光伏储能发电教学系统,光伏储能发电教学系统实训装置

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光伏储能发电教学系统,光伏储能发电教学系统实训装置

作者：管理员 2024-07-02 15:55:34

一、装置设计：
光伏储能发电教学系统,光伏储能发电教学系统实训装置,光伏储能发电教学系统实训设备（5KW）主要由光伏子单元、储能子单元、电网接入装置和能量管理系统四大部分构成，系统主要设备包括：
1、储能电池；2、BMS系统；3、电池控制系统；4、储能逆变器；5、光伏组件；6、汇流箱；7、通讯装置；8、防雷及接地装置；9、设备之间的连接电缆（包括直流侧和交流侧）。
二、主要设备配置表：
表1：该系统配置按照夜晚2小时供电要求，备单元配置如下

序号	设备名称	型号规格	数量	单位	备注
储能系统
1	储能逆变器	SW5048D-ES	1	台	单相交流输出，额定功率5kW
2	磷酸铁锂锂电池	10kWh	1	套	选用3.2V 100Ah电芯，16节进行串联，含BMS系统及电池模组
光伏系统
1	265Wp多晶硅组件（60片）	265Wp	20	块	10串2并,共5.3kWp
2	光伏汇流箱	PVS-4M	1	台	4汇1汇流箱

三、系统特点：
1）技术领先：全面满足电网或负荷的接入与控制要求具有并网充放电、独立逆变功能，适合各种应用场合具有并网和离网并联功能，良好的扩容性可与多种蓄电池接口，具有多种充放电工作模式可以实时接受系统调度指令和BMS指令，通讯方式有RS485、CAN、以太网无功功率可调，功率因数范围超前0.9至滞后0.9直流电压范围，支持低压48V蓄电池输入110%额定输出功率可实现长时间运行
2）高效节能：更集成，更好的客户体验正面维护，可靠墙安装，安装维护更方便，降低维护成本防护等级为IP21，具有防滴水功能，具备防凝露功能高效PWM调制算法，降低开关损耗
3）更多优点：双电源冗余供电方案提升系统可靠性完善的保护及故障告警系统，更加安全可靠采用动态图形液晶界面，提供友好的操作体验-25℃~+55℃可连续满功率运行适应高海拔恶劣环境，可长期连续、可靠运行支持离网主动运行功能适合共直流母线系统和共交流母线系统
四、产品技术指标：

直流侧
最大直流功率	5KW
最大直流电压	580V
工作电压范围	125~550V
最低直流电压	125V
最大直流电流	11A
交流侧
额定功率	5KW
最大交流侧功率	5.5kVA（长时间运行）
最大交流电流	20A
最大总谐波失真	<3%(额定功率时)
额定电网电压	220V
允许电网电压范围	180~265V
额定电网频率	50/60Hz
允许电网频率范围	47~52Hz/57~62Hz
额定功率下的功率因数	>0.99
隔离变压器	具备
直流电流分量	<0.5%额定输出电流
功率因数可调范围	0.9（超前）~0.9（滞后）
独立逆变电压范围	230V
独立逆变输出电压失真度	<3%（线性负载）
带不平衡负载能力	100%
独立逆变电压过渡变动范围	10％以内（电阻负载0%⇔100%）
独立逆变峰值系数(CF)	3:1
效率
最大效率	97.6%
保护
直流侧断路设备	断路器
直流过压保护	具备
极性反接保护	具备
绝缘阻抗侦测	具备
交流过压保护	具备
孤岛保护	具备
模块温度保护	具备
常规数据
体积（宽 / 高 / 厚）	516 × 440 × 184 mm
重量	30kg
运行温度范围	-25~+60℃
停机自耗电	<5W
冷却方式	自然对流
防护等级	IP65
相对湿度（无冷凝）	0~95%，无冷凝
最高海拔	2000m
显示屏	LED&APP
BMS通讯方式	USB2.0、Wifi

1、磷酸铁锂电池系统参数：

序号	项目		参数及要求
1	电池信息	电池规格型号	50V100Ah
2		标称容量	100Ah
3		电池模块标称电压	50V
4		单体电池标称电压	3.2V
5		电池模块的单体组合方式	16串
6		电池模块重量（kg）	≈65
7	充电参数	最大充电电流（A）	50
8		电池模块充电电压范围（V）	40～58.4
9		电池模块充电截止电压	58.4V
10		标准充电方法	20A均充至58.4V-58.4V浮充
11		电池模块充电时间	5~6h（20A）
12	放电参数	最大放电电流（A）	100
13		电池模块放电电压范围（V）	40～58.4
14		电池模块放电截止电压	40V
15		单体电池放电截止电压	2.5V
16	短路保护参数	短路保护电流(A)	250A
17		短路保护延迟时间(us)	500
18		短路保护恢复方式	连接充电器
19	自耗及休眠参数	工作时电路内部消耗(mA)	≤70
20	自耗及休眠参数	休眠时内部消耗(uA)	≤2000
21	外壳	外壳材质	镀锌钢板,表面喷塑
22	电池组外形尺寸	高度（mm）	175
23		宽度（mm）	482(带挂耳总宽度)，440（箱体）
24		长度（mm）	593（箱体深度）
25	机箱尺寸	长宽高	600620890mm
26	设备重量		150KG （含电池）
27	数据测量精度	电压(mV)	5
28		电流（mA）	100
29		温度（℃）	1
30		容量（mAh）	100
31	工作及存贮	工作温度	充电：0～45℃；放电：-20～60℃
32		存贮温度	-10～35℃
33		相对湿度	5%～85%
34	管理系统（BMS）	管理系统功能	单体电压管理、总电压管理、充放电温度管理、充放电流管理、电池均衡管理、过充保护、过放保护、过温保护、过流保护、短路保护等。

2、BMS介绍：
磷酸铁锂电池系统的BMS系统分三级管理，分别为托盘BMS（Tray BMS）、机柜BMS（Rack BMS）、系统BMS（System BMS），每级BMS主要功能如下：
1）Tray BMS（TBMS，托盘级，控制20个单体电芯，内置在模组内）：监测单体电芯的电压、温度和单个托盘的总电压，并通过CAN协议向上级BMS实时传递以上信息，能够控制单体电芯的电压均衡性。
2）Rack BMS（RBMS，机架级，控制10个或多个TBMS，内置在开关盒内）：检测整组电池的总电压、总电流，并通过CAN协议向上级BMS实时传递以上信息。能够显示电池充放电时容量、健康状态，对功率的预测、内阻的计算。控制继电开关和盘级单元电压的均衡性。
3）System BMS（SBMS,系统级，最多控制48个RBMS）：收集下级RBMS信息，能够实时对电池剩余容量、健康状况进行预估，功率的预测、内阻的计算。通过RS-485或Modbus-TCP/IP的方式与上位和外部系统进行通信。
4）每级BMS实现功能如下

功能		System BMS	Rack BMS	Tray BMS
检测	Rack 电压/电流	-	○	-
	Cell 电压/温度	-	-	○
	Module 电压	-	-	○
计算	容量估计	○	○	-
	健康状况估计	○	○	-
	功率预测	○	○	-
	电阻计算	○	○	-
控制	风扇控制	-	-	○
	开关控制	-	○	-
	电压平衡	-	○	○
通信	CAN	○	○	○
通信	RS-485 or Modbus-TCP/IP	○	-	-

五、监控及通讯装置
系统配置1 套监控装置，配置光伏并网系统专用网络版监测软件，采用 USB2.0 或 Wifi通讯方式，可以连续每天 24 小时对所有的系统运行状态和数据进行监测。
1、监控软件功能：实时显示电站的当前发电总功率、日总发电量、累计总发电量、累计CO2 总减排量以及每天发电功率曲线图；
可查看运行参数，主要包括：
a.直流电压
b.直流电流
c.交流电压
d.交流电流
e.逆变器机内温度
f.时钟
g.频率
h.当前发电功率
i.日发电量
j.累计发电量
k.累计CO2 减排量
l.每天发电功率曲线图
监控所有设备的运行状态，采用声光报警方式提示设备出现故障，可查看故障原因及故障时间，监控的故障信息至少因包括以下内容：
a.电网电压过高
b.电网电压过低
c.电网频率过高
d.电网频率过低
e.直流电压过高
f.逆变器过载
g.逆变器过热
h.逆变器短路
i.DSP故障
J.通讯失败
监控软件具有集成环境监测功能，能实现环境监测功能，主要包括日照强度、风速、风向、和温度等参量。
可每隔5分钟存储一次电站所有运行数据，包括环境数据。故障数据需要实时存储。
能够分别以日、月、年为单位记录和存储数据、运行事件、警告、故障信息等。
可以连续存储20年以上的电站所有的运行数据和所有的故障纪录。
可通过监控软件对逆变器进行控制，可以以电子表格的形式存储运行数据，并可以图表的形式显示电站的运行情况。
BMS系统终端可查看数据信息内容
单体电压管理、总电压管理、充放电温度管理、充放电流管理、电池均衡管理、过充保护、过放保护、过温保护、过流保护、短路保护等。
2、监控系统介绍
系统所采用的逆变器配置Wifi卡，PMB能保存传感器的所有重要数据。同时配备RS485、RS232、USB和以太网标准接口。可以选择使用wifi和USB2.0免费的监控软件能够通过电脑及移动终端清晰直观的查看输出数据，您可以在任何时候查看光伏电站的太阳能产量和公共电网的供电量情况。
数据采集和控制
1）逆变器监控
采集的基础数据：当前总功率、发电量、二氧化碳减排量、直流电压、直流电流、直流功率、交流电压、电流、逆变器机内温度等。
2）汇流箱监控
采集的基础数据：光伏阵列每路电流或每个光伏阵列电流。
报警数据：设备可提供的所有报警数据。
3）光伏阵列监控
采集的基础数据有高度角、方位角、运行状态、报警数据。
4）气象监测仪监控
采集的基础数据有环境温度、光照强度、风速、风向等。
统一的设备维护管理
软件平台提供监控设备使用状况功能，显示逆变器等设备的运转情况、电流和电压、设备的故障信息，提供自动报警显示并存储，并且对重要仪表统一管理，提示维修人员及时更换备件、及时维护，延长仪表的使用寿命。
数据存储和显示
调度中心负责实时采集重要参量并进行定期存储，操作员可查询历史数据库的数据，并且以报表和曲线、棒图等形式的展示，同时可以打印数据，为技术员分析系统运行状况提供科学的依据。
系统报警与告警通知
当系统任何节点、任务模块出现故障或异常，在处理系统实时的或历史的数据过程中发现异常、故障时，系统自动给出各种报警提示，包含预设的语音报警、报警简报窗口显示、报警总表显示、报警即时打印、报警画面、图元变色等。
系统产生的报警信息保存，包括告警时间、站点信息、告警类别、告警描述等。同时可以按时间、地域信息、报警类别、描述等做复杂的关键字组合查询和进行复杂的统计。
告警通知向使用者提供故障设备的告警以及设备在故障前的预警功能。
六、环境监测仪
该装置由风速传感器、风向传感器、日照辐射表、测温探头、控制盒及支架组成，适用于气象、军事、航空、海港、环保、工业、农业、交通等部门测量水平风参量及太阳辐射能量的测量。可测量环境温度、风速、风向和辐射强度等参量，其 RS485 通讯接口可接入并网监控装置的监测系统，实时记录环境数据。
七、主要教学实训内容
1、光伏能量变换实验
实验1、光伏阵列单元组成原理
实验2、太阳能光电池能量转换组合原理
实验3、阵列电池最大功率跟踪器原理
实验4、阵列汇流与防雷接地原理
实验5、阵列结构件组合安装原理
实验6、在不同天气和日照强度下光强度对光伏转换效率的影响实验
实验7、在不同季节环境温度变换下对光伏能量转换的影响实验
2、光伏储能系统应用与教学
实验1、光伏储能发电系统原理结构分析
实验2、光储系统汇流、防雷原理学习与实践
实验3、锂电池组在光储系统中的应用与电能管理
实验4、（BMS）锂电池组管理系统在光储系统中的应用
实验5、（EMS）能量管理系统在光储系统的应用与重要性
实验6、（EMS）能量管理系统在中小型微电网系统中的应用
实验7、直流变换器在光储系统的应用与重要性
实验8、储能逆变器的原理分析
实验9、储能逆变器与普通逆变器应用比较
实验10、光储微网系统在无电地区、海岛应用及设计
实验11、光储微网系统在多能互补、自发自用等联网型微电网中的应用

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