風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)：助力綠色能源教學(xué)的未來(lái)
2024-06-27 06:22
一、風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的原理與特點(diǎn)
風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)是指通過(guò)太陽(yáng)能和風(fēng)能這兩種可再生能源之間的互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)電力的高效利用。其中，太陽(yáng)能主要通過(guò)光伏發(fā)電技術(shù)轉(zhuǎn)化為電能；風(fēng)能則通過(guò)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)轉(zhuǎn)化為電能。兩者之間可以相互補(bǔ)充，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)如下：
1. 資源豐富：太陽(yáng)能和風(fēng)能是地球上最豐富的可再生能源之一，分布廣泛，取之不盡用之不竭。
2. 環(huán)保節(jié)能：風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中無(wú)需消耗化石燃料，不會(huì)產(chǎn)生溫室氣體和其他污染物，對(duì)環(huán)境友好。同時(shí)，光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電的轉(zhuǎn)換效率高，能量利用率高達(dá)90%以上。
3. 獨(dú)立運(yùn)行：風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)可以獨(dú)立運(yùn)行，不需要依賴于其他能源系統(tǒng)，具有較高的自我維持能力。
4. 可調(diào)性好：根據(jù)氣象條件的變化，可以通過(guò)調(diào)節(jié)光伏和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出功率，實(shí)現(xiàn)電力的動(dòng)態(tài)調(diào)整。
5. 經(jīng)濟(jì)性高：隨著技術(shù)的不斷成熟和規(guī)�；瘧�(yīng)用，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的投資成本逐漸降低，經(jīng)濟(jì)效益逐步提高。
二、風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)在綠色能源發(fā)展中的重要意義
1. 促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)：風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的發(fā)展和完善，有助于減少對(duì)化石能源的依賴，推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)從傳統(tǒng)煤炭、石油向清潔、可再生的方向轉(zhuǎn)變。
2. 提高能源利用效率：風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)集成了多種先進(jìn)技術(shù)，如光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、儲(chǔ)能技術(shù)等，能夠?qū)崿F(xiàn)電力的高效利用，提高能源利用效率。
3. 降低環(huán)境污染：風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中不產(chǎn)生有害氣體和廢水廢渣，對(duì)環(huán)境污染較小，有利于改善生態(tài)環(huán)境。
4. 增加就業(yè)機(jī)會(huì)：風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的發(fā)展將帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，創(chuàng)造更多的就業(yè)機(jī)會(huì)，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
5. 提升國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力：中國(guó)在新能源領(lǐng)域的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)實(shí)力不斷提升，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的發(fā)展有望在全球范圍內(nèi)占據(jù)有利地位，提升國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。
三、展望未來(lái)：風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的發(fā)展前景廣闊
隨著全球氣候變化和環(huán)境問題日益嚴(yán)重，綠色能源已經(jīng)成為世界各國(guó)共同關(guān)注的焦點(diǎn)。在中國(guó)，政府積極推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級(jí)，大力發(fā)展清潔能源。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)作為一種新型的綠色能源技術(shù)，將在未來(lái)的能源領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。
當(dāng)前，我國(guó)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)已經(jīng)取得了一定的成果，但仍然面臨諸多挑戰(zhàn)，如技術(shù)研發(fā)、成本降低、市場(chǎng)推廣等。為此，我們需要加大科研投入，推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新，提高風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的整體性能；同時(shí)，完善政策體系，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)資本投向綠色能源領(lǐng)域；此外，還需要加強(qiáng)國(guó)際合作，共享綠色能源發(fā)展的成果。
DB-SWP01 風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)
一、 概述
DB-SWP01風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)主要由光伏供電裝置、風(fēng)力供電系統(tǒng)、逆變與負(fù)載系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)組成，
風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)采用模塊式結(jié)構(gòu)，各裝置和系統(tǒng)具有獨(dú)立的功能，可以組合成光伏發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)。
1、設(shè)備尺寸：4500×800×2000mm
2、占用場(chǎng)地面積：16平方米
DB-SWP01風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)主要由光伏供電裝置、風(fēng)力供電系統(tǒng)、逆變與負(fù)載系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)組成，
風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)采用模塊式結(jié)構(gòu)，各裝置和系統(tǒng)具有獨(dú)立的功能，可以組合成光伏發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)。
1、設(shè)備尺寸：4500×800×2000mm
2、占用場(chǎng)地面積：16平方米
圖1 DB-SWP01型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)（圖片僅供參考）
風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)由光源模擬跟蹤裝置、光源模擬跟蹤控制系統(tǒng)、能量轉(zhuǎn)換控制存儲(chǔ)系統(tǒng)、離網(wǎng)逆變負(fù)載系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)五個(gè)部分組成，各功能部分通過(guò)通訊電纜和連接電纜進(jìn)行連接，形成一套能夠展示并動(dòng)手設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試的太陽(yáng)能光伏發(fā)電工廠應(yīng)用的設(shè)備。1. 光源模擬跟蹤裝置
光源模擬跟蹤裝置及控制系統(tǒng)由光源模擬跟蹤裝置和光源模擬跟蹤控制系統(tǒng)組成，如圖2所示。該系統(tǒng)由太陽(yáng)能電池組件、模擬太陽(yáng)光燈、太陽(yáng)能模擬追日跟蹤傳感器、太陽(yáng)能板二維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、直流電動(dòng)機(jī)、減速箱、GE可編程序控制器、按鈕和繼電器等低壓電器等組成。
圖2（a）光源模擬跟蹤裝置
太陽(yáng)能電池規(guī)格： 20W/18V*4
模擬光源功率：300W*3
跟蹤方式：?jiǎn)屋S，俯仰180°
跟蹤精度：< ±1.5°
日跟蹤驅(qū)動(dòng)功耗：< 1W（根據(jù)光照強(qiáng)度工作）
工作電壓：DC24V
抗風(fēng)等級(jí)：10級(jí)
機(jī)械壽命：>25年
外形尺寸： 2000mm×1500mm×2000mm
2. 光源模擬跟蹤控制系統(tǒng)
光源模擬跟蹤控制系統(tǒng)控制燈光來(lái)模擬太陽(yáng)光源（晨日太陽(yáng)、午日太陽(yáng)、夕日太陽(yáng)）的運(yùn)行軌跡以及太陽(yáng)光的入射角度，太陽(yáng)能電池板上的模擬追日跟蹤傳感器采集模擬太陽(yáng)光照度信息及位置信息，控制兩維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使太陽(yáng)能電池板始終正對(duì)著模擬太陽(yáng)光源，以提高太陽(yáng)能電池的發(fā)電效率。如圖3所示。
圖3 （b）光源模擬跟蹤控制系統(tǒng)
PLC ：西門子S7-200
PLC額定電壓：24V
工作環(huán)境：溫度 -10-40℃ 濕度≤80%
外形尺寸： 800mm×600mm×1880mm
3. 能量轉(zhuǎn)換控制存儲(chǔ)系統(tǒng)
該系統(tǒng)主要由直流電壓采集模塊、溫度采集模塊、IGBT驅(qū)動(dòng)模塊、直流電流采集模塊、繼電器驅(qū)動(dòng)模塊、蓄電池組、直流負(fù)載、通信模塊、人機(jī)界面、空氣開關(guān)、直流電壓表、直流電流表等模塊組成。
能量轉(zhuǎn)換控制存儲(chǔ)系統(tǒng)是將太陽(yáng)能電池板發(fā)出的電量提供給直流負(fù)載和蓄電池，或者輸送給逆變器使用。該系統(tǒng)具有溫度檢測(cè)，充、放電檢測(cè)、PWM脈寬調(diào)制、最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）功能以及過(guò)充、過(guò)放等保護(hù)功能。
圖4（c） 能量轉(zhuǎn)換控制存儲(chǔ)系統(tǒng)
功率：200W
蓄電池容量：12V20AH，4節(jié)
控制器額定輸出電壓、電流：24V/10A
工作環(huán)境：溫度 -10-40℃ 濕度≤80%
外形尺寸： 800mm×600mm×1880mm
4. 離網(wǎng)逆變負(fù)載系統(tǒng)
離網(wǎng)逆變負(fù)載系統(tǒng)如圖5所示。該系統(tǒng)由直流電壓采集模塊、直流電流采集模塊、IGBT驅(qū)動(dòng)模塊、繼電器驅(qū)動(dòng)模塊、LCD人機(jī)對(duì)話模塊、通信模塊、單相逆變器-主電路單元模塊、頻率采集模塊、直流電壓表、直流電流表、交流電壓表、交流電流表、交流諧波表、空氣開關(guān)、低壓電器、交流負(fù)載等組成。
該系統(tǒng)將太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生的直流電或蓄電池釋放的直流電通過(guò)逆變器SPWM調(diào)制轉(zhuǎn)化為單相220V交流電，供交流負(fù)載使用。系統(tǒng)具有輸入過(guò)、欠壓保護(hù)，輸出過(guò)載、短路保護(hù)，過(guò)熱保護(hù)等功能。具有逆變輸出的電壓幅度、頻率、功率因數(shù)、諧波檢測(cè)和調(diào)整功能。
圖5（d） 離網(wǎng)逆變負(fù)載系統(tǒng)
額定輸入電壓：DC24V；
額定輸出電壓：220V±10%、50Hz±1Hz；
額定功率：200VA；
輸出功率因數(shù)：≥0.80（感性負(fù)載、容性負(fù)載）；
逆變效率：≥80%；
電壓調(diào)整率：線性負(fù)載≤3%，非線性負(fù)載≤5%。
外形尺寸： 800mm×600mm×1880mm
5. 監(jiān)控系統(tǒng)
由通訊管理機(jī)、顯示器、打印機(jī)、組態(tài)軟件等組成。
主要功能：
顯示充電電壓、充電電流、功率、運(yùn)行狀態(tài)；
顯示蓄電池電壓、蓄電池放電電流、蓄電池放電功率、蓄電池運(yùn)行狀態(tài)；
顯示負(fù)載電壓、負(fù)載電流、負(fù)載功率、負(fù)載狀態(tài)；
顯示當(dāng)前溫度、溫度補(bǔ)償系數(shù)，各種參數(shù)保護(hù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示與處理、詳細(xì)的事故記錄、報(bào)警參數(shù)設(shè)定、對(duì)用戶提供權(quán)限管理、密碼登錄等。
圖6 （e） 監(jiān)控系統(tǒng)
組態(tài)軟件：力控
外形尺寸： 800mm×600mm×1880mm