風光互補發電實訓系統：助力綠色能源教學的未來
2024-06-27 06:22
一、風光互補發電實訓系統的原理與特點
風光互補發電實訓系統是指通過太陽能和風能這兩種可再生能源之間的互補，實現電力的高效利用。其中，太陽能主要通過光伏發電技術轉化為電能；風能則通過風力發電技術轉化為電能。兩者之間可以相互補充，提高電力系統的穩定性和可靠性。
風光互補發電實訓系統的主要特點如下：
1. 資源豐富：太陽能和風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. 環保節能：風光互補發電實訓系統在運行過程中無需消耗化石燃料，不會產生溫室氣體和其他污染物，對環境友好。同時，光伏發電和風力發電的轉換效率高，能量利用率高達90%以上。
3. 獨立運行：風光互補發電實訓系統可以獨立運行，不需要依賴于其他能源系統，具有較高的自我維持能力。
4. 可調性好：根據氣象條件的變化，可以通過調節光伏和風力發電機組的輸出功率，實現電力的動態調整。
5. 經濟性高：隨著技術的不斷成熟和規模化應用，風光互補發電實訓系統的投資成本逐漸降低，經濟效益逐步提高。
二、風光互補發電實訓系統在綠色能源發展中的重要意義
1. 促進能源結構優化升級：風光互補發電實訓系統的發展和完善，有助于減少對化石能源的依賴，推動能源結構從傳統煤炭、石油向清潔、可再生的方向轉變。
2. 提高能源利用效率：風光互補發電實訓系統集成了多種先進技術，如光伏發電、風力發電、儲能技術等，能夠實現電力的高效利用，提高能源利用效率。
3. 降低環境污染：風光互補發電實訓系統在運行過程中不產生有害氣體和廢水廢渣，對環境污染較小，有利于改善生態環境。
4. 增加就業機會：風光互補發電實訓系統的發展將帶動相關產業鏈的發展，創造更多的就業機會，促進社會經濟發展。
5. 提升國際競爭力：中國在新能源領域的技術和產業實力不斷提升，風光互補發電實訓系統的發展有望在全球范圍內占據有利地位，提升國際競爭力。
三、展望未來：風光互補發電實訓系統的發展前景廣闊
隨著全球氣候變化和環境問題日益嚴重，綠色能源已經成為世界各國共同關注的焦點。在中國，政府積極推動能源結構的優化升級，大力發展清潔能源。風光互補發電實訓系統作為一種新型的綠色能源技術，將在未來的能源領域發揮越來越重要的作用。
當前，我國風光互補發電實訓系統已經取得了一定的成果，但仍然面臨諸多挑戰，如技術研發、成本降低、市場推廣等。為此，我們需要加大科研投入，推動技術創新，提高風光互補發電實訓系統的整體性能；同時，完善政策體系，引導產業資本投向綠色能源領域；此外，還需要加強國際合作，共享綠色能源發展的成果。
DB-SWP01 風光互補發電實訓系統
一、 概述
DB-SWP01風光互補發電實訓系統主要由光伏供電裝置、風力供電系統、逆變與負載系統、監控系統組成，
風光互補發電實訓系統采用模塊式結構，各裝置和系統具有獨立的功能，可以組合成光伏發電實訓系統、風力發電實訓系統。
1、設備尺寸：4500×800×2000mm
2、占用場地面積：16平方米
DB-SWP01風光互補發電實訓系統主要由光伏供電裝置、風力供電系統、逆變與負載系統、監控系統組成，
風光互補發電實訓系統采用模塊式結構，各裝置和系統具有獨立的功能，可以組合成光伏發電實訓系統、風力發電實訓系統。
1、設備尺寸：4500×800×2000mm
2、占用場地面積：16平方米
圖1 DB-SWP01型風光互補發電系統（圖片僅供參考）
風光互補發電實訓系統由光源模擬跟蹤裝置、光源模擬跟蹤控制系統、能量轉換控制存儲系統、離網逆變負載系統、監控系統五個部分組成，各功能部分通過通訊電纜和連接電纜進行連接，形成一套能夠展示并動手設計、安裝、調試的太陽能光伏發電工廠應用的設備。1. 光源模擬跟蹤裝置
光源模擬跟蹤裝置及控制系統由光源模擬跟蹤裝置和光源模擬跟蹤控制系統組成，如圖2所示。該系統由太陽能電池組件、模擬太陽光燈、太陽能模擬追日跟蹤傳感器、太陽能板二維運動機構、直流電動機、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
太陽能電池規格： 20W/18V*4
模擬光源功率：300W*3
跟蹤方式：單軸，俯仰180°
跟蹤精度：< ±1.5°
日跟蹤驅動功耗：< 1W（根據光照強度工作）
工作電壓：DC24V
抗風等級：10級
機械壽命：>25年
外形尺寸： 2000mm×1500mm×2000mm
2. 光源模擬跟蹤控制系統
光源模擬跟蹤控制系統控制燈光來模擬太陽光源（晨日太陽、午日太陽、夕日太陽）的運行軌跡以及太陽光的入射角度，太陽能電池板上的模擬追日跟蹤傳感器采集模擬太陽光照度信息及位置信息，控制兩維運動機構，使太陽能電池板始終正對著模擬太陽光源，以提高太陽能電池的發電效率。如圖3所示。
圖3 （b）光源模擬跟蹤控制系統
PLC ：西門子S7-200
PLC額定電壓：24V
工作環境：溫度 -10-40℃ 濕度≤80%
外形尺寸： 800mm×600mm×1880mm
3. 能量轉換控制存儲系統
該系統主要由直流電壓采集模塊、溫度采集模塊、IGBT驅動模塊、直流電流采集模塊、繼電器驅動模塊、蓄電池組、直流負載、通信模塊、人機界面、空氣開關、直流電壓表、直流電流表等模塊組成。
能量轉換控制存儲系統是將太陽能電池板發出的電量提供給直流負載和蓄電池，或者輸送給逆變器使用。該系統具有溫度檢測，充、放電檢測、PWM脈寬調制、最大功率點跟蹤（MPPT）功能以及過充、過放等保護功能。
圖4（c） 能量轉換控制存儲系統
功率：200W
蓄電池容量：12V20AH，4節
控制器額定輸出電壓、電流：24V/10A
工作環境：溫度 -10-40℃ 濕度≤80%
外形尺寸： 800mm×600mm×1880mm
4. 離網逆變負載系統
離網逆變負載系統如圖5所示。該系統由直流電壓采集模塊、直流電流采集模塊、IGBT驅動模塊、繼電器驅動模塊、LCD人機對話模塊、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、低壓電器、交流負載等組成。
該系統將太陽能電池板產生的直流電或蓄電池釋放的直流電通過逆變器SPWM調制轉化為單相220V交流電，供交流負載使用。系統具有輸入過、欠壓保護，輸出過載、短路保護，過熱保護等功能。具有逆變輸出的電壓幅度、頻率、功率因數、諧波檢測和調整功能。
圖5（d） 離網逆變負載系統
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：≥0.80（感性負載、容性負載）；
逆變效率：≥80%；
電壓調整率：線性負載≤3%，非線性負載≤5%。
外形尺寸： 800mm×600mm×1880mm
5. 監控系統
由通訊管理機、顯示器、打印機、組態軟件等組成。
主要功能：
顯示充電電壓、充電電流、功率、運行狀態；
顯示蓄電池電壓、蓄電池放電電流、蓄電池放電功率、蓄電池運行狀態；
顯示負載電壓、負載電流、負載功率、負載狀態；
顯示當前溫度、溫度補償系數，各種參數保護、實時數據顯示與處理、詳細的事故記錄、報警參數設定、對用戶提供權限管理、密碼登錄等。
圖6 （e） 監控系統
組態軟件：力控
外形尺寸： 800mm×600mm×1880mm