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可再生能源智能微電網(wǎng)實訓(xùn)系統(tǒng)
2024-07-30
可再生能源智能微電網(wǎng)實訓(xùn)系統(tǒng)
一、MY-PV57
可再生能源智能微電網(wǎng)實訓(xùn)系統(tǒng)
-
概述
可再生能源智能微電網(wǎng)系統(tǒng)
采用雙母線結(jié)構(gòu),集成能量控制系統(tǒng)(PCS)、電池管理系統(tǒng)(BMS)、分布式發(fā)電系統(tǒng)(DG)、交直流負(fù)荷、能量管理系統(tǒng)(EMS)與監(jiān)控系統(tǒng)(SCADA)等,實現(xiàn)清潔低碳、安全高效的源-網(wǎng)-荷-儲協(xié)同優(yōu)化功能。應(yīng)用數(shù)字化、信息化與智能化能量管理系統(tǒng)控制,通過源源互補、源網(wǎng)協(xié)調(diào)、網(wǎng)荷互動、網(wǎng)儲互動和源荷互動等多種交互形式,可以更經(jīng)濟(jì)、高效和安全地利用分布式新能源與儲能,實現(xiàn)電能削峰填谷、負(fù)荷不間斷優(yōu)質(zhì)供電、系統(tǒng)智能化保護(hù)與運行、自由離并網(wǎng)無縫切換等,從而實現(xiàn)發(fā)、用電效益更好。
1.1系統(tǒng)簡介
可再生能源智能微電網(wǎng)系統(tǒng)由能量調(diào)度控制器、浪涌保護(hù)器、交流接觸器、斷路器、單相計量儀表、電流互感器、工業(yè)觸摸屏(HMI)、測試端子等組成。主要完成微電網(wǎng)與電網(wǎng)能量交互的控制、計量與保護(hù),同時通過能量調(diào)度控制器對儲能、分布式電源、交直流負(fù)荷等進(jìn)行能量管理與調(diào)度,實現(xiàn)微電網(wǎng)平滑穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)高效運行。
二、系統(tǒng)參數(shù)
1)觸摸屏:內(nèi)核:J1900 CPU(主頻2400MHz*4核心);內(nèi)存:4GB;觸摸類型:四線電阻式觸摸屏;串行接口:RS232/RS485;以太網(wǎng)口:10/100M自適應(yīng);電磁兼容:工業(yè)三極;監(jiān)測內(nèi)容:對微電網(wǎng)的實時運行和報警信息進(jìn)行全面監(jiān)控,并對微電網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)計和分析,實現(xiàn)對微電網(wǎng)參數(shù)的監(jiān)控。
2)工業(yè)交換機(jī):網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn):IEEE 802.3、IEEE 802.3u、IEEE 802.3x;端口:8個10/100Mbps RJ45 端口;指示燈:每端口具有1個Link/Ack、Speed 指示燈/每設(shè)備具有1個Power指示燈;性能:存儲轉(zhuǎn)發(fā)/支持3.2Gbps背板帶寬/支持8K的MAC地址表深度。
3)浪涌保護(hù)器:最大持續(xù)運行電壓Uc:1000V;標(biāo)稱放電電流In(8/20us):20KA;最大放電電流Imax(8/20us):40KA;保護(hù)水平Up(8/20us):<1.8KV響應(yīng)時間:≤25ns;
4)交流接觸器:主觸點數(shù)量:3對;額定電流:25A;線圈電壓:AC220V;帶輔助觸點;
5)光伏專用單相電雙向計量儀表:電流、電壓測量精度:0.2級;功率、有功電能測量精度:0.5級;無功電能:1級;
6)開關(guān)電源:輸入電壓:AC220V;輸出電壓:DC24V;額定輸出電流:2.5A;
7)系統(tǒng)材質(zhì)與尺寸:鋼板厚度:2mm;前門采用透明鋼化玻璃設(shè)計,帶緩沖器;后門采用雙開門設(shè)計,底部裝置過濾網(wǎng);兩邊側(cè)板可拆卸;柜體尺寸≥:750×650×1800(mm);
2.1微電網(wǎng)儲能與控制系統(tǒng)
儲能與穩(wěn)定控制系統(tǒng)由雙向儲能變流器、切換開關(guān)、儲能蓄電池組、電池管理系統(tǒng)(BMS)、直流功率計量儀表、低壓線路保護(hù)器、電流互感器、分流器、測試端子、通訊網(wǎng)關(guān)等組成。主要實現(xiàn)對微電網(wǎng)儲能的充放電管理、直流母線與交流母線的雙向變流、內(nèi)置隔離微電網(wǎng)與市電電網(wǎng)的PCC節(jié)點開關(guān)。
1)微電網(wǎng)儲能雙向變流穩(wěn)定控制器(PCS):最大并網(wǎng)功率:5.0KW;輸入直流電壓:DC48V;最大充電功率:5500W(可設(shè)定);充電電壓:可設(shè)定;集成溫度補償功能;保護(hù)功能:接反保護(hù),欠壓保護(hù),過壓保護(hù),過充保護(hù),過載保護(hù),短路保護(hù)等;額定輸出電壓:220V(180Vac-280Vac);額定電網(wǎng)頻率:45/65HZ,±5HZ;最大交流電流:22A;功率因素:0.8超前~0.8滯后;THDI:<1.5%;交流連接類型:單相;設(shè)備保護(hù):直流極性反接保護(hù),直流輸入開關(guān)保護(hù),交流輸出過流保護(hù),交流輸出過壓保護(hù),接地故障監(jiān)測,電網(wǎng)孤島監(jiān)測,殘余電流檢測;通訊接口:隔離RS485;
2)儲能蓄電池:磷酸鐵電池;電池容量:48V2.4KWH(2節(jié));電池連接方式:串聯(lián);電池保護(hù):末端接熔斷器;
3)電池管理系統(tǒng)(BMS):電源電壓:AC/DC220V;輸入功率:≤10W;電池單體電壓檢測:24節(jié);電池電流采集:1路;電池溫度采集:1路;單體電壓測量范圍:0.5V~16V;單體電壓測量精度:≤±0.3%;通訊端口:RS485;可檢測蓄電池組的電壓、電流;單體電池電壓、內(nèi)阻;蓄電池工作溫度,BMS系統(tǒng)可動態(tài)檢測蓄電池間的工作情況,估測蓄電池的SOC,使蓄電池和設(shè)備間的連接更科學(xué),大大延長蓄電池的工作壽命。
4)直流功率表:電壓測量范圍:DC0-100V;電壓測量精度:0.5級;電流測量范圍:0-50A;電流測量精度:0.5級;
5)交流接觸器:主觸點數(shù)量:3對;額定電流:25A;線圈電壓:AC220V;帶輔助觸點;
6)系統(tǒng)材質(zhì)與尺寸:鋼板厚度:2mm;前門采用透明鋼化玻璃設(shè)計,帶緩沖器;后門采用雙開門設(shè)計,底部裝置過濾網(wǎng);兩邊側(cè)板可拆卸;柜體尺寸≥:750×650×1800(mm);
2.2 微電網(wǎng)分布式能源接入系統(tǒng)
發(fā)電機(jī)電源模擬單元由永磁發(fā)電機(jī)組、拖動異步電機(jī)、智能匯流箱裝調(diào)與檢測模塊、光伏組件等組成。發(fā)電機(jī)采用永磁發(fā)電機(jī),通過異步變頻電機(jī)進(jìn)行拖動,可模擬發(fā)電機(jī)在不同工況下的發(fā)電輸出;光伏發(fā)電單元由光伏組件和匯流箱檢測模塊組成,模擬光伏板或者真實光伏組件的各種特征;微電網(wǎng)分布式能源接入系統(tǒng)由光伏控制器、風(fēng)力控制器、直流功率計量儀表、分流器、變頻調(diào)速器、測試端子、通訊網(wǎng)關(guān)等組成。主要完成對分布式能源的接入、分布式發(fā)電的計量與保護(hù)。
1)發(fā)電機(jī):額定功率:500W;額定電壓:24V;發(fā)電機(jī)類型:三相交流永磁發(fā)電機(jī);調(diào)速方式:變頻電機(jī)拖動;工作溫度:-40℃~80℃;
2)變頻拖動電機(jī):額定電壓:AC220V;額定頻率:50HZ;額定功率:750W;
3)變頻器:采用微處理器控制,使用具有現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)水平的絕線柵雙極型晶體管作為功率輸出器件,具有很高的運行可靠性和功能的多樣性。脈沖寬度調(diào)制的開關(guān)頻率可選,降低了電動機(jī)運行的噪聲。核心部件為CPU單元。根據(jù)設(shè)定的參數(shù),經(jīng)過運繃出控制正旋波信號,經(jīng)過SPWM調(diào)制。放大輸出三相交流電壓驅(qū)動三相交流電動機(jī)運轉(zhuǎn)。
功率:0.75KW;電壓:輸入單相180-265V;輸出三相220V;輸入頻率:50HZ;輸出頻率:0-150HZ、波動:±5%;冷卻方式:自冷通用磁通矢量控制;1Hz時150%轉(zhuǎn)矩輸出、采用長壽命元器件;內(nèi)置Modbus-RTU協(xié)議;內(nèi)置制動晶體管、擴(kuò)充PID;三角波功能;帶安全停止功能
4)光伏控制器:額定系統(tǒng)電壓:24V;空載損耗:≤1.2W;光伏最大輸入電壓:150V;最大充電電流:30A(可設(shè)置);轉(zhuǎn)換效率:≤98%;具有MPPT追蹤功能;溫度補償系數(shù):-3mv/℃/2V(默認(rèn)值);保護(hù)功能:接反保護(hù),欠壓保護(hù),過壓保護(hù),過充保護(hù),過載保護(hù),短路保護(hù),反充保護(hù)等;
5)風(fēng)力控制器:額定風(fēng)機(jī)輸入功率:500W;最大風(fēng)機(jī)輸入功率:600W;蓄電池額定電壓:24V;風(fēng)機(jī)剎車電流:10A;卸荷開始電壓:32V;完全卸荷電壓:37.5V;蓄電池過放保護(hù)電壓:24V;蓄電池過放恢復(fù)電壓:24V;輸入過壓保護(hù)電壓:28.6V;充電方式:PWM;靜態(tài)電流:≦30mA;保護(hù)功能:接反保護(hù),欠壓保護(hù),過壓保護(hù),過充保護(hù),過載保護(hù),短路保護(hù),反充保護(hù)等;通訊方式:RS485;
6)直流功率表:電壓測量范圍:DC0-100V;電壓測量精度:0.5級;電流測量范圍:0-50A;電流測量精度:0.5級;
7)智能匯流箱裝調(diào)與檢測模塊:尺寸:500×400×180mm,采用可拆卸式模塊化設(shè)計,≧IP54防護(hù)等級;內(nèi)置熔斷器、防反二極管、斷路器、浪涌保護(hù)器、監(jiān)控等模塊;支持匯流箱裝調(diào)實訓(xùn),包括元器件安裝、標(biāo)識標(biāo)志粘貼、整機(jī)調(diào)試等;輸入路數(shù):2 路;額定電流:DC 0~16A;反應(yīng)時間:1s;測量精度:0.5級;溫度系數(shù):400ppm;
8)光伏組件:太陽能光伏電池組件:組件類型:單晶;功率:100W;組件效率:≥18%;功率偏差:2.0%;工作溫度:-40℃~85℃;邊框材質(zhì):鋁合金;
9)光伏支架:鋼構(gòu)件采用金屬保護(hù)層的防腐方式。鋼結(jié)構(gòu)支架、連接板及拉條均采用熱浸鍍鋅涂層,熱浸鍍鋅滿足(金屬覆蓋層鋼鐵制件熱浸鋅層技術(shù)要求及試驗方法)(GB/T13912-2002)的相關(guān)要求。電池板組件安裝完成后尺寸為2000*1600*1400左右(長*寬*高),傾斜角可調(diào)。
4、微電網(wǎng)交直流負(fù)荷管理系統(tǒng)
交直流負(fù)荷管理系統(tǒng)由交直流模擬負(fù)載、直流功率計量儀表、交流功率計量儀表、分流器、交流接觸器、測試端子等組成?梢酝ㄟ^軟件模擬對不同等級負(fù)荷進(jìn)行自動調(diào)度控制,模擬微電網(wǎng)負(fù)荷投切控制和帶載運行參數(shù)分析。
1)模擬直流I級負(fù)荷:直流LED燈:額定DC48V/20W;
2)模擬直流II級負(fù)荷:直流電阻負(fù)載:500W/10Ω;
3)模擬交流I級負(fù)荷:交流白熾燈:AC220V/100W;
4)模擬交流II級負(fù)荷:交流電阻負(fù)載:800W/96Ω;
5)感性負(fù)載:額定電壓:220V;工作頻率:50HZ;工頻耐壓:3000V額定電感:380mH
6)容性負(fù)載:額定容量:30μF±5%;額定電壓:450VAC 50/60HZ
7)直流功率表:電壓測量范圍:DC0-100V;電壓測量精度:0.5級;電流測量范圍:0-50A;電流測量精度:0.5級;
8)單相交流功率表:電流、電壓測量精度:0.2級;功率、有功電能測量精度:0.5級;頻率測量誤差:±0.05HZ;無功電能:1級;供電電壓:AC85-265V/DC100-300V;功耗:≤10VA。
9)系統(tǒng)材質(zhì)與尺寸:鋼板厚度:2mm;前門采用透明鋼化玻璃設(shè)計;后門采用雙開門設(shè)計,底部裝置過濾網(wǎng);兩邊側(cè)板可拆卸;柜體尺寸≥:750×650×1800(mm);
5、主控臺
1)操作臺:可放置監(jiān)控主機(jī);板材:優(yōu)質(zhì)冷軋鋼板;尺寸:可定制;
2)電力數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)(SCADA):具有用戶及權(quán)限管理功能;支持主機(jī)加多從機(jī)功能;具有歷史數(shù)據(jù)儲存、數(shù)據(jù)庫查詢;在線實時監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù);實時曲線與歷史曲線動態(tài)顯示;在線設(shè)置和修改系統(tǒng)參數(shù);通過以太網(wǎng)連接能量管理系統(tǒng),具備快速遙信、遙測、遙控、遙調(diào)功能;具備模擬微電網(wǎng)自動化電力調(diào)度控制管理功能。
5.1 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)。
5.1.1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。
5.1.2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。
5.1.3 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)盡可能的適應(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;
支持修改光伏發(fā)電的相關(guān)評分參數(shù):整機(jī)效率、最佳傾角、除組件和逆變器以外的其他成本參數(shù)等。
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、風(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:教師可以自行改變模型的名字
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,以達(dá)到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)崮芰俊⑸镔|(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
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