风光互补发电实训系统：助力绿色能源教学的未来
2024-06-27 06:22
一、风光互补发电实训系统的原理与特点
风光互补发电实训系统是指通过太阳能和风能这两种可再生能源之间的互补，实现电力的高效利用。其中，太阳能主要通过光伏发电技术转化为电能；风能则通过风力发电技术转化为电能。两者之间可以相互补充，提高电力系统的稳定性和可靠性。
风光互补发电实训系统的主要特点如下：
1. 资源丰富：太阳能和风能是地球上最丰富的可再生能源之一，分布广泛，取之不尽用之不竭。
2. 环保节能：风光互补发电实训系统在运行过程中无需消耗化石燃料，不会产生温室气体和其他污染物，对环境友好。同时，光伏发电和风力发电的转换效率高，能量利用率高达90%以上。
3. 独立运行：风光互补发电实训系统可以独立运行，不需要依赖于其他能源系统，具有较高的自我维持能力。
4. 可调性好：根据气象条件的变化，可以通过调节光伏和风力发电机组的输出功率，实现电力的动态调整。
5. 经济性高：随着技术的不断成熟和规模化应用，风光互补发电实训系统的投资成本逐渐降低，经济效益逐步提高。
二、风光互补发电实训系统在绿色能源发展中的重要意义
1. 促进能源结构优化升级：风光互补发电实训系统的发展和完善，有助于减少对化石能源的依赖，推动能源结构从传统煤炭、石油向清洁、可再生的方向转变。
2. 提高能源利用效率：风光互补发电实训系统集成了多种先进技术，如光伏发电、风力发电、储能技术等，能够实现电力的高效利用，提高能源利用效率。
3. 降低环境污染：风光互补发电实训系统在运行过程中不产生有害气体和废水废渣，对环境污染较小，有利于改善生态环境。
4. 增加就业机会：风光互补发电实训系统的发展将带动相关产业链的发展，创造更多的就业机会，促进社会经济发展。
5. 提升国际竞争力：中国在新能源领域的技术和产业实力不断提升，风光互补发电实训系统的发展有望在全球范围内占据有利地位，提升国际竞争力。
三、展望未来：风光互补发电实训系统的发展前景广阔
随着全球气候变化和环境问题日益严重，绿色能源已经成为世界各国共同关注的焦点。在中国，政府积极推动能源结构的优化升级，大力发展清洁能源。风光互补发电实训系统作为一种新型的绿色能源技术，将在未来的能源领域发挥越来越重要的作用。
当前，我国风光互补发电实训系统已经取得了一定的成果，但仍然面临诸多挑战，如技术研发、成本降低、市场推广等。为此，我们需要加大科研投入，推动技术创新，提高风光互补发电实训系统的整体性能；同时，完善政策体系，引导产业资本投向绿色能源领域；此外，还需要加强国际合作，共享绿色能源发展的成果。
DB-SWP01 风光互补发电实训系统
一、 概述
DB-SWP01风光互补发电实训系统主要由光伏供电装置、风力供电系统、逆变与负载系统、监控系统组成，
风光互补发电实训系统采用模块式结构，各装置和系统具有独立的功能，可以组合成光伏发电实训系统、风力发电实训系统。
1、设备尺寸：4500×800×2000mm
2、占用场地面积：16平方米
DB-SWP01风光互补发电实训系统主要由光伏供电装置、风力供电系统、逆变与负载系统、监控系统组成，
风光互补发电实训系统采用模块式结构，各装置和系统具有独立的功能，可以组合成光伏发电实训系统、风力发电实训系统。
1、设备尺寸：4500×800×2000mm
2、占用场地面积：16平方米
图1 DB-SWP01型风光互补发电系统（图片仅供参考）
风光互补发电实训系统由光源模拟跟踪装置、光源模拟跟踪控制系统、能量转换控制存储系统、离网逆变负载系统、监控系统五个部分组成，各功能部分通过通讯电缆和连接电缆进行连接，形成一套能够展示并动手设计、安装、调试的太阳能光伏发电工厂应用的设备。1. 光源模拟跟踪装置
光源模拟跟踪装置及控制系统由光源模拟跟踪装置和光源模拟跟踪控制系统组成，如图2所示。该系统由太阳能电池组件、模拟太阳光灯、太阳能模拟追日跟踪传感器、太阳能板二维运动机构、直流电动机、减速箱、GE可编程序控制器、按钮和继电器等低压电器等组成。
图2（a）光源模拟跟踪装置
太阳能电池规格： 20W/18V*4
模拟光源功率：300W*3
跟踪方式：单轴，俯仰180°
跟踪精度：< ±1.5°
日跟踪驱动功耗：< 1W（根据光照强度工作）
工作电压：DC24V
抗风等级：10级
机械寿命：>25年
外形尺寸： 2000mm×1500mm×2000mm
2. 光源模拟跟踪控制系统
光源模拟跟踪控制系统控制灯光来模拟太阳光源（晨日太阳、午日太阳、夕日太阳）的运行轨迹以及太阳光的入射角度，太阳能电池板上的模拟追日跟踪传感器采集模拟太阳光照度信息及位置信息，控制两维运动机构，使太阳能电池板始终正对着模拟太阳光源，以提高太阳能电池的发电效率。如图3所示。
图3 （b）光源模拟跟踪控制系统
PLC ：西门子S7-200
PLC额定电压：24V
工作环境：温度 -10-40℃ 湿度≤80%
外形尺寸： 800mm×600mm×1880mm
3. 能量转换控制存储系统
该系统主要由直流电压采集模块、温度采集模块、IGBT驱动模块、直流电流采集模块、继电器驱动模块、蓄电池组、直流负载、通信模块、人机界面、空气开关、直流电压表、直流电流表等模块组成。
能量转换控制存储系统是将太阳能电池板发出的电量提供给直流负载和蓄电池，或者输送给逆变器使用。该系统具有温度检测，充、放电检测、PWM脉宽调制、最大功率点跟踪（MPPT）功能以及过充、过放等保护功能。
图4（c） 能量转换控制存储系统
功率：200W
蓄电池容量：12V20AH，4节
控制器额定输出电压、电流：24V/10A
工作环境：温度 -10-40℃ 湿度≤80%
外形尺寸： 800mm×600mm×1880mm
4. 离网逆变负载系统
离网逆变负载系统如图5所示。该系统由直流电压采集模块、直流电流采集模块、IGBT驱动模块、继电器驱动模块、LCD人机对话模块、通信模块、单相逆变器-主电路单元模块、频率采集模块、直流电压表、直流电流表、交流电压表、交流电流表、交流谐波表、空气开关、低压电器、交流负载等组成。
该系统将太阳能电池板产生的直流电或蓄电池释放的直流电通过逆变器SPWM调制转化为单相220V交流电，供交流负载使用。系统具有输入过、欠压保护，输出过载、短路保护，过热保护等功能。具有逆变输出的电压幅度、频率、功率因数、谐波检测和调整功能。
图5（d） 离网逆变负载系统
额定输入电压：DC24V；
额定输出电压：220V±10%、50Hz±1Hz；
额定功率：200VA；
输出功率因数：≥0.80（感性负载、容性负载）；
逆变效率：≥80%；
电压调整率：线性负载≤3%，非线性负载≤5%。
外形尺寸： 800mm×600mm×1880mm
5. 监控系统
由通讯管理机、显示器、打印机、组态软件等组成。
主要功能：
显示充电电压、充电电流、功率、运行状态；
显示蓄电池电压、蓄电池放电电流、蓄电池放电功率、蓄电池运行状态；
显示负载电压、负载电流、负载功率、负载状态；
显示当前温度、温度补偿系数，各种参数保护、实时数据显示与处理、详细的事故记录、报警参数设定、对用户提供权限管理、密码登录等。
图6 （e） 监控系统
组态软件：力控
外形尺寸： 800mm×600mm×1880mm