ZY-FL35 小型風(fēng)力發(fā)電實訓(xùn)裝置
一、系統(tǒng)概述
該裝置由風(fēng)力發(fā)電機(jī)、風(fēng)力發(fā)電控制器、電力蓄能單元、逆變模塊、開關(guān)控制單元、負(fù)載單元、顯示單元共七大單元系統(tǒng)組成,系統(tǒng)能進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電相關(guān)全過程實驗,是職高、大學(xué)、研究生以風(fēng)力發(fā)電為主課題的研究和培訓(xùn)、教學(xué)的理想產(chǎn)品。

教學(xué)特點
系統(tǒng)實驗平臺集成了室內(nèi)溫/濕度儀,風(fēng)速測量系統(tǒng),讓使用者操作起來更直觀。
系統(tǒng)采用數(shù)字化DSP技術(shù),對蓄電池充放電進(jìn)行全智能化的管理。
系統(tǒng)面板上采用直觀的數(shù)字儀表和液晶顯示,讓用戶即時了解系統(tǒng)工作狀態(tài)。
系統(tǒng)上的離網(wǎng)電源可以為用戶提供交流110V/220V純正弦波交流電能。
風(fēng)力發(fā)電教學(xué)實驗系統(tǒng),可以讓實訓(xùn)學(xué)生自行拆裝移動,使用簡便、節(jié)能環(huán)保、無污染。
增加分布式發(fā)電原理與實驗?zāi)K,讓學(xué)生增加對新知識的理解
二、系統(tǒng)運(yùn)行技術(shù)條件
1.風(fēng)力系統(tǒng)
風(fēng)輪直徑:1.24(m)
啟動風(fēng)速:2.5(m/s)
額定風(fēng)速:12(m/s)
安全風(fēng)速:35(m/s)
工作形式:上風(fēng)式永磁同步發(fā)電機(jī)
風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)方向:順時針
風(fēng)葉數(shù)量:3(片)
風(fēng)葉材料:玻璃增強(qiáng)聚丙烯材料
電機(jī)材料:鋁合金&不銹鋼
模擬風(fēng)洞:
風(fēng)量:34073 m3/h,1275Pa-2138Pa
電壓:三相四線 380VAC
功率:2.2kW
調(diào)速單元:2.2KW 矢量變頻器,輸出頻率:0-100Hz
2.充電系統(tǒng)
額定功率:400(W)
額定電壓:12/24(V)
額定電流:33.3/16.7(A)
3.電力蓄能系統(tǒng)(機(jī)內(nèi))
儲能形式:閥控式密封鉛酸蓄電池
額定電壓:12V
額定容量:55Ah
充電方法(恒壓),循環(huán)︰最大充電電流為5.6A
4.離網(wǎng)逆變模塊系統(tǒng)
直流輸入電壓:10.5~16.8 VDC
額定蔬出功率:300W
輸出電壓:110/220VAC
輸出波形:純正弦波
輸出頻率:50Hz
工作效率:85%
功率因數(shù):>0.88
波形失真率≤5%
工作環(huán)境:溫度-20℃~50℃
相對濕度:﹤90﹪(25℃)
保護(hù)功能:極性反接、短路、過熱、過載保護(hù)
5.控制模塊系統(tǒng)
工作電壓:12VDC
充電功率:500W
光伏功率:100W
風(fēng)機(jī)功率:400W
充電方式:PWM脈寬調(diào)制
充電最大電流 16.5A
過放保護(hù)電壓 10.5V
過放恢復(fù)電壓 12.6V
輸出保護(hù)電壓 16.2V
卸載開始電壓(出廠值)15V
卸載開始電流(出廠值) 12A
控制器設(shè)有蓄電池過充、過放電保護(hù)、蓄電池開路保護(hù)、負(fù)載過電壓保護(hù)、輸出短路保護(hù)、電池接反保護(hù)、欠壓和過壓防震蕩保護(hù)、均衡充電、溫度補(bǔ)償?shù)裙δ埽?br />
6.負(fù)載模塊裝置系統(tǒng)
風(fēng)扇:×1個,額定電壓:12/24V,工作電流:1.25A,功率:15W
交通燈:1組(R,G,B),額定電壓:12/24V,工作電流:0.8A,功率:9.6W
馬達(dá):×1個,額定電壓:12/24V,工作電流:0.35A,功率:5W 轉(zhuǎn)速:20rmp/min
交流LED燈×1個,交流節(jié)能燈×1個
直流模擬負(fù)載:12V/24V/28WLED路燈板,帶PWM調(diào)光功能,輸出功率可設(shè)置
7、測風(fēng)系統(tǒng)
測量范圍 風(fēng)速:0~60m/s
精 度 ±0.1m/s
工作電源:AC 220V±20% 50HZ, DC12V、5V或其他供電。
記錄間隔: 1分鐘~240分鐘連續(xù)可設(shè)置
內(nèi)部存儲: 4M bit
環(huán)境溫度: -40℃~50℃
轉(zhuǎn)速傳感器:0~5000 風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測顯示(室內(nèi))
過風(fēng)速報警中斷輸出功能,可以設(shè)備閉環(huán)形式連接,增加實驗安全性。
8.顯示裝置系統(tǒng)
直流電流表:× 1個,20A, 顯示模式︰0.5”LED
直流電壓表:× 1個,50V, 顯示模式︰0.5”LED
交流電壓表:× 1個,500V,顯示模式︰0.5”LED
交流電流表:× 1個,5A, 顯示模式︰0.5”LED
交流電壓表:× 1個,50V, 顯示模式︰0.5”LED
交流電流表:× 1個,50A, 顯示模式︰0.5”LED
時間、溫/濕度表:× 1個,-20~99.9℃ 顯示時間,室內(nèi)溫、濕度
風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速表:× 1個,5A, 顯示模式︰0.5”LED
9.電氣開關(guān)操作臺
交流漏電開關(guān)、緊急停止開關(guān)、儀表開關(guān)、風(fēng)機(jī)輸入開關(guān)、直流輸入開關(guān)
儀表顯示、控制按鈕(開關(guān))、智能型風(fēng)光互補(bǔ)控制器、風(fēng)速儀、鼓風(fēng)機(jī)調(diào)速。
10.仿真規(guī)劃軟件
基于Unity3D軟件,使用C#語言進(jìn)行開發(fā),采用My Sql作為后臺數(shù)據(jù)庫,通過FTP協(xié)議與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行通信。軟件使用者通過使用光伏、風(fēng)力、地?zé)、生物質(zhì)4種能源設(shè)計多能互補(bǔ)方案,完成區(qū)域能源的供能結(jié)構(gòu)改造方案設(shè)計,并結(jié)合區(qū)域的氣候數(shù)據(jù),模擬區(qū)域內(nèi)實時能耗與供能數(shù)據(jù),從而優(yōu)化出合理的能源結(jié)構(gòu)。
用戶管理功能:
注冊:支持學(xué)生或教師按照學(xué)校名稱和手機(jī)號碼注冊用戶
登錄:支持學(xué)生或教師根據(jù)手機(jī)號碼或用戶名登錄系統(tǒng)。
找回密碼:支持學(xué)生或教師根據(jù)手機(jī)號碼找回密碼
權(quán)限管理:支持主用戶添加或刪除子用戶
用戶信息管理:支持用戶信息查看,包括用戶名、學(xué)校、真實姓名、學(xué)號、上級用戶等
異地登錄:同一個賬號24小時內(nèi)只能在同一臺電腦上登錄,無法在其他電腦上登錄。
氣象數(shù)據(jù)庫
支持查看全國超過32個城市的模擬地圖氣候數(shù)據(jù)。支持查看2013-2016年的精確到天的模擬地圖氣候數(shù)據(jù),可自由設(shè)置日期進(jìn)行查看。每個城市的氣候數(shù)據(jù)均可查看:平均氣溫、最高最低氣溫、濕度、降水量、輻照量、氣壓、風(fēng)速、土地濕度攝氏度等。
3D地圖功能
支持教師通過3D地圖上的模擬能耗布置相應(yīng)學(xué)習(xí)任務(wù),同時可以修改多種參數(shù)以最大化的適應(yīng)不同實際情況,最后可以根據(jù)學(xué)生完成情況進(jìn)行相應(yīng)的評分。
根據(jù)項目及學(xué)習(xí)任務(wù)需要規(guī)劃設(shè)計的區(qū)域面積大小,選擇對應(yīng)面積以及地形相似度高的區(qū)域,并定期更新可用的區(qū)域3d地圖、加載在3D地圖上的是真實的地形地貌,包含設(shè)計成虛擬的地形地貌、3D地圖模型、山川、河流與樹木;
支持修改風(fēng)力發(fā)電的相關(guān)評分參數(shù):整機(jī)效率、風(fēng)力波動(自定義風(fēng)速的每小時波動數(shù)據(jù)以體現(xiàn)出風(fēng)力發(fā)電機(jī)組隨著每小時風(fēng)速數(shù)據(jù)的變化,發(fā)電量在1天24小時內(nèi)隨機(jī)波動的特點;)
支持修改地?zé)崮艿南嚓P(guān)評分參數(shù):換熱能力、熱協(xié)調(diào)參數(shù)、成本單價
支持修改生物質(zhì)能的相關(guān)評分參數(shù):生物質(zhì)年供應(yīng)、整機(jī)效率、生物質(zhì)殘余物平均能源折算系數(shù)、生物質(zhì)平均谷草比系數(shù)、生物質(zhì)殘余物能源利用可獲得系數(shù)、建設(shè)成本、燃料成本、運(yùn)維成本等。同時可自動根據(jù)公司計算得出每年最大可建設(shè)的電站功率作為評分準(zhǔn)則。
(最大生物質(zhì)電站功率=年供應(yīng)量*1000*平均能源折算系數(shù)*谷草比系數(shù)*殘余物能源利用可獲得系數(shù)/ 3600/365/24)
設(shè)計區(qū)域內(nèi)的5種用能建筑模型(底層住宅、交通樞紐、酒店、小高層、寫字樓),通過設(shè)置每個建筑模型的最大功率、制冷制熱能耗占比、每小時實際用電系數(shù)、日能耗時長,可以獲得區(qū)域內(nèi)建筑每小時、每天、全年的耗電情況以及制冷制熱能耗需求;
可選擇全國任意地區(qū)(精確城市)、任意氣候時段作為區(qū)域能源模擬的目標(biāo)區(qū)域,通過對比數(shù)據(jù)庫可以得出當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度、光伏組件全年最高、最低工作溫度,并可以自動計算最大、最小電壓、最大開路電壓、最大直流電流等數(shù)據(jù),可以自行比較同一模型不同規(guī)劃方案的優(yōu)劣,通過比較傾角偏差、組件逆變器功率比、間距誤差、逆變器數(shù)量、生物質(zhì)電站容量、淺層地?zé)崛萘俊L(fēng)力電站布局、外部電力輸入、外部電力波動、建設(shè)總成本等,可以對同一模型下的方案進(jìn)行自動評分
命名:教師可以自行命名模型的名字
刪除:教師可以對模型進(jìn)行刪除操作
支持學(xué)生通過設(shè)置3D地圖上的各種能源搭配的方案來解答教師給出的學(xué)習(xí)任務(wù),并給出相應(yīng)的數(shù)據(jù)報表
在3d地圖上,根據(jù)模擬的每小時用能數(shù)據(jù),合理布局“光伏發(fā)電”“風(fēng)力發(fā)電”“生物質(zhì)發(fā)電”“淺層地?zé)嵩O(shè)施”設(shè)置各種產(chǎn)能模塊的產(chǎn)能參數(shù),滿足區(qū)域用能需求,以完成需求側(cè)區(qū)域能源規(guī)劃方案的設(shè)計;
使用光伏、風(fēng)力、生物質(zhì)、地?zé)?種新能源并結(jié)合外部電力輸入以進(jìn)行能源供應(yīng)模擬并能自動計算產(chǎn)能。
根據(jù)設(shè)施地區(qū)經(jīng)緯度與氣候參數(shù),通過選擇不同型號規(guī)格的逆變器與光伏組件,來完成光伏組件方陣的設(shè)計,主要包含參數(shù)有:方陣行數(shù)、方陣列數(shù)、組件安裝方式設(shè)計、傾角設(shè)計、逆變器數(shù)量、組件間距設(shè)計、組串串并聯(lián)的數(shù)量等完成區(qū)域光伏電站設(shè)置。
根據(jù)每小時的用電情況,實現(xiàn)戶式/小型分布式光伏電站的模擬設(shè)計,并根據(jù)所選光伏組件與逆變器估算該電站的建設(shè)成本以及模擬該分布式電站與負(fù)載的合并運(yùn)行情況可設(shè)置不同容量大小的風(fēng)機(jī),模擬風(fēng)力發(fā)電功率
根據(jù)模擬時段內(nèi)的氣溫數(shù)據(jù),判斷當(dāng)日是否存在制冷制熱需求,并根據(jù)當(dāng)日的冷熱程度模擬制冷制熱能耗情況。
模擬淺層地?zé)釗Q熱能力與埋管面積的關(guān)系;同時學(xué)生根據(jù)模擬數(shù)據(jù)需要,設(shè)置生物質(zhì)能建設(shè)所需面具,以滿足模擬建筑制冷制熱能耗需求;
學(xué)習(xí)生物質(zhì)發(fā)電過程中,通過生物質(zhì)能電站的一系列參數(shù),強(qiáng)化學(xué)生對于生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化公式學(xué)習(xí)。(最大生物質(zhì)電站功率=年供應(yīng)量*1000*平均能源折算系數(shù)*谷草比系數(shù)*殘余物能源利用可獲得系數(shù)/ 3600/365/24)并模擬白天時段,光伏發(fā)電設(shè)施每小時發(fā)電數(shù)據(jù),體現(xiàn)出白天每小時光伏發(fā)電量隨光照強(qiáng)度變化、夜晚光伏沒有發(fā)電的量的特點;
根據(jù)逆變器、光伏組件的價格,風(fēng)機(jī)機(jī)組價格,地?zé)犭娬緝r格,生物質(zhì)電站價格對所設(shè)計的多能互補(bǔ)方案的建設(shè)總成本自動統(tǒng)計在初始化并部署完成后,展示整個區(qū)域能源狀態(tài),并根據(jù)預(yù)設(shè)值進(jìn)行計算和輸出,根據(jù)輸出結(jié)果形成各類報表。包括總數(shù)據(jù)和日數(shù)據(jù);
能源數(shù)據(jù)報表中,通過模擬時間過程,以及設(shè)計好的方案,可以顯示各種能源的產(chǎn)能情況,包括:總產(chǎn)能、光伏發(fā)電量、風(fēng)力發(fā)電量、淺層地?zé)崮芰、生物質(zhì)能發(fā)電量以及外部電力輸入等。
根據(jù)用能模塊預(yù)設(shè)的用能參數(shù),模擬計算出用能情況實時曲線與各類產(chǎn)能設(shè)施的產(chǎn)能占比,并同步圖表顯示,包括總能耗、一般能耗、制冷制熱能耗等,有助于學(xué)生進(jìn)行相應(yīng)能源的設(shè)計配比。
命名:學(xué)生可自行對設(shè)計方案進(jìn)行命名或重命名
刪除:教師或?qū)W生可刪除方案
11、監(jiān)控軟件
PC監(jiān)控模塊:監(jiān)控主機(jī)、監(jiān)控軟件。
顯示內(nèi)容:蓄電池電壓、風(fēng)機(jī)電壓、光伏電壓、風(fēng)機(jī)電流、光伏電流、風(fēng)機(jī)功率、光伏功率,能量模擬圖,當(dāng)前風(fēng)速(米/秒),當(dāng)前風(fēng)向(度),當(dāng)前風(fēng)力資源平估。

三、教學(xué)項目及實驗內(nèi)容
實驗1.風(fēng)力發(fā)電基礎(chǔ)理論原理性實驗
實驗2.風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計實驗
實驗3.風(fēng)力發(fā)電基礎(chǔ)理論與應(yīng)用技術(shù)仿真實驗
實驗4.風(fēng)力發(fā)電相關(guān)測量技術(shù)實驗
實驗5.風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)實驗
實驗6.風(fēng)力發(fā)電電力電子實驗
實驗7.過放保護(hù)、過放恢復(fù)、過充保護(hù)、過充恢復(fù)
均充保護(hù)、均充恢復(fù)、浮充保護(hù)、浮充恢復(fù)
實驗8.過風(fēng)速報警、欠風(fēng)速報警、液晶顯示風(fēng)速
實驗9.風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的直接負(fù)載實驗
實驗10.風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的風(fēng)速變化影響實驗
實驗11.限速機(jī)械保護(hù)系統(tǒng)原理實驗
實驗12.限速電控保護(hù)系統(tǒng)原理實驗
實驗13.風(fēng)機(jī)過功率保護(hù)實驗
實驗14.風(fēng)機(jī)超速保護(hù)實驗
實驗15.不同轉(zhuǎn)速下風(fēng)力發(fā)電曲線實驗
實驗16.風(fēng)況檢測實驗
實驗17.獨立風(fēng)機(jī)系統(tǒng)實驗
實驗18. 綜合實驗。
四、主要設(shè)備清單
序號 |
名稱 |
型號 |
數(shù)量 |
單位 |
1 |
風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)操作臺 |
? |
1 |
臺 |
2 |
400W風(fēng)力發(fā)電機(jī) |
? |
1 |
臺 |
3 |
塔架、拉索 |
? |
1 |
套 |
4 |
轉(zhuǎn)速儀表(含支架) |
? |
1 |
臺 |
5 |
風(fēng)力發(fā)電控制器 |
? |
1 |
臺 |
6 |
蓄電池組55Ah |
? |
1 |
組 |
7 |
實驗附件 |
? |
1 |
套 |
8 |
軟件 |
? |
1 |
套 |
|