SB-WIN-400小型風(fēng)力發(fā)電實(shí)訓(xùn)裝置
一、系統(tǒng)概述
小型風(fēng)力發(fā)電實(shí)訓(xùn)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(shí)驗(yàn)，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(diǎn)
?系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)集成了室內(nèi)溫/濕度儀，風(fēng)速測(cè)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(duì)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(shí)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(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，可以讓實(shí)訓(xùn)學(xué)生自行拆裝移動(dòng)，使用簡(jiǎn)便、節(jié)能環(huán)保、無污染。
?增加分布式發(fā)電原理與實(shí)驗(yàn)?zāi)K，讓學(xué)生增加對(duì)新知識(shí)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(dòng)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(shí)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(chǔ)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(duì)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?/span>
6.負(fù)載模塊裝置系統(tǒng)
?風(fēng)扇：×1個(gè)，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(gè)，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(gè)，交流節(jié)能燈×1個(gè)
?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(cè)風(fēng)系統(tǒng)
?測(cè)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(chǔ)：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(cè)顯示（室內(nèi)）
?過風(fēng)速報(bào)警中斷輸出功能，可以設(shè)備閉環(huán)形式連接，增加實(shí)驗(yàn)安全性。
8.顯示裝置系統(tǒng)
?直流電流表：× 1個(gè)，20A， 顯示模式︰0.5"LED
?直流電壓表：× 1個(gè)，50V， 顯示模式︰0.5"LED
?交流電壓表：× 1個(gè)，500V，顯示模式︰0.5"LED
?交流電流表：× 1個(gè)，5A， 顯示模式︰0.5"LED
?交流電壓表：× 1個(gè)，50V， 顯示模式︰0.5"LED
?交流電流表：× 1個(gè)，50A， 顯示模式︰0.5"LED
?時(shí)間、溫/濕度表：× 1個(gè)，-20～99.9℃ 顯示時(shí)間，室內(nèi)溫、濕度
?風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速表：× 1個(gè)，5A， 顯示模式︰0.5"LED
9.電氣開關(guān)操作臺(tái):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(tái)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(jì)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(jì)，并結(jié)合區(qū)域的氣候數(shù)據(jù)，模擬區(qū)域內(nèi)實(shí)時(shí)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(cè)：支持學(xué)生或教師按照學(xué)校名稱和手機(jī)號(hào)碼注冊(cè)用戶
登錄：支持學(xué)生或教師根據(jù)手機(jī)號(hào)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(hào)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(shí)姓名、學(xué)號(hào)、上級(jí)用戶等
異地登錄：同一個(gè)賬號(hào)24小時(shí)內(nèi)只能在同一臺(tái)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(gè)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(gè)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(shí)可以修改多種參數(shù)以最大化的適應(yīng)不同實(shí)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(píng)分。
根據(jù)項(xiàng)目及學(xué)習(xí)任務(wù)需要規(guī)劃設(shè)計(jì)的區(qū)域面積大小，選擇對(duì)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(shí)的地形地貌，包含設(shè)計(jì)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(píng)分參數(shù)：整機(jī)效率、風(fēng)力波動(dòng)（自定義風(fēng)速的每小時(shí)波動(dòng)數(shù)據(jù)以體現(xiàn)出風(fēng)力發(fā)電機(jī)組隨著每小時(shí)風(fēng)速數(shù)據(jù)的變化，發(fā)電量在1天24小時(shí)內(nèi)隨機(jī)波動(dòng)的特點(diǎn)；）
支持修改地?zé)崮艿南嚓P(guān)評(píng)分參數(shù)：換熱能力、熱協(xié)調(diào)參數(shù)、成本單價(jià)
支持修改生物質(zhì)能的相關(guān)評(píng)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(shí)可自動(dòng)根據(jù)公司計(jì)算得出每年最大可建設(shè)的電站功率作為評(píng)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(jì)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(gè)建筑模型的最大功率、制冷制熱能耗占比、每小時(shí)實(shí)際用電系數(shù)、日能耗時(shí)長，可以獲得區(qū)域內(nèi)建筑每小時(shí)、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(shí)段作為區(qū)域能源模擬的目標(biāo)區(qū)域，通過對(duì)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(dòng)計(jì)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?、風(fēng)力電站布局、外部電力輸入、外部電力波動(dòng)、建設(shè)總成本等，可以對(duì)同一模型下的方案進(jìn)行自動(dòng)評(píng)分
命名：教師可以自行命名模型的名字
刪除：教師可以對(duì)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(bào)表
在3d地圖上，根據(jù)模擬的每小時(shí)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(jì)；
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(dòng)計(jì)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(hào)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(jì)，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(jì)、傾角設(shè)計(jì)、逆變器數(shù)量、組件間距設(shè)計(jì)、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(shí)的用電情況，實(shí)現(xiàn)戶式/小型分布式光伏電站的模擬設(shè)計(jì)，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(shí)段內(nèi)的氣溫?cái)?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(shí)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(duì)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(shí)段，光伏發(fā)電設(shè)施每小時(shí)發(fā)電數(shù)據(jù)，體現(xiàn)出白天每小時(shí)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(diǎn)；
根據(jù)逆變器、光伏組件的價(jià)格，風(fēng)機(jī)機(jī)組價(jià)格，地?zé)犭娬緝r(jià)格，生物質(zhì)電站價(jià)格對(duì)所設(shè)計(jì)的多能互補(bǔ)方案的建設(shè)總成本自動(dòng)統(tǒng)計(jì)在初始化并部署完成后，展示整個(gè)區(qū)域能源狀態(tài)，并根據(jù)預(yù)設(shè)值進(jìn)行計(jì)算和輸出，根據(jù)輸出結(jié)果形成各類報(bào)表。包括總數(shù)據(jù)和日數(shù)據(jù)；
能源數(shù)據(jù)報(bào)表中，通過模擬時(shí)間過程，以及設(shè)計(jì)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(jì)算出用能情況實(shí)時(shí)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(jì)配比。
命名：學(xué)生可自行對(duì)設(shè)計(jì)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。
系統(tǒng)工作主界面 系統(tǒng)工作數(shù)據(jù)主界面（可切換不同曲線界面）
三、教學(xué)項(xiàng)目及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
實(shí)驗(yàn)1.風(fēng)力發(fā)電基礎(chǔ)理論原理性實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)2.風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)3.風(fēng)力發(fā)電基礎(chǔ)理論與應(yīng)用技術(shù)仿真實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)4.風(fēng)力發(fā)電相關(guān)測(cè)量技術(shù)實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)5.風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)6.風(fēng)力發(fā)電電力電子實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)8.過風(fēng)速報(bào)警、欠風(fēng)速報(bào)警、液晶顯示風(fēng)速
實(shí)驗(yàn)9.風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的直接負(fù)載實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)10.風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的風(fēng)速變化影響實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)11.限速機(jī)械保護(hù)系統(tǒng)原理實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)12.限速電控保護(hù)系統(tǒng)原理實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)13.風(fēng)機(jī)過功率保護(hù)實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)14.風(fēng)機(jī)超速保護(hù)實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)15.不同轉(zhuǎn)速下風(fēng)力發(fā)電曲線實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)16.風(fēng)況檢測(cè)實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)17.獨(dú)立風(fēng)機(jī)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)18. 綜合實(shí)驗(yàn)。
四、主要設(shè)備清單
序號(hào) | 名 稱 | 數(shù) 量 | 單 位 |
1 | 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)操作臺(tái) | 1 | 臺(tái) |
2 | 400W風(fēng)力發(fā)電機(jī) | 1 | 臺(tái) |
3 | 塔架、拉索 | 1 | 套 |
4 | 轉(zhuǎn)速儀表（含支架） | 1 | 臺(tái) |
5 | 風(fēng)力發(fā)電控制器 | 1 | 臺(tái) |
6 | 蓄電池組55Ah | 1 | 組 |
7 | 實(shí)驗(yàn)附件 | 1 | 套 |
8 | 軟件 | 1 | 套 |
