風(fēng)光氫及超級(jí)電容混合發(fā)電系統(tǒng),混合發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)
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中人教儀廠 --FGH01 風(fēng)光氫及超級(jí)電容混合發(fā)電系統(tǒng)
一、項(xiàng)目基礎(chǔ)簡(jiǎn)介
風(fēng)光氫及超級(jí)電容混合發(fā)電系統(tǒng)為科研創(chuàng)新理念與實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)型相集合的集風(fēng)力發(fā)電，光伏發(fā)電、制氫系統(tǒng)、氫燃料電池發(fā)電、數(shù)值收集等多元化"風(fēng)、光、氫混合型新能源實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)"。
風(fēng)光氫及超級(jí)電容混合發(fā)電系統(tǒng)由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、太陽(yáng)能電池組、風(fēng)力及光伏控制系統(tǒng)、氫燃料電池發(fā)電系統(tǒng)、制氫系統(tǒng)、儲(chǔ)氫系統(tǒng)、主控系統(tǒng)構(gòu)成的微網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。
其作業(yè)原理是風(fēng)力、光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電，并由電池儲(chǔ)能，DC/AC逆變成交流ACAC電，驅(qū)動(dòng)電解水設(shè)備制氫。氫氣經(jīng)過(guò)儲(chǔ)氫系統(tǒng)儲(chǔ)物，并驅(qū)動(dòng)燃料電池電堆發(fā)電。
此外，DC/AC模型塊自帶旁路功能，旁路端直接與市電連接，完成市電和逆變間的自動(dòng)變換，在蓄電池所儲(chǔ)電能不夠用時(shí)，自動(dòng)變換至市電供電，保證持續(xù)制氫功能正常運(yùn)行。在本方案設(shè)計(jì)中主要體現(xiàn)在氫燃料電池系統(tǒng)、制氫系統(tǒng)、儲(chǔ)氫系統(tǒng)的部分。
1.1系統(tǒng)拓?fù)鋱D
圖1 系統(tǒng)拓?fù)鋱D
1.2 功能特別點(diǎn)
整套系統(tǒng)的各個(gè)模型塊預(yù)留了CANRS485RS232USBTCPIP通訊連接口，可以經(jīng)過(guò)該通訊連接口對(duì)系統(tǒng)中各個(gè)模型塊實(shí)行監(jiān)控，方便未來(lái)項(xiàng)目研發(fā)使用。
系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)包括了室內(nèi)溫/濕度儀，風(fēng)速測(cè)量、光照度測(cè)量系統(tǒng)，讓使用者實(shí)操起來(lái)更直觀；
系統(tǒng)DC-AC并網(wǎng)同步電源，應(yīng)用高頻脈沖調(diào)制技術(shù)，設(shè)定有小體積、高效率及高功率（W）因數(shù)輸出；
系統(tǒng)操作面板上應(yīng)用直觀的數(shù)字表和液晶顯露，讓用戶理解當(dāng)前系統(tǒng)作業(yè)狀態(tài)；
系統(tǒng)上的離網(wǎng)電源可以為用戶提供交流ACAC110V/220V純正弦波交流ACAC電能；
實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，可以讓實(shí)驗(yàn)學(xué)生自行拆卸裝配位移，使用簡(jiǎn)便、無(wú)噪音、無(wú)污染；
系統(tǒng)多加市電與風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電變換模型塊，讓實(shí)驗(yàn)更具實(shí)操性；
多加分布式供電原理與實(shí)驗(yàn)電子回路，讓學(xué)生多加對(duì)新知識(shí)的理解；
增設(shè)直線DC母線單元，便利系統(tǒng)各模型塊之間連接及實(shí)驗(yàn)；
單單獨(dú)的后備膠體蓄電池及充放電管理單元；
燃料電池運(yùn)行過(guò)程中，只排除水和熱量，不會(huì)產(chǎn)生任何有害物質(zhì)及噪音；
燃料電池較之傳統(tǒng)電源方案，其運(yùn)行安全可靠、壽命長(zhǎng)，維護(hù)簡(jiǎn)便，降低了維護(hù)成本。
二、方案功能數(shù)值基礎(chǔ)簡(jiǎn)介
2.1風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成
風(fēng)力發(fā)電機(jī)是運(yùn)用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)車(chē)葉片旋轉(zhuǎn)、變換為機(jī)械功，機(jī)械功帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，最終輸出交流ACAC電的電力設(shè)備。是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中不可或缺的核心部位件。
風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)由一臺(tái)5KW垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、尾翼、葉片、風(fēng)機(jī)控制器塔架等構(gòu)成。
廣義地說(shuō)，風(fēng)能也是太陽(yáng)能，所以也可以說(shuō)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，是一種以太陽(yáng)為熱源，以大氣為作業(yè)介質(zhì)的熱能運(yùn)用發(fā)電機(jī)。
風(fēng)力發(fā)電機(jī)功能數(shù)值：
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規(guī)格限定功率（W） |
5KW |
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最大功率（W） |
6KW |
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規(guī)格限定電壓（V） |
48V |
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啟動(dòng)風(fēng)速 |
2.5m/s |
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規(guī)格限定風(fēng)速 |
18m/s |
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最大風(fēng)速 |
45m/s |
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風(fēng)機(jī)凈重 |
185kg |
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風(fēng)輪直徑 |
2.0M |
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塔架高度 |
9M |
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葉片高度 |
3.6M |
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葉片數(shù)量 |
3片 |
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葉片材料 |
鋁制 |
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發(fā)電機(jī) |
三相交流ACAC永磁同步發(fā)電機(jī) |
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塔架類型 |
單單獨(dú)塔架 |
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保護(hù) |
風(fēng)機(jī)自我轉(zhuǎn)數(shù)保護(hù)/電磁限限制動(dòng)作作 |
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作業(yè)溫度（℃） |
-40℃-80℃ |
裝配場(chǎng)地選用
選用土質(zhì)堅(jiān)實(shí)的平地作為裝配場(chǎng)地，裝配風(fēng)力發(fā)電機(jī)的組位置應(yīng)該至少遠(yuǎn)離房屋及人員活動(dòng)場(chǎng)所50米，務(wù)必在選定裝配場(chǎng)地時(shí)考慮到風(fēng)葉的光影影響及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的噪音影響（正常作業(yè)時(shí)噪音約為65dbA）。同時(shí)避免周?chē)懈叽蟮臉?shù)木、建筑物等影響風(fēng)速風(fēng)向的障礙物。
禁止裝配在松軟的沙地、高低不平的場(chǎng)地、有下陷或塌方可能的場(chǎng)地、洼地及其他容易受氣候影響而發(fā)生地質(zhì)改變的場(chǎng)地。同時(shí)需要考慮從風(fēng)力發(fā)電機(jī)的電機(jī)部分到您的蓄電池組的距離，距離越短，所用傳輸電纜越短，因而傳輸過(guò)程中的耗能也越少，如果必須得有較長(zhǎng)的距離,則盡量選用粗些的標(biāo)準(zhǔn)電纜。
風(fēng)力發(fā)電控制器
專為風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制和蓄電池充電而設(shè)計(jì)， 能有效提升風(fēng)力發(fā)電的效能。風(fēng)能充電控制器，能有效防止風(fēng)速過(guò)快時(shí)的失控，和發(fā)生強(qiáng)風(fēng)時(shí)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的危險(xiǎn)。
風(fēng)力發(fā)電控制器是對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)所發(fā)的電能實(shí)行調(diào)動(dòng)和控制，一方面把調(diào)節(jié)后的能量送往直線DC負(fù)載或交流ACAC負(fù)載，另一方面把多余的能量按蓄電池的特性彎彎曲線對(duì)蓄電池組實(shí)行充電，當(dāng)所發(fā)的電不能適用負(fù)載需要時(shí)，控制器又把蓄電池的電能送往負(fù)載。蓄電池充滿電后，控制器要控制蓄電池不被過(guò)充。當(dāng)蓄電池所儲(chǔ)物的電能放完時(shí)，控制器要控制蓄電池不被過(guò)放電，保護(hù)蓄電池。
控制器應(yīng)用PWM無(wú)級(jí)卸載方法控制風(fēng)機(jī)對(duì)蓄電池實(shí)行智能充電。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)所發(fā)出的電能超過(guò)蓄電池存儲(chǔ)量時(shí)，控制系統(tǒng)必須將多余的能量消耗掉。在正常卸載現(xiàn)象下，可保證蓄電池電壓（V）始終平穩(wěn)在浮充電壓（V）點(diǎn)，而只是將多余的電能釋放到卸荷器上。從而保證了最佳的蓄電池充電特性，使得電能得到充分運(yùn)用。
風(fēng)力發(fā)電控制器功能數(shù)值：
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作業(yè)電壓（V）： |
48VDC |
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充電功率（W）： |
5000W |
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風(fēng)機(jī)功率（W）： |
5000W |
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充電方法： |
PWM脈寬調(diào)制 |
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充電最大電流（A） |
116A |
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過(guò)放保護(hù)電壓（V） |
41.5V |
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過(guò)放恢復(fù)電壓（V） |
52.2V |
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輸出保護(hù)電壓（V） |
59V |
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卸載開(kāi)始電壓（V）（出廠值） |
60.5V |
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卸載開(kāi)始電流（A）（出廠值） |
86A |
2.2光伏發(fā)電系統(tǒng)
10KW太陽(yáng)能電池結(jié)合套件分為兩部分，其中一個(gè)5KW應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)鋼構(gòu)造件固定在C型專制鋼件上，呈40度正面朝向正南方，整體支撐架系統(tǒng)放置在在面或者屋頂；另一個(gè)5KW應(yīng)用雙軸自動(dòng)跟蹤，經(jīng)電纜輸送至室內(nèi)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，可完成分布式屋頂發(fā)電相關(guān)實(shí)驗(yàn)，所發(fā)電能與風(fēng)力發(fā)電相集合，經(jīng)DC-AC逆變成正弦波220V交流ACAC電，可供制氫系統(tǒng)使用、多余電能經(jīng)儲(chǔ)能逆變器送入電網(wǎng)。
全部系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、裝配與實(shí)際工程一樣，可在老師的指導(dǎo)下做為學(xué)生練習(xí)拆卸、組裝實(shí)習(xí)樣機(jī)來(lái)用。
太陽(yáng)能光電池組
太陽(yáng)能電池組是本實(shí)驗(yàn)臺(tái)的核心構(gòu)成部分亦是光伏發(fā)電系統(tǒng)不可或缺的核心部位件，是將光能變換為電能并經(jīng)過(guò)光伏控制系統(tǒng)儲(chǔ)物在儲(chǔ)能電池當(dāng)中做為直線DC總線電源供給DC-AC并網(wǎng)同步電源。
太陽(yáng)能電池組為多晶硅或單晶硅，是由高效晶體硅太陽(yáng)能電池片、超白布紋鋼化玻璃、EVA、透明TPT背板以及鋁制邊框構(gòu)成。
其規(guī)格如下：
單晶硅太陽(yáng)能電池規(guī)格
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結(jié)合套件尺寸(L*W*H) |
1650*992*35mm |
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最佳功率（W） |
260W |
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最佳作業(yè)電壓（V） |
32.05±0.5V |
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最佳作業(yè)電流（A） |
8.72±0.10A |
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短路電流（A） |
8.85±0.10A |
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開(kāi)路電壓（V） |
42±0.5V |
1、抗鹽霧和氨腐蝕等國(guó)際權(quán)威測(cè)量試驗(yàn)；
2、可承受風(fēng)壓2400Pa,雪壓7200Pa；
3、優(yōu)秀的弱光環(huán)境發(fā)電功能，陰天也能發(fā)電；
4、輸出功率（W）年衰減率小于0.7%，第25年不低于結(jié)合套件初始功率（W）的80.70%
1. 結(jié)合套件型號(hào)：BY260P-29b 多晶
2. 最大功率（W）（W）：260
3. 開(kāi)路電壓（V）（V）：35.9
4. 短路電流（A）（A）：7.27
5. 最大功率（W）點(diǎn)的作業(yè)電壓（V）（V）：28.1
6. 最大功率（W）點(diǎn)的作業(yè)電流（A）（Ａ）：6.7
7. 轉(zhuǎn)化效率：17.12%
8. 開(kāi)路電壓（V）溫度（℃）系數(shù)：-0.292%/K
9. 短路電流（A）溫度（℃）系數(shù)：+0.045%/K
10. 功率（W）溫度（℃）系統(tǒng)：-0.408%/K
11. 最大系統(tǒng)電壓（V）（V）：1000
12. 結(jié)合套件尺寸（長(zhǎng)×寬×高）：1640×992×40mm
13. 重量（kg）：19.1kg
14. 框體結(jié)構(gòu)：陽(yáng)極氧化鋁
15. 玻璃：白色鋼化安全玻璃3.2mm
16. 電池片封裝：EVA
17. 背板：復(fù)合薄膜
18. 太陽(yáng)能電池片：6×10片多晶硅太陽(yáng)能電池片（156mm×156mm）
19. 接線盒
1) 6個(gè)旁路二極管
2) 絕緣材料：PPO
3) 防水浸等級(jí)：IP65
Ø 連接器
1) 常規(guī)規(guī)格限定電流（A）：30A
2) 耐電壓（V）：DC1000V
3) 接觸電阻：<2mΩ
4) 絕緣電阻：＞500MΩ
5) 適用單芯電纜截面：2.5-6mm2
6) 電纜外徑界限：Φ5mm～Φ 7mm
7) 環(huán)境溫度（℃）：-40℃～+ 105℃
8) 防護(hù)等級(jí)：IP67
9) 安全等級(jí)：Ⅱ
10) 殼體：PC料，黑色
11) 接觸件：紫銅CN，鍍錫SN
12) 接線方法：壓接 MC4
20. 電 纜
1) 長(zhǎng)度：450mm,
2) 規(guī)格：1×4mm²
3) 顏色：紅、黑
Ø 溫度（℃）界限系數(shù)：-40°C to+85°C
Ø 抗冰雹系數(shù)：最大直徑25mm,撞擊速度23m/s(51.2mph)
Ø 最大表面負(fù)荷：7200pa
常見(jiàn)問(wèn)題：
1、如果我要購(gòu)買(mǎi)風(fēng)光氫及超級(jí)電容混合發(fā)電系統(tǒng),混合發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，是否有安裝、培訓(xùn)服務(wù)呢？
答：我們的設(shè)備如果沒(méi)有特別注明“不含安裝”“裸機(jī)價(jià)”“出廠”等字樣的，都是提供安裝、培訓(xùn)服務(wù)的。
2、你們的風(fēng)光氫及超級(jí)電容混合發(fā)電系統(tǒng),混合發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)是否能開(kāi)增值稅專用發(fā)票？
答：可以的，我們是正規(guī)企業(yè)，并且已經(jīng)升級(jí)到一般納稅人，可以開(kāi)具增值稅專用發(fā)票，如果您需要開(kāi)風(fēng)光氫及超級(jí)電容混合發(fā)電系統(tǒng),混合發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的發(fā)票，您需要提供開(kāi)票資料。
3、你們的風(fēng)光氫及超級(jí)電容混合發(fā)電系統(tǒng),混合發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)都是自己生產(chǎn)的嗎？都有什么產(chǎn)品資質(zhì)？
答：我們公司是專業(yè)生產(chǎn)教學(xué)設(shè)備的企業(yè)，完全自主生產(chǎn)，并通過(guò)了最新版ISO9001認(rèn)證，擁有多項(xiàng)專利與著作權(quán)。
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