風力發(fā)電機，額定功率500W，額定電壓48VDC。

• 風洞模擬模塊：用于室內模擬風源，風速0-13級連續(xù)可調，安全可靠。

3. 儲能與能量管理單元

• 儲能蓄電池：采用高性能鉛酸或膠體蓄電池，單體12V/55Ah，4節(jié)串聯(lián)組成48V/55Ah儲能系統(tǒng)。

• 風光互補智能控制器：

• 工作電壓：48VDC。

• 支持風機與光伏雙路輸入，智能PWM充電管理。

• 具備蓄電池過充/過放保護、負載管理、手動剎車、數據通信（RS232/485）等功能。

• 離網逆變電源：額定功率1000W，輸入48VDC，輸出220VAC/50Hz純正弦波，支持市電切換。

• 同步并網逆變電源：額定并網功率600W，具備并網保護功能（孤島效應保護、輸出短路保護等）。

4. 監(jiān)控與測量系統(tǒng)

• 環(huán)境監(jiān)測：集成風速、風向、溫度、濕度、光照度傳感器及數字顯示儀表。

• 電氣參數測量：配置直流電壓/電流表、交流電壓/電流表、功率因數表、電能計量模塊等。

• 中央監(jiān)控：搭載15.6寸工業(yè)觸控一體機，內置監(jiān)控軟件，實現(xiàn)對風光儲微電網實驗系統(tǒng)所有運行參數的實時監(jiān)測、曲線分析、數據存儲與報表生成。

5. 系統(tǒng)整體參數

• 輸入電源：AC 220V ±10%， 50Hz（為模擬風洞、監(jiān)控等輔助設備供電）。

• 微電網運行模式：離網獨立運行、并網運行、風光儲互補運行。

• 保護功能：具備全方位的防雷、過流、過壓、欠壓、短路、反接、過熱及孤島保護。

四、 可完成的主要實驗與實訓項目

本風光儲發(fā)電微電網實驗系統(tǒng)可支持以下多層次的教學與科研實驗：

1. 能量采集單元特性實驗：

• 光伏電池板I-V特性曲線測試實驗。

• 風力發(fā)電機輸出特性與風速關系實驗。

• 不同光照與溫度對光伏輸出影響的實驗。

2. 儲能與控制技術實驗：

• 蓄電池充放電特性及管理策略實驗。

• 風光互補智能控制器參數設置與功能驗證實驗。

• PWM充電與MPPT控制原理實驗。

3. 電能變換與運行實驗：

• 離網逆變器工作原理及帶載實驗。

• 并網逆變器同步并網與孤島保護實驗。

• 離網/并網雙模式切換操作實驗。

4. 微電網系統(tǒng)集成與監(jiān)控實驗：

• 風光儲微電網系統(tǒng)搭建與接線實訓。

• 基于監(jiān)控軟件的微電網運行數據監(jiān)測與能效分析。

• 微電網在不同天氣條件下的運行策略設計與驗證。

• 負荷投切對微電網系統(tǒng)穩(wěn)定性影響的實驗。

五、 典型應用領域

• 職業(yè)院校與高等院校：適用于新能源科學與工程、電氣工程、自動化等相關專業(yè)的《新能源發(fā)電技術》、《微電網技術》、《電力電子技術》等課程的教學演示、課程設計及畢業(yè)設計。

• 科研機構：用于開展分布式發(fā)電、微電網運行控制、儲能優(yōu)化配置等前沿課題的算法研究與驗證。

• 企業(yè)培訓中心：用于光伏、風電運維工程師的技能培訓與考核，提升技術人員對風光互補儲能系統(tǒng)的安裝、調試與故障診斷能力。