ZGLFD-2型 新能源風力發(fā)電實訓(xùn)平臺

一、方案概述
 風能是一種清潔無公害的的可再生能源能源，很早就被人們利用，主要是通過風車來抽水、磨面等，而現(xiàn)在，人們感興趣的是如何利用風來發(fā)電。根據(jù)國家《十三五規(guī)劃綱要》、《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》等文件的要求，大力發(fā)展內(nèi)容涵蓋水電、核電、煤電、氣電、風電、太陽能發(fā)電等各類電源和輸配電網(wǎng)，利用風力發(fā)電非常環(huán)保，且風能蘊量巨大，因此日益受到世界各國的重視。所以我們本套風力發(fā)電方案，包含5套風力發(fā)電機組模擬單元，分布式逆變控制單元，電能儲能單元，運行控制中心、氣象采集綜合站和模擬風力源等組成。
 
二、風力發(fā)電系統(tǒng)方案
本系統(tǒng)由5套風力發(fā)電機組模擬單元，分布式逆變控制單元，電能儲能單元，運行控制中心、氣象采集綜合站和模擬風力源等組成。
2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
  主要有四部分組成：
  --發(fā)電設(shè)備（風力發(fā)電機，模擬風力源）。
  --變換部分（風機控制器，電能儲能蓄單元）。
  --并網(wǎng)部分（分布式逆變控制單元(ASI) ）。
  --運行控制中心監(jiān)控系統(tǒng)（環(huán)境檢測系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集通訊單元和后臺管理系統(tǒng)，云平臺控制系統(tǒng)）。
  具體系統(tǒng)架構(gòu)圖如下圖所示：
 
 2.1 組網(wǎng)示意圖
 
 
2.3系統(tǒng)功能
（1）系統(tǒng)運行主界面
  系統(tǒng)監(jiān)控提供功能選擇畫面，并對風電場和，現(xiàn)場環(huán)境進行實時監(jiān)測與顯示，如室外溫度值、風速、風向、光照強度等。
 
 
（2）系統(tǒng)運行監(jiān)視和控制
  監(jiān)控系統(tǒng)可分區(qū)域?qū)崟r監(jiān)測各風機電壓及電流、蓄電池電壓及溫度等信息，并對故障點進行異常顯示與報警提示。
 
（3）逆變器發(fā)電趨勢曲線分析
  監(jiān)控系統(tǒng)可繪制顯示逆變器輸出電壓—時間曲線、功率—時間曲線等，直流側(cè)輸入電流實時曲線、交流側(cè)逆變輸出電流曲線，并采集與顯示各逆變器日發(fā)電量等電參量。
 
（4）歷史數(shù)據(jù)管理
 監(jiān)控系統(tǒng)可針對風力發(fā)電現(xiàn)場的各種數(shù)據(jù)和事件進行記錄，如：逆變器輸出電壓、電流功率、電能，輸入電壓、電流，以及通訊異常、開關(guān)變位、操作記錄等，時間記錄支持按類型查詢，并可對越限報警值進行更改設(shè)置。
 
 
（5）日發(fā)電趨勢分析
  系統(tǒng)提供了實時曲線和歷史趨勢兩種曲線分析界面，可以反映出每天24小時內(nèi)風力發(fā)電量與該日風速強度，環(huán)境溫度，風向等的波動情況。
 
三、技術(shù)性能
1、輸入電壓：單相三線制AC220V±10%  50Hz
2、工作環(huán)境：環(huán)境溫度-5℃～+40℃ 相對濕度＜85%（25℃） 海拔＜4000m
3、裝置容量：＜1.5kVA

 
四、配置清單 

序號	類別	參數(shù)	數(shù)量	單位
1	風力發(fā)電機組模擬單元	1、風力發(fā)電機組 發(fā)電機組由直流電動機、三相永磁同步發(fā)電機、風速傳感器、機組固定底盤及配套件等部分組成。 （1）風力發(fā)電機 1）額定功率：300W 2）額定電壓：DC12V 3）額定轉(zhuǎn)速：1000r/min 4）允許功率：350W 5）啟動風速：2m/s 6）切入風速：3m/s 7）切出風速：15m/s 8）安全風速：40m/s 9）安全風速：12.5m/s 10）發(fā)電機工作形式：永磁三相交流發(fā)電機 11）葉輪直徑：1140mm 12）葉片數(shù)量：3片	臺	5
2	分布式逆變控制單元	直流輸入電壓：DC12V 交流輸出電壓：AC220V  太陽能專用設(shè)計 純正弦波 溫度過高報警和保護 輸出過載報警和保護 輸出短路報警和保護 高浪涌能力和苛刻的負載要求 電池高低壓報警	臺	1
3	電能儲能單元	面板上顯示電池圖標和電量百分比，實訓(xùn)平臺內(nèi)部放置4組免維護膠體蓄電池，蓄電池容量：12V/20Ah。	臺	1
4	運行控制中心	15英寸觸摸一體機 內(nèi)存容量: 4GB 內(nèi)存類型: DDR3 硬盤容量: 120GB 顯卡類型: 核芯顯卡 顯存容量: 1GB 提供西門子變頻器一只可以調(diào)節(jié)風場風速大小。 西門子1200PLC，直流電壓表：0-100V，直流電流表0-2A，交流電壓表：0-450V，交流電流表0-5A，所有表精度：0.5級，帶RS485通訊協(xié)議。	套	1
5	氣象采集綜合站	溫濕度等傳感器，系統(tǒng)監(jiān)控軟件	套	1
6	模擬風力源	2模擬風場裝置 1）直流電動機 直流電動機具有減速機構(gòu)，參數(shù)如下： 額定電樞電壓：DC24V；額定功率：60W；額定轉(zhuǎn)速：1.8r/min。 2）風速傳感器 設(shè)備供電：10-30VDC 功耗：0.4W 風速精度：±（0.2+0.03V）m/s V表示風速 測量范圍：0-30m/s 分辨率：0.1m/s 輸出信號：RS485 3）軸流風機主要參數(shù)電源： 3φAC220V 額定功率：370W	臺	5
7	電線電纜配件	專用配件	批	1
8	云平臺控制系統(tǒng)	1、電力通信專用DTU 寬電壓輸入:單電源供電范圍+8V～+28V DC；數(shù)據(jù)速率:300～115200bps（115200bps默認）;串口緩存：10KB;WiFi連接距離：20m以內(nèi);天線接頭：2.4G SMA-K（陰頭）；三種串行數(shù)據(jù)接口:TTL/RS232/RS485 工作溫度-10℃～70℃，環(huán)境：濕度≤90%RH的無腐蝕性場合； 2、云平臺監(jiān)控系統(tǒng) 軟件應(yīng)采用模塊式設(shè)計，開放式體系結(jié)構(gòu)，可兼容Linux、Windows和Android等操作平臺。支持IEC61850通訊協(xié)議，具有完備的網(wǎng)管功能，可對全站節(jié)點提供實時在線監(jiān)測和異常報警。 硬件需采用高性能微處理器，具備*的綜合應(yīng)用及數(shù)據(jù)運算的能力；支持10/100M以太網(wǎng)通信，提供雙網(wǎng)絡(luò)配置；支持電話撥號、無線、光纖、以太網(wǎng)、RS232/485等多種通信方式； 云平臺監(jiān)控系統(tǒng)客戶端可以實現(xiàn)功能豐富的動態(tài)畫面展示。具備網(wǎng)絡(luò)拓撲分析功能，可以實現(xiàn)帶電設(shè)備的顏色標識。帶有數(shù)據(jù)庫設(shè)計，并采用實時數(shù)據(jù)庫和標準商業(yè)歷史庫相結(jié)合的方式，開放數(shù)據(jù)訪問接口，可以與校園網(wǎng)系統(tǒng)等對接擴充。 云平臺監(jiān)控系統(tǒng)須具有完備的軟硬件自診斷、自恢復(fù)以及遠程診斷功能，以確保系統(tǒng)的長期可靠運行。	套	1

五、實驗內(nèi)容
1. 微風啟動風力機特性實驗
2. 保護功能實驗并網(wǎng)及功率輸送實驗
3. MPPT技術(shù)功率跟蹤
4. 電能質(zhì)量分析實驗
5. .過充保護功能實驗
6. 過放保護功能實驗
7. 過載保護功能實驗
8. 短路保護功能實驗
9. 開路保護功能實驗
10. 風機過電流/過轉(zhuǎn)速保護實驗
11. 過風速剎車 保護功能實驗
12. 電壓點、升壓點調(diào)整實驗
13. 云平臺監(jiān)控測試
14. 氣象綜合站數(shù)據(jù)與風機系統(tǒng)聯(lián)合仿真實驗