ZNX-ZS04型可再生能源发电实训系统

一、设备详细技术参数
（一）微电网接入与能量管理系统    
       可再生能源智能微电网系统采用双母线结构，集成能量控制系统(PCS)、电池管理系统(BMS)、分布式发电系统(DG)、交直流负荷、能量管理系统(EMS)与监控系统(SCADA)等，实现清洁低碳、安全高效的源-网-荷-储协同优化功能。应用数字化、信息化与智能化能量管理系统控制，通过源源互补、源网协调、网荷互动、网储互动和源荷互动等多种交互形式，可以更经济、高效和安全地利用分布式新能源与储能，实现电能削峰填谷、负荷不间断优质供电、系统智能化保护与运行、自由离并网无缝切换等，从而实现发、用电效益最大化。可满足“金砖国家职业技能大赛”“金砖国家技能发展与技术创新大赛”、“智能电力装备控制系统设计与应用技能大赛”要求，需提供大赛培训服务方案。

（1）系统简介：
       设备由PLC、能量调度控制器(EMS)、工业以太网交换机、浪涌保护器、交流接触器、断路器、单相计量仪表、微机保护装置、电流互感器、工业触摸屏(HMI)、测试端子、通讯网关等组成。主要完成微电网与电网能量交互的控制、计量与保护，同时通过能量调度控制器对储能、分布式电源、交直流负荷等进行能量管理与调度，实现微电网平滑稳定、经济高效运行。
（2）系统参数：
1）PLC：可编程控制器（CPU）及扩展模块；14点数字量输入；10点数字量输出；2点模拟量输入；支持Profinet、I/O通讯；
2）能量管理系统(EMS)：CPU：ARM9 400MHz；操作系统：嵌入式Linux；SDRAM：128M；FLASH：128M；支持最大8G SD卡；RS485接口：4个；网口：10/100M自适应；软件：内置能量管理调度软件，基于C语言，实现智能微电网分布式能源、储能、负荷、无穷大电网等模块之间的能量互补、配给；数据库：内置SQLite关系数据库。
3）工业交换机：网络标准：IEEE 802.3、IEEE 802.3u、IEEE 802.3x；端口：8个10/100Mbps RJ45 端口；指示灯：每端口具有1个Link/Ack、Speed 指示灯/每设备具有1个Power指示灯；性能：存储转发/支持3.2Gbps背板带宽/支持8K的MAC地址表深度。
4）工业触摸屏(HMI)：内核：Cortex-A8 CPU（主频600MHz）；内存：128M；触摸类型：四线电阻式触摸屏；串行接口：RS232/RS485；以太网口：10/100M自适应；电磁兼容：工业三极；监测内容：对微电网的实时运行和报警信息进行全面监控，并对微电网进行统计和分析，实现对微电网参数的监控。
5）浪涌保护器：最大持续运行电压Uc：275V；标称放电电流In(8/20us)：20KA；最大放电电流Imax(8/20us)：40KA；保护水平Up(8/20us)：<1.8KV响应时间：≤25ns；
6）交流接触器：主触点数量：3对；额定电流：25A；线圈电压：AC220V；带辅助触点；
7）单相计量仪表：电流、电压测量精度：0.2级；功率、有功电能测量精度：0.5级；无功电能：1级；
8）智能微机低压线路保护装置：测量参数：电流、电压、频率等电能参数监测；过流保护；欠压保护；过压保护；零序保护、联动保护；通讯接口：RS485/Modbus-RTU通讯；开关量输入：5路；继电器输出：4路；
9）开关电源：输入电压：AC220V；输出电压：DC24V；额定输出电流：2.5A；
10）通讯网关：集成服务器网关，标准ModbusRTU转ModbusTCP协议，网口10M/100M自适应，具备寄存器映射功能，可在线配置映射寄存器，支持并发访问，最大可支持16个终端同时访问，内置1路隔离RS485通讯端口，支持多达7路干接点输出，标配铁电实时数据存储，数据不丢失，供电电源9-36V，预留编程接口，基于嵌入式uCOS-III实时操作系统编程，可进行二次开发。
11）系统材质与尺寸：钢板厚度：2mm；前门采用透明钢化玻璃设计，带缓冲器；后门采用双开门设计，底部装置过滤网；两边侧板可拆卸；柜体尺寸≥：800×800×1956(mm)；

（1）系统简介：
      储能与稳定控制系统由双向储能变流器、切换开关、储能蓄电池组、电池管理系统(BMS)、直流功率计量仪表、低压线路保护器、电流互感器、分流器、测试端子、通讯网关等组成。主要实现对微电网储能的充放电管理、直流母线与交流母线的双向变流、内置隔离微电网与市电电网的PCC节点开关。
（2）系统参数：
1）微电网储能双向变流稳定控制器(PCS):最大并网功率：3.6KW；输入直流电压：DC48V；最大充电功率：3600W(可设定)；充电电压：可设定；集成温度补偿功能；保护功能：接反保护，欠压保护，过压保护，过充保护，过载保护，短路保护等；额定输出电压：220V(180Vac-280Vac)；额定电网频率：50/60HZ，±5HZ；最大交流电流：16A；功率因素：0.8超前～0.8滞后；THDI：<1.5%；交流连接类型：单相；设备保护：直流极性反接保护，直流输入开关保护，交流输出过流保护，交流输出过压保护，接地故障监测，电网孤岛监测，残余电流检测；通讯接口：隔离RS485；（提供微电网储能双向变流稳定控制器实验实训装置检测报告）
2)储能蓄电池：铅酸电池；电池容量：12V85AH（4节）；电池连接方式：串联；电池保护：末端接熔断器；    
3) 电池管理系统(BMS):电源电压：AC/DC220V；输入功率：≤10W；电池单体电压检测：24节；电池电流采集：1路；电池温度采集：1路；单体电压测量范围：0.5V～16V；单体电压测量精度：≤±0.3%；通讯端口：RS485；可检测蓄电池组的电压、电流；单体电池电压、内阻；蓄电池工作温度，BMS系统可动态检测蓄电池间的工作情况，估测蓄电池的SOC，使蓄电池和设备间的连接更科学，大大延长蓄电池的工作寿命。
4)直流功率表:电压测量范围：DC0-100V；电压测量精度：0.5级；电流测量范围：0-50A；电流测量精度：0.5级；
5) 智能微机低压线路保护装置:测量参数：电流、电压、功率、功率因素、频率、电能监测；过流保护；欠压保护；过压保护；零序保护、断相保护、联动保护、不平衡保护；通讯接口：RS485/Modbus-RTU通讯；开关量输入：5路；继电器输出：4路；
6)交流接触器:主触点数量：3对；额定电流：25A；线圈电压：AC220V；带辅助触点；
7）通讯网关：集成服务器网关，标准ModbusRTU转ModbusTCP协议，网口10M/100M自适应，具备寄存器映射功能，可在线配置映射寄存器，支持并发访问，最大可支持16个终端同时访问，内置1路隔离RS485通讯端口，支持多达7路干接点输出，标配铁电实时数据存储，数据不丢失，供电电源9-36V，预留编程接口，基于嵌入式uCOS-III实时操作系统编程，可进行二次开发。
8）系统材质与尺寸：钢板厚度：2mm；前门采用透明钢化玻璃设计，带缓冲器；后门采用双开门设计，底部装置过滤网；两边侧板可拆卸；柜体尺寸≥：800×800×1956(mm)；

（1）系统简介：
       发电机电源模拟单元由永磁发电机组、拖动异步电机、智能汇流箱装调与检测模块、光伏组件等组成。发电机采用永磁发电机，通过异步变频电机进行拖动，可模拟发电机在不同工况下的发电输出；光伏发电单元既可以由光伏模拟器和光伏控制模块，也可以由光伏组件和汇流箱检测模块组成，模拟光伏板或者真实光伏组件的各种特征；微电网分布式能源接入系统由光伏控制器、风力控制器、直流功率计量仪表、分流器、变频调速器、测试端子、通讯网关等组成。主要完成对分布式能源的接入、分布式发电的计量与保护。
（2）系统参数：
1)发电机:额定功率：500W；额定电压：48V；发电机类型：三相交流永磁发电机；调速方式：变频电机拖动；工作温度：-40℃～80℃；
2)变频拖动电机:额定电压：AC220V；额定频率：50HZ；额定功率：1000W；
▲3)太阳能光伏模拟器：额定输出600W，可模拟太阳能电池板输出特性；可模拟不同光照和温度下I-V曲线；通过填充因子可模拟多种太阳能电池的输出特性；可模拟太阳能电池板被遮罩时的I-V曲线； 
4)光伏控制器:额定系统电压：48V；空载损耗：≤1.2W；光伏最大输入电压：150V；最大充电电流：30A(可设置)；转换效率：≤98%；具有MPPT追踪功能；温度补偿系数：-3mv/℃/2V（默认值）；保护功能：接反保护，欠压保护，过压保护，过充保护，过载保护，短路保护，反充保护等；
5)风力控制器:额定风机输入功率：500W；最大风机输入功率：600W；蓄电池额定电压：48V；风机刹车电流：10A；卸荷开始电压：54V；完全卸荷电压：58V；蓄电池过放保护电压：43.2V；蓄电池过放恢复电压：48V；输入过压保护电压：64V；充电方式：PWM；静态电流：≦30mA；保护功能：接反保护，欠压保护，过压保护，过充保护，过载保护，短路保护，反充保护等；通讯方式：RS485；
6)直流功率表:电压测量范围：DC0-100V；电压测量精度：0.5级；电流测量范围：0-50A；电流测量精度：0.5级；
7）智能汇流箱装调与检测模块：尺寸：500×400×180mm，采用可拆卸式模块化设计，≧IP54防护等级；内置熔断器、防反二极管、断路器、浪涌保护器、监控等模块；支持汇流箱装调实训，包括元器件安装、标识标志粘贴、整机调试等；支持通讯装调实训，包括监控模块安装、通讯参数设置和调试等；输入路数:2 路；额定电流:DC 0~16A；反应时间:1s；测量精度:0.5级；温度系数:400ppm；
通讯:RS485/ModBus-RTU协议；开关量输入:3 路输入（光耦或干接点方式）；继电器输出:2 组常开 5A/AC250V（5A/DC 30V）；模拟量输入:PT100、DC 0(4)~20mA、DC 0~10V工作温度:-35~+65℃，湿度 95%，无凝露、无腐蚀性气体场所；GB_T 17626.2-2006；静电放电抗扰度试验等级 3，空气放电 8kV，接触放电 6 kV；GB_T 17626.4-2008；电快速瞬变脉冲群抗扰度试验 等级 4，共模 4 kV，差模 2 kV；GB_T 17626.5-2008；浪涌(冲击)抗扰度试验等级 4，共模 4 kV，差模 2 kV；GB_T 17626.8-2006；工频磁场抗扰度试验等级 4；防雷模块：电压等级为DC1000V，最大放电电流40KA；
汇流箱内防雷器接地端直接与箱体相连，有相应的接地标识，接地线采用黄绿接地线；汇流箱进出线孔径根据电缆的大小进行开孔，并配电缆防水接头；电缆接头的外壳防护等级为IP68；
8）光伏组件：太阳能光伏电池组件：组件类型：单晶；功率：30W；组件效率：≥18％；功率偏差：2.0％；工作温度：-40℃～85℃；边框材质：铝合金；
9）光伏支架：钢构件采用金属保护层的防腐方式。钢结构支架、连接板及拉条均采用热浸镀锌涂层，热浸镀锌满足（金属覆盖层钢铁制件热浸锌层技术要求及试验方法）（GB/T13912-2002）的相关要求。电池板组件安装完成后尺寸为2000*1600*1400左右（长*宽*高），倾斜角可调。
10）通讯网关：集成服务器网关，标准ModbusRTU转ModbusTCP协议，网口10M/100M自适应，具备寄存器映射功能，可在线配置映射寄存器，支持并发访问，最大可支持16个终端同时访问，内置1路隔离RS485通讯端口，支持多达7路干接点输出，标配铁电实时数据存储，数据不丢失，供电电源9-36V，预留编程接口，基于嵌入式uCOS-III实时操作系统编程，可进行二次开发。
11）光伏电站系统设计仿真软件
软件主要功能：光伏电站和光伏发电应用系统的的辅助设计和仿真（投标现场需对下述功能进行软件演示），要求如下：
1.1多样化的光伏系统设计
能够建立不同类型的光伏系统，主要包含：光伏路灯、光伏水泵、离网、并网等系统。
1.2完善的地理信息数据
选定某城市后，软件能自动给出所选城市的经纬度、海拔、当地的气象数据等。
1.3强大的数据信息管理
预留了自定义更改数据库权限，可手动更改已知某地区的气象数据库内容。
1.4丰富的选型体系结构
提供知名厂商的选型资料库，自动展示该产品的详细技术参数。
1.5节能减排环保性能分析
提供详细的环保效益分析，并给出温室气体减排量以及标准煤节约量等。
1.6全面的方案报告分析
根据所填参数，自动生成系统方案报告（支持输出.doc文档）。
1.7电站性能分析
根据给定信息计算出光伏电站的发电量与整体收益，并对电站的整体投资价值进行估算。
1.8提供中文版软件界面，该软件界面友好、操作简单、数据结果可信、运行稳定可靠，可作为高校教学或相关研发人员的光伏电站设计与仿真工具，仿真及优化结果与国际主流光伏仿真软件的差异较小。
12）系统材质与尺寸：钢板厚度：2mm；前门采用透明钢化玻璃设计，带缓冲器；后门采用双开门设计，底部装置过滤网；两边侧板可拆卸；柜体尺寸≥：800×800×1956(mm)；

（四）微电网交直流负荷管理系统    

（1）系统简介：
       交直流负荷管理系统由交直流模拟负载、直流功率计量仪表、交流功率计量仪表、分流器、交流接触器、测试端子、通讯网关等组成。可以通过软件模拟对不同等级负荷进行自动调度控制，模拟微电网负荷投切控制和带载运行参数分析。
（2）系统参数：
1)模拟直流I级负荷:直流LED灯：额定DC48V/20W；
2)模拟直流II级负荷:直流电阻负载：500W/10Ω；
3)模拟交流I级负荷:交流白炽灯：AC220V/100W；
4)模拟交流II级负荷:
交流电阻负载：800W/96Ω；
感性负载：额定电压：220V；工作频率：50HZ；工频耐压：3000V
额定电感：380mH
容性负载：额定容量：30μF±5％；额定电压：450VAC 50/60HZ
5)直流功率表:电压测量范围：DC0-100V；电压测量精度：0.5级；电流测量范围：0-50A；电流测量精度：0.5级；
6)单相交流功率表:电流、电压测量精度：0.2级；功率、有功电能测量精度：0.5级；频率测量误差：±0.05HZ；无功电能：1级；供电电压：AC85-265V/DC100-300V；功耗：≤10VA。
7）通讯网关：集成服务器网关，标准ModbusRTU转ModbusTCP协议，网口10M/100M自适应，具备寄存器映射功能，可在线配置映射寄存器，支持并发访问，最大可支持16个终端同时访问，内置1路隔离RS485通讯端口，支持多达7路干接点输出，标配铁电实时数据存储，数据不丢失，供电电源9-36V，预留编程接口，基于嵌入式uCOS-III实时操作系统编程，可进行二次开发。
8）碳通量模拟系统：（需提供“碳通量模拟系统”现场演示）
每个模拟系统点位拥有高速数字量接入和 MODBUS/RTU 信号接入，至少具备 1 个 RS485 接口和 LAN 数据接口；每个点位具有 1hm2*H（hm2和 H 呈反比例函数关系）的仿真（可设定温度影响参数）；具有 NEP 模型仿真、NPP 模型仿真、Rh 模型仿真、生物量模型仿真、养呼吸速率模型等仿真；
9）系统材质与尺寸：钢板厚度：2mm；前门采用透明钢化玻璃设计，带缓冲器；后门采用双开门设计，底部装置过滤网；两边侧板可拆卸；柜体尺寸≥：800×800×1956(mm)；

（五）SCADA 电力能源监控系统    
（1）系统简介：    
         监控平台由控制系统、操作台、通讯电缆、电力数据采集监控系统(SCADA)等组成。完成对微电网系统运行监测与控制。
（2）系统参数：
1)操作台:可放置监控主机；板材：优质冷轧钢板；尺寸:可定制；
2) 电力数据采集监控系统(SCADA):具有用户及权限管理功能；支持主机加多从机功能；具有历史数据储存、数据库查询；在线实时监测系统数据、状态数据；实时曲线与历史曲线动态显示；在线设置和修改系统参数；通过以太网连接能量管理系统，具备快速遥信、遥测、遥控、遥调功能；具备模拟微电网自动化电力调度控制管理功能。