ZGLFD-2型 新能源风力发电实训平台

一、方案概述
 风能是一种清洁无公害的的可再生能源能源，很早就被人们利用，主要是通过风车来抽水、磨面等，而现在，人们感兴趣的是如何利用风来发电。根据国家《十三五规划纲要》、《能源发展“十三五”规划》等文件的要求，大力发展内容涵盖水电、核电、煤电、气电、风电、太阳能发电等各类电源和输配电网，利用风力发电非常环保，且风能蕴量巨大，因此日益受到世界各国的重视。所以我们本套风力发电方案，包含5套风力发电机组模拟单元，分布式逆变控制单元，电能储能单元，运行控制中心、气象采集综合站和模拟风力源等组成。
 
二、风力发电系统方案
本系统由5套风力发电机组模拟单元，分布式逆变控制单元，电能储能单元，运行控制中心、气象采集综合站和模拟风力源等组成。
2.1系统结构
  主要有四部分组成：
  --发电设备（风力发电机，模拟风力源）。
  --变换部分（风机控制器，电能储能蓄单元）。
  --并网部分（分布式逆变控制单元(ASI) ）。
  --运行控制中心监控系统（环境检测系统，数据采集通讯单元和后台管理系统，云平台控制系统）。
  具体系统架构图如下图所示：
 
 2.1 组网示意图
 
 
2.3系统功能
（1）系统运行主界面
  系统监控提供功能选择画面，并对风电场和，现场环境进行实时监测与显示，如室外温度值、风速、风向、光照强度等。
 
 
（2）系统运行监视和控制
  监控系统可分区域实时监测各风机电压及电流、蓄电池电压及温度等信息，并对故障点进行异常显示与报警提示。
 
（3）逆变器发电趋势曲线分析
  监控系统可绘制显示逆变器输出电压—时间曲线、功率—时间曲线等，直流侧输入电流实时曲线、交流侧逆变输出电流曲线，并采集与显示各逆变器日发电量等电参量。
 
（4）历史数据管理
 监控系统可针对风力发电现场的各种数据和事件进行记录，如：逆变器输出电压、电流功率、电能，输入电压、电流，以及通讯异常、开关变位、操作记录等，时间记录支持按类型查询，并可对越限报警值进行更改设置。
 
 
（5）日发电趋势分析
  系统提供了实时曲线和历史趋势两种曲线分析界面，可以反映出每天24小时内风力发电量与该日风速强度，环境温度，风向等的波动情况。
 
三、技术性能
1、输入电压：单相三线制AC220V±10%  50Hz
2、工作环境：环境温度-5℃～+40℃ 相对湿度＜85%（25℃） 海拔＜4000m
3、装置容量：＜1.5kVA

 
四、配置清单 

序号	类别	参数	数量	单位
1	风力发电机组模拟单元	1、风力发电机组 发电机组由直流电动机、三相永磁同步发电机、风速传感器、机组固定底盘及配套件等部分组成。 （1）风力发电机 1）额定功率：300W 2）额定电压：DC12V 3）额定转速：1000r/min 4）允许最大功率：350W 5）启动风速：2m/s 6）切入风速：3m/s 7）切出风速：15m/s 8）安全风速：40m/s 9）安全风速：12.5m/s 10）发电机工作形式：永磁三相交流发电机 11）叶轮直径：1140mm 12）叶片数量：3片	台	5
2	分布式逆变控制单元	直流输入电压：DC12V 交流输出电压：AC220V  太阳能专用设计 纯正弦波 温度过高报警和保护 输出过载报警和保护 输出短路报警和保护 高浪涌能力和苛刻的负载要求 电池高低压报警	台	1
3	电能储能单元	面板上显示电池图标和电量百分比，实训平台内部放置4组免维护胶体蓄电池，蓄电池容量：12V/20Ah。	台	1
4	运行控制中心	15英寸触摸一体机 内存容量: 4GB 内存类型: DDR3 硬盘容量: 120GB 显卡类型: 核芯显卡 显存容量: 1GB 提供西门子变频器一只可以调节风场风速大小。 西门子1200PLC，直流电压表：0-100V，直流电流表0-2A，交流电压表：0-450V，交流电流表0-5A，所有表精度：0.5级，带RS485通讯协议。	套	1
5	气象采集综合站	温湿度等传感器，系统监控软件	套	1
6	模拟风力源	2模拟风场装置 1）直流电动机 直流电动机具有减速机构，参数如下： 额定电枢电压：DC24V；额定功率：60W；额定转速：1.8r/min。 2）风速传感器 设备供电：10-30VDC 最大功耗：0.4W 风速精度：±（0.2+0.03V）m/s V表示风速 测量范围：0-30m/s 分辨率：0.1m/s 输出信号：RS485 3）轴流风机主要参数电源： 3φAC220V 额定功率：370W	台	5
7	电线电缆配件	专用配件	批	1
8	云平台控制系统	1、电力通信专用DTU 宽电压输入:单电源供电范围+8V～+28V DC；数据速率:300～115200bps（115200bps默认）;串口缓存：10KB;WiFi连接距离：20m以内;天线接头：2.4G SMA-K（阴头）；三种串行数据接口:TTL/RS232/RS485 工作温度-10℃～70℃，环境：湿度≤90%RH的无腐蚀性场合； 2、云平台监控系统 软件应采用模块式设计，开放式体系结构，可兼容Linux、Windows和Android等操作平台。支持IEC61850通讯协议，具有完备的网管功能，可对全站节点提供实时在线监测和异常报警。 硬件需采用高性能微处理器，具备强大的综合应用及数据运算的能力；支持10/100M以太网通信，提供双网络配置；支持电话拨号、无线、光纤、以太网、RS232/485等多种通信方式； 云平台监控系统客户端可以实现功能丰富的动态画面展示。具备网络拓扑分析功能，可以实现带电设备的颜色标识。带有数据库设计，并采用实时数据库和标准商业历史库相结合的方式，开放数据访问接口，可以与校园网系统等对接扩充。 云平台监控系统须具有完备的软硬件自诊断、自恢复以及远程诊断功能，以确保系统的长期可靠运行。	套	1

五、实验内容
1. 微风启动风力机特性实验
2. 保护功能实验并网及功率输送实验
3. MPPT技术最大功率跟踪
4. 电能质量分析实验
5. .过充保护功能实验
6. 过放保护功能实验
7. 过载保护功能实验
8. 短路保护功能实验
9. 开路保护功能实验
10. 风机过电流/过转速保护实验
11. 过风速刹车 保护功能实验
12. 电压点、升压点调整实验
13. 云平台监控测试
14. 气象综合站数据与风机系统联合仿真实验