5KW光伏储能发电教学实训考核装置 5KW光伏储能发电教学实训设备 5KW光伏储能发电教学综合实训台

ZG-XNY5KW光伏储能发电教学实训设备

一、项目概况：
1.1 项目背景

我公司规划建设一套小型光伏储能发电教学系统，一方面可作为学生的教学实践的平台，另一方面为校内实验室负荷进行供电，尽量减少对市电的依赖，实现节能减排的目的，同时在具有示范意义。该光伏储能发电系统利用校内的建筑屋顶建设光伏系统，为教学楼内的实验室负荷供电，白天负荷较小，晚上学生的自习时负荷较大，总负载不超过5kW；上海当地日照资源丰富，日照峰值时间3.5-4h，晚间备电时间约2小时,考虑系统容量，光伏组件容量设计为：5kWp,储能系统容量为：10kWh。
1.2 项目意义
建设光伏储能发电系统主要实现目的如下：
为教学提供实践应用平台；
为学校实验室负载供电，节省电费支出；
鼓励低碳技术的应用，节能减排，保护生态环境，在校内启到示范效应；

二、5KW光伏储能发电教学系统的设计：
ZG-XNY5KW光伏储能发电教学实训设备主要由光伏子单元、储能子单元、电网接入装置和能量管理系统四大部分构成，系统主要设备包括：

储能电池
BMS系统
电池控制系统
储能逆变器
光伏组件
汇流箱
通讯装置
防的雷及接地装置
设备之间的连接电缆（包括直流侧和交流侧）
2.1 系统运行原理
控制原则如下：
白天，光伏系统发电优先给实验室内负载供电，当光伏发电功率大于负荷功率时多余电能储存在蓄电池中，当光伏发电功率小于负荷功率时，储能电池和光伏发电一起给负载供电；
夜晚，光伏侧直流停机，由储能电池通过储能逆变器单独给负载供电，当电池剩余容量（SOC）放到设定值，系统自动切入电网，由电网给负载供电，根据需求，电网可以通过储能逆变器给电池充电，也可以不充电；
当电网出现故障时，光储系统自动切换至离网运行模式，由光伏电池和储能电池同时向负载供电；
电网可以向储能电池充电，充电功率及充电时间可调；

三、功能参数介绍：

3.1储能逆变器功能介绍
3.1.1 产品主电路
主电路框图
产品主电路采用双向PWM逆变电路及相应的控制电路、保护和监控电路。直流侧由缓冲电阻、防反二极管和直流接触器组成了直流侧缓冲电路，当初始连接各种电池时对直流母线电容进行缓冲。主电路电源可有交直两用供电，以使系统在电池或电网有电时都可以工作。
3.1.2 产品技术指标

3.1.3 工作逻辑架构
a.——并网发电、离网备用功能
电网供电时，储能逆变器并网工作在恒压模式，维持蓄电池SOC在一定水平，光伏逆变器并网发电
微网供电时，储能逆变器工作在独立逆变模式建网，光伏逆变器并网工作，光伏发电大于负载时，光伏优先供负载供电，剩余电力给电池充电；光伏发电小于负载时，储能和光伏共同为负载供电。
可选择电网优先或微网优先，根据选择的模式进行供电逻辑切换
触摸屏控制启动、停止和参数设置
b. ——电网（或柴油机）、微网切换功能
电网供电时，当电池组SOC超过设定值时，储能逆变器和光伏逆变器不工作；当电池组SOC不足时，储能逆变器独立逆变建网，光伏逆变器并网工作，给电池组充电。
微网供电时，储能逆变器工作在独立逆变模式建网，光伏逆变器并网工作，光伏发电大于负载时，光伏优先供负载供电，剩余电力给电池充电；光伏发电小于负载时，储能和光伏共同为负载供电。
可选择电网优先或微网优先，根据选择的模式进行供电逻辑切换
触摸屏控制启动、停止和参数设置

3.2磷的酸铁锂电池性能介绍
3.2.1磷的酸锂电池介绍
磷的酸铁锂电池，是指用磷的酸铁锂作为正极材料的锂的离子电池，磷的酸的铁的锂晶体中的P-O键稳固，难以分解，即便在高温或过充时也不会像钴的酸的锂一样结构崩塌发热或是形成强氧化性物质，因此拥有良好的安全性。

3.2.2磷的酸铁锂电池系统参数
BMS介绍
磷的酸铁锂电池系统的BMS系统分三级管理，分别为托盘BMS(Tray BMS)、机柜BMS (Rack BMS)、系统BMS(SBstem BMS),每级BMS主要功能如下：
Tray BMS (TBMS，托盘级，控制20个单体电芯，内置在模组内)：监测单体电芯的电压、温度和单个托盘的总电压，并通过CAN协议向上级BMS实时传递以上信息，能够控制单体电芯的电压均衡性。
Rack BMS (RBMS，机架级，控制10个或多个TBMS，内置在开关盒内)：检测整组电池的总电压、总电流，并通过CAN协议向上级BMS实时传递以上信息。能够显示电池充放电时容量、健康状态，对功率的预测、内阻的计算。控制继电开关和盘级单元电压的均衡性。
SBstem BMS (SBMS,系统级，多控制48个RBMS)： 收集下级RBMS信息，能够实时对电池剩余容量、健康状况进行预估，功率的预测、内阻的计算。通过RS-485或Modbus-TCP/IP 的方式与上位和外部系统进行通信。
每级BMS实现功能如下

3.3PVS-4M汇流箱性能介绍
为了减少光伏阵列到直流变换器之间的连接线，方便维护，提高系统的可靠性，需要光伏阵列与直流变换器之间配置光伏阵列汇流箱。
本项目使用的汇流箱为我公司自主研发设备，已在多个电站运用，效果极的佳，光伏阵列汇流箱型号为PVS-4M。光伏组串输入路数为4路：
该汇流箱具有以下特点：
冷轧钢板，防护等级IP65，满足室外安装的要求，可直接挂在电池支架上；
可同时接入4路光伏组串，每路光伏组串的大开路电压可达DC1000V；
每路光伏组串输入回路的正负极都配置高压直流熔丝，其耐压值可达DC1000V，额定电流为15A；
直流汇流输出的正极对地、负极对地、正负极之间配有光伏专用防的雷器；
直流汇流的输出端配有可分断的直流断路器；
防的雷器失效报的警；
直流拉弧检测及切断输出功能。

四、监控及通讯装置：

系统配置1套监控装置，配置光伏并网系统专用网络版监测软件，采用USB2.0或Wifi通讯方式，可以连续每天24小时对所有的系统运行状态和数据进行监测。
4.1 监控软件功能
实时显示电站的当前发电总功率、日总发电量、累计总发电量、累计CO2总减排量以及每天发电功率曲线图；
可查看运行参数，主要包括：
a.直流电压
b.直流电流
c.交流电压
d.交流电流
e.逆变器机内温度
f.时钟
g.频率
h.当前发电功率
i.日发电量
j.累计发电量
k.累计CO2 减排量
l.每天发电功率曲线图
监控所有设备的运行状态，采用声光报的警方式提示设备出现故障，可查看故障原因及故障时间，监控的故障信息至少因包括以下内容：
a.电网电压过高
b.电网电压过低
c.电网频率过高
d.电网频率过低
e.直流电压过高
f.逆变器过载
g.逆变器过热
h.逆变器短路
i.DSP 故障 
J.通讯失败
监控软件具有集成环境监测功能，能实现环境监测功能，主要包括日照强度、风速、风向、和温度等参量。
可每隔5分钟存储一次电站所有运行数据，包括环境数据。故障数据需要实时存储。 
能够分别以日、月、年为单位记录和存储数据、运行事件、警的告、故障信息等。
可以连续存储20 年以上的电站所有的运行数据和所有的故障纪录。
可通过监控软件对逆变器进行控制，可以以电子表格的形式存储运行数据，并可以图表的形式显示电站的运行情况。
BMS系统终端可查看数据信息内容
单体电压管理、总电压管理、充放电温度管理、充放电流管理、电池均衡管理、过充保护、过放保护、过温保护、过流保护、短路保护等。
4.2 监控系统介绍
系统所采用的逆变器配置Wifi卡，PMB能保存传感器的所有重要数据。同时配备RS485、RS232、USB和以太网标准接口。可以选择使用wifi和USB2.0免费的监控软件能够通过电脑及移动终端清晰直观的查看输出数据，您可以在任何时候查看光伏电站的太阳能产量和公共电网的供电量情况。
文件菜单
单击文件→数据导入导出，可进入该子菜单，选择开始日期与结束日期后将变器工作数据导出到指定文件目录。
单击文 3囖→错误数据导出，可进入该子菜单，选择开始日期与结束日期后将变器工作数据导出到指定文件目录。麤10 3囖采集器配置菜单       
逆变器配置菜单
系统主界面
当日发电量图示
单站逆变器信息查询
光伏系统监控软件运行界面
五、环境监测仪：

本系统配置 1套环境监测仪，用来监测现场的环境情况：

装置由风速传感器、风向传感器、日照辐射表、测温探头、控制盒及支架组成，适用于气象、军的事、航空、海港、环保、工业、农业、交通等部门测量水平风参量及太阳辐射能量的测量。可测量环境温度、风速、风向和辐射强度等参量，其RS485通讯接口可接入并网监控装置的监测系统，实时记录环境数据。