一、基本要求 “新能源分布式发电及智能微电网实验系统”由新能源风力发电系统、光伏发电系统、储能系统(储能变流器、储能电池)、智能可编程负载、微电网能量管理系统(EMS)构成。实训系统可以构建新能源发电的典型应用场景,包括风力离网发电系统、风力并网发电系统、光伏离网发电系统、光伏并网发电系统、风光互补发电系统、储能系统、风光储荷一体化智能微电网系统。学生通过本系统不仅可以加深风力发电、光伏发电、智能微电网的专业知识的理解,还可以通过实验实训项目掌握新能源分布式发电系统及智能微电网系统的构成、设备选型、安装、接线、调试、监控系统设计专业技能。 ★二、实验项目要求 2.1风力发电机及蓄电池的认知与接线实验 2.2环境对风力发电影响测试 2.3风能发电系统直接负载实验 2.4太阳能电池特性测试与接线 2.5光源调节及二维自动跟踪实验 2.6环境对光伏发电影响 2.7光伏系统直接负载实验 2.8风光互补控制器工作原理实验 2.9风光互补控制器及蓄电池的保护实验 2.10市电互补控制实验 2.11离网型逆变器保护实验 2.12风力离网发电/并网发电实验 2.13光伏离网发电/并网发电实验 2.14 PLC基本编程实验 2.15变频器控制异步电机实验 2.16风光互补控制器监控实验 2.17风光互补发电监控系统实验 2.18储能变流器的认知与使用 2.19电能质量分析仪的认知与使用 2.20微电网能量管理系统的认知与使用 2.21微电网停送电操作 2.22微电网网切换控制 三、主要配置及技术参数要求 1、输入电源:AC380V±10% 50Hz(三相五线制),功率:≤10kW。 2、模拟风源 2.1模拟风洞电压:380VAC 三相五线 2.2模拟风洞功率:≥2.2kW 2.3风量:≥28600,风压:≥320pa 2.4风机专用变频器:≥2.2kW,安装在系统控制柜内 2.5与监控软件配合,实现平均风、阵风、随机风、渐变风模拟 3、风力发电机 3.1工作电压:12VDC 3.2风力发电机功率:≥400W,峰值功率:≥600W 3.3叶轮直径:≥1.45m 3.4启动风速:≥3m/s切入风速:≥4m/s,额定风速:≥13m/s,三相交流电输出。 3.5配套风机支架 4、模拟光源 4.1模拟光源功率:≥1000W 4.2光强度变化连续可调 4.3采用模拟太阳灯,运行轨迹连续可调,可以模拟经度变化和纬度变化,采用二维运动机构 5、太阳能电池板及支架 5.1单晶硅光伏模块功率:≥25W,4组 5.2光伏模块输出工作电压:17.5VDC 5.3光伏模块工作电流:2.86A 5.4块太阳能板可以在一个平面,亦可以相互形成遮挡,遮挡面积连续可调,更好的模拟现场工况 6、光伏双轴跟踪系统 6.1跟踪方式:双轴全自动跟踪 6.2精度:±0.5° 6.3水平回转角度:180° 6.4俯仰角度:90° 6.5控制器供电电源:DC 12V 6.6电机供电电源:DC 12V 7.风光控制逆变柜 7.1风机并网逆变器 7.1.1额定功率:≥300W 7.1.2功率搜索功能 7.1.3宽电压输入(10.5-30VDC) 7.1.4二级功率变压转换; 7.1.5多频率输出功能,可适用于50Hz/60Hz频率的AC交流电 7.1.6精确的动态压差型MPPT功能、APL功能 7.1.7交流电0角相高精度自动检测 7.1.8同步高频调制 7.1.9输出纯正正弦波 7.1.10功率自动锁定(APL) 7.1.11电网有故障时自动关闭输出 7.1.12电流限制保护 7.1.13最大功率点追踪(MPPT) 7.2光伏并网逆变器 7.2.1额定功率:≥120W 7.2.2功率搜索功能 7.2.3宽电压输入(10.5-30VDC) 7.2.4二级功率变压转换; 7.2.5多频率输出功能,可适用于50Hz/60Hz频率的AC交流电 7.2.6精确的动态压差型MPPT功能、APL功能 7.2.7交流电0角相高精度自动检测 7.2.8同步高频调制 7.2.9输出纯正正弦波 7.2.10功率自动锁定(APL) 7.2.11电网有故障时自动关闭输出 7.2.12电流限制保护 7.2.13最大功率点追踪(MPPT) 7.3离网逆变器 7.3.1直流输入电压:10.5~15.2VDC 7.3.2额定蔬出功率:≥300W 7.3.3输出电压:220VAC 7.3.4频率范围:50Hz 7.3.5工作效率:≥85% 7.3.6功率因数:>0.88 7.3.7波形失真率≤5% 7.3.8工作环境:温度-20℃~50℃ 7.3.9相对湿度:﹤90﹪ (25℃) 7.4电力蓄能单元 7.4.1蓄电池类型:免维护胶体蓄电池 7.4.2蓄电池组容量:12V/18Ah 7.5风光互补控制器 7.5.1蓄电池额定电压:12V 7.5.2风力发电机最大额定功率:≥400W;最大输入电流:34A;蓄电池过放保护电压:11V;蓄电池过放恢复电压:12V;输出保护电压:16V 7.5.3光控亮太阳能电压:可调1V;光控灭太阳能电压:可调1.5V;1路输出额定输出电流:10A;2路输出额定输出电流:10A 7.5.4卸载控制方式:PWM脉宽调制 7.5.5 LCD显示,显示内容包含蓄电池电压、风机电压、光伏电压、风机电流、光伏电流、风机功率、光伏功率、以及过压、欠压、过载、短路、黑夜等多种工作状态 7.5.6 RS-485通信接口 7.6数显仪表 7.6.1 3只直流电流表,3只直流电压表,1只交流电压表,1只交流电流表,都具备通讯功能,可供上位机软件监控数据。 7.7仿真电源:600VA,DC0-17V/20A可调。 7.8交直流负载: 交流风机、直流风机、可调大功率电阻、指示灯。 7.9控制柜尺寸:(高*宽*深):≥2000mm*800mm*600mm。 8.系统监控柜 8.1人机界面:≥10英寸触摸屏;分辨率:不低于1024*600;主频频率:不低于1GHZ;内存:不低于512M,128M数据存储;接口1个RS232,2个485,1个USB, 1个LAN。 8.2变频器:输入电压AC 3PH 380V~440V、输入电流:13.5A;输出电压0~输入电压,输出电流0~9.5A;输出频率0~400HZ;控制异步电动机,调速比:1:100;具有数字设定、模拟量设定、脉冲频率设定、多段速设定、简易PLC设定、PID设定、MODBUS通讯设定等频率设定方式。 8.3 PLC主机:品牌PLC控制系统。 8.4 控制柜尺寸:(高*宽*深):≥2000mm*800mm*600mm。 9.微电网储能系统 9.1 储能变流器 9.1.1输入参数(光伏) 9.1.1.1最大功率(kW) 4.6 9.1.1.2最大直流电压(V) 550 9.1.1.3 MPPT 电压范围(V) 125-500 9.1.1.4单MPPT最大输入电流(A) :12 9.1.1.5 MPPT 数量 /各最大并联组串数: 2/1 9.1.2输出参数(交流) 9.1.2.1最大输出功率(kVA) :3.6 9.1.2.2最大输出电流(A) : 16 9.1.2.3电网电压范围(V) 230/176-270 9.1.2.4电网频率(Hz) 50 /60 9.1.2.5功率因数 0.8超前 ~0.8滞后 9.1.2.6 THDi <3% 9.1.2.7电网连接类型 L+N+PE 9.1.3电池数据 9.1.3.1电池电压范围(V):40-58 9.1.3.2最大充电电压(V):58 9.1.3.3额定充电 / 放电电流(A) :95/75 9.1.3.4电池类型:锂电池 / 铅酸电池 9.1.3.5通讯接口: CAN/RS485 9.1.4应急电源输出 (EPS) 9.1.4.1额定功率(kVA):3.6 9.1.4.2额定输出电压 (V): 230 9.1.4.3最大输出电流(A): 16 9.1.4.4额定输出频率(Hz) 50 /60 9.1.4.5自动切换时间(ms): <20 9.1.4.6 THDu:<2% 9.1.4.7过载能力:110%, 30S/120%, 10S/150%, 0.02S 9.1.5常规数据 9.1.5.1电池充放电效率:95% 9.1.5.2最大效率: 97.6% 9.1.5.3 MPPT 效率: 99.9% 9.1.5.4防护等级:IP65 9.1.5.5噪音(dB) <35 9.1.5.6环境温度范围: -25℃~ 60℃ 9.1.5.7冷却方式: 自然冷却 9.1.5.8环境湿度范围: 0-95% 无冷凝 9.1.5.9海拔高度: 2000m 以下不降额 9.1.5.10显示与通信 9.1.5.11显示: LCD 9.1.5.12通信方式: RS485/Wifi/4G/CAN/DRM ★9.2 储能电池及电池管理系统 9.2.1储能电池 储能系统选择磷酸铁锂电池,采用国内主流品牌锂业的电芯,电芯采用3.2V,100Ah,以1C充放电设计。电池总容量5.12kW.h,电池簇通过电池插箱控制电池功率的输入输出。通过对电芯的配置封装,实现对电芯的有效管理和充分利用。 9.2.2电池管理系统(BMS) 9.2.2.1模拟量测量功能:能实时测量单体电池电压、温度,测量电池组端电压、电流等参数。确保电池安全、可靠、稳定运行,保证单体电池使用寿命要求,满足对单体电池、电池组的运行优化控制要求。 9.2.2.2在线SOC诊断:在实时数据采集的基础上,采用多种模式分段处理办法,建立专家数学分析诊断模型,在线测量每一节电池的剩余电量SOC。 9.2.2.3电池系统运行报警功能:在电池系统运行出现过压、欠压、过流、高温、低温、通信异常、BMS异常等状态时,能显示并上报告警信息。 9.2.2.4电池系统保护功能:对运行过程中可能出现的电池严重过压、欠压、过流(短路)等异常故障情况,通过高压控制单元实现快速切断电池回路,并隔离故障点、及时输出声光报警信息,保证系统安全可靠运行。 9.2.2.5通讯功能:系统对外需具备与直流变换器通讯功能(RS485),与综合监控管理系统通讯功能(LAN)。 9.2.2.6热管理功能:对电池组的运行温度进行严格监控,如果温度高于或低于保护值将输出热管理启动信号,系统可配备风机或保温储热装置来调整温度;若温度达到设定的危险值,电池管理系统自动与系统保护机制联动,及时切断电池回路,保证系统安全。 9.2.2.7自诊断与容错功能:电池管理系统采用先进的自我故障诊断和容错技术,对模块自身软硬件具有自检功能,即使内部故障甚至器件损坏,也不会影响到电池运行安全。不会因电池管理系统故障导致储能系统发生故障,甚至导致电池损坏或发生恶性事故。 9.2.2.8 BMS具备自诊断功能,对BMS与外界通信中断,BMS内部通信异常,模拟量采集异常等故障进行自诊断,并能够上报到就地监测系统。 9.2.2.9运行参数设定功能:BMS运行各项参数应能通过远程或本地在BMS或储能站监控系统进行修改,部分参数修改需密码确认。 9.2.2.10本地运行状态显示功能:BMS能够在本地对电池系统的各项运行状态进行显示,如系统状态,模拟量信息,报警和保护信息等。 9.2.2.11事件及日志数据记录功能:BMS能够在本地对电池系统的各项事件及日志数据进行一定量的存储10000条。 9.3控制柜尺寸:(高*宽*深):≥2000mm*800mm*600mm。 10. RLC可编程负载柜 10.1功率:阻性单相≥3kW,感性单相2kvar,容性单相:2kvar 10.2工作方式:阻性、感性、容性负载都可以自由组合 10.3测试电压规格:230V 50Hz 10.4供电电源:1¢2W 220V 50HZ 10.5阻性功率 :0.1kW-3kW 可调节 10.6感性功率 :0.1kVar-2kVar 可调节 10.7容性功率 :0.1kVar-2kVar 可调节 10.8控制方式:就地控制/远程控制,分档调节 10.9显示测量 10.9.1主要测量参数:负载的电压、电流、频率、有功功率、无功功率、功率因数、有功电度、无功电度; 10.9.2电流解析度:不低于0.01A 10.9.3 U,I精度:不低于0.2级 10.9.4 P,Q精度:不低于0.5级 10.9.5电压解析度不低于0.1V 10.10显示方式:≥10.1英寸触摸屏 10.11通信接口:RS485,以太网口 10.12通信协议:ModBus_RTU ModBus_TCP 10.13保护:短路保护,过流保护,过温保护 10.14冷却方式:风冷 10.15柜体尺寸(高*宽*深)≥2200mm*800mm*800mm 11. 微电网智能配电柜 11.1功能:新能源分布式发电系统、储能系统、可编程负载均接入智能配电柜交流母线,交流母线通过微电网网关断路器接入学校配电系统,构成典型共交流母线微电网系统。 11.2网关断路器: 11.2.1额定电流:50A 11.2.2可实现就地/远程分合闸控制 11.3出线柜:不少于 4 路塑壳断路器,接入分布式电源、储能系统、负载等,每路开关均装设智能仪表;均具备就地和远控分合闸功能。 11.4电能质量分析仪: I、U、kW、kVar、kVA、kWh、Kvarh、 cosΦ、Hz 测量;四象限电能计量;THDu、THDi、2-31 次各次谐 波分量;CF (电压波峰系数) 、THFF (电话波形因子) 、KF (电 流 K 系数)、εu(电压不平衡度) 、ε i(电流不平衡度) 计算; 电网电压电流正、负、零序分量 (含负序电流) 测量;报警 (过 压、欠压、过流、不平衡),RS_485 通信接口。 11.5微电网保护装置 11.5.1保护功能: 速断保护;两段定时限过流保护;反时限过流保护(一般、非常、 极端);低压闭锁过流判据/方向闭锁过流判据;加速段保护;过 电压保护/低电压保护;零序过流保护/零序过流方向保护;零序 过压保护;过负荷;频率保护;重合闸;逆功率保护;电压畸变 保护(谐波畸变);压频自动合闸保护;非电量保护 。 11.5.2测量功能 谐波测量:计算各相的谐波总电压、测量谐波总电流;计算各相电压、 电流的 1-15 次谐波幅值; 电能质量分析:计算各相电压、测量电流的谐波畸变率(THD); 计算各相电压、 电流的 1-15 次谐波的谐波含有率 (HR) ; 相角显示:测量、保护电量都具有相角显示功能,方便接线检查; 采集计算 UA、UB、UC、UAB、UBC、UCA、U0、I0h、I0l、IA、IB、IC、P、Q、COSΦ 、f。 11.5.3 测控功能 14 路遥信采集; 断路器遥控分合; 开关分合闸次数统计及事件 SOE 等; 电度计量。 11.5.4 通信接口 1 个 RS485 口、1 个网络通信接 口。 11.5.5 显示 ≥4.3 寸 分辨率为 480*272 彩色 LCD 显示器 11.5.7柜体:GCS型标准低压电气柜,尺寸(高*宽*深)≥2000mm*800mm*800mm。 12.微电网能量管理系统(EMS) 12.1 EMS 系统架构 12.1.1 EMS 通过各智能设备,与间隔层系统设备进行实时通信或控制。实现对整个储能系统的实时监测、能量管理、能效分析与保 护控制。还可实现对系统负载系统、储能系统以及其他系统设备 进行集中管理、状态监视、运行控制和保护控制,确保储能系统 的可靠、安全运行;具有高级控制策略功能,能够实现储能系统 能量的调度与协调优化,达到经济最优;配置工作站,具有实时 数据库服务、数据处理及历史服务以及良好的人机接口服务功 能,能够为运维人员提供系统的日常监视、控制操作、报表浏览、 打印以及维护、数据拷贝等操作功能。 12.1.2EMS 采用开放式分层分布结构,由站级监控层、协调控制层间隔层以及网络设备构成。 12.1.2.1站级监控层主要由监控主机、显示器等设备构成,能够实现 对整个系统的数据采集与监视控制。主要实现实时信息的采集与 监测、历史信息存储、事项报警、系统运行控制、数据曲线、报 表统计等功能。 12.1.2.2协调控制层主要由储能控制器与储能信息采集处理器组成, 主要完成储能系统的保护与控制,能够实现对间隔层设备的信息 采集与控制,运行保护策略与能量管理策略,实现对储能系统的 能量优化与调度管理。 12.1.2.3间隔层主要包括负载系统 (包括重要负载与其他负载)、储能系统 (包括储能变流器 PCS、电池管理系统 BMS、电能表、温湿度传感器、断路器) 、监控保护装置以及其他系统设备。 12.1.2.4网络设备主要由交换机及其他网络设备(如接口设备、 网络连接线、电缆) 构成,用于实现整个储能系统的数据流、控制流和电力流的传输。 ★12.2系统功能 12.2.1数据采集与通讯 12.2.1.1采用采集通讯装置实现对储能系统内多元设备数据信息的采 集,调用相应的通信接口与储能系统、负载系统进行信息交互,还能支持与其他系统 (如台区、云平台等系统) 进行实时通信。 12.2.1.2系统具备常用标准通信接 口,与储能系统内的多元设备之间 采用标准的 Modbus、IEC101/104、IEC61850 通信协议, 以及 RS485、光纤或网线等有线的通信方式。系统还支持无线通讯方式。 12.2.1.3 模块具有标准的能够实现对储能系统内子系统设备的数据信 息进行实时采集。采集信息包括模拟量、状态量、 电能量、SOE 等,其中: 采集模拟量:包括电流、 电压、有功功率、无功功率、频率、 功率因数等。 采集状态量 (开关量) :包括断路器、隔离开关以及接地开关 的位置信号、一次设备的告警信号、就地控制器的动作及告警信号、运行监视信号等。 12.2.2基本单元监控 在储能系统设备支持的情况下,可对各设备单元进行监控,具体包括: 12.2.2.1 负荷监控 能够实现对系统内的负荷进行分区监测、控制和统计,并为系统 功率平衡控制等提供依据。在组建系统时,将所有的负荷进行分 类,在运行时,可对这些负荷进行分类监控。 12.2.2.2 储能监控 能够实现对储能系统各项设备(包括储能变流器 PCS、BMS、消防、 空调、UPS、智能电表等)的实时实时运行信息、故障及报警信息 进行监测。对储能监控包括下列信息:电池温度、电池电压、电池内阻、 电池 SOC、 电池SOH、系统运行状态、系统告警状态、 储能充放电能力、充放电功率、日充放电量、总充放电量等信息。 12.2.2.3电能计量 在电网、储能及负荷控制器支持的条件下,对系统中的储能单元、 负荷单元进行准确的计量。 12.2.3保护及故障信息管理 12.2.3.1系统实时监测采集的模拟量和状态量信息。若模拟量信息发 生越限,发出告警信号并形成告警信息;实时监视各设备的状态 量信息和告警信息,并能够输出中央告警信号,保障储能系统的 安全稳定运行。 12.2.3.2系统可以通过多种通信方式、多种通信规约接入不同厂家的 保护装置,包括接入装置的模拟量、开关量、事件信息、故障数 据;采集继电保护、安全自动装置等智能装置的实时/非实时的 运行、配置和故障信息。 12.2.3.3系统对保护运行信息、保护告警信息、保护故障信息分类别、 分等级、分设备管理。 12.2.4 数据处理与分析统计 能量管理系统能够实现对遥信、遥测等数据的数据处理与分析统 计。 12.2.4.1数据处理包括遥信和遥测数据的处理。遥信处理包括:遥信 信号取反;手动信号屏蔽;遥测处理包括:标度量工程量转换; 正确判别遥测越限及越限恢复,并产生告警;支持遥测量变化死 区处理。 12.2.4.2分析统计包括对功率、 电量的统计,储能电站效率、 电压合 格率、电流平衡率等高级算法功能。 12.2.5历史数据管理 12.2.5.1系统基于商用关系数据库系统完成历史数据管理。实时采样 数据、实时统计数据、越限、变位、保护启动出 口、操作记录以 及其它作为历史数据长期保持的信息,均可保存到历史数据库。 12.2.5.2历史存储在物理存储设备允许条件下能够保存相应时间段的 实时数据 (根据存储数据量的大小及存储间隔,配置合适的物理 存储设备) 。支持按时间间隔、按类型、按所属设备存储实时数 据。 12.2.5.3支持用户手工批量删除历史数据、手工转储历史数据。系统 提供友好方便的人机界面,完成历史数据、历史事件信息、操作 事件记录的查询、显示。支持按日期、按类型、按电力设备容器 包容关系,以表格、曲线方式查询历史瞬时数据记录、实时统计 数据、历史统计数据;支持分类别、分时间、分厂站等设备容器、 分对象查询历史事件数据。 历史数据的查询处理纳入统一的权限管理范畴。 12.2.6事件告警 12.2.6.1系统提供开放的、智能事件告警功能。 12.2.6.2支持用户自定义告警类型、告警级别、告警方式。 12.2.6.3支持用户按使用均值、最大/最小值出现 时间。 12.2.9.5系统报表格式与 MS Office Excel 文件完全兼容。 12.2.9.6系统支持将报表导出成Excel 表格。 12.2.9.7系统支持报表打印功能。 12.2.10时钟同步 系统支持以 RS232、现场总线、以太网通信方式,通过多种规约, 接入不同厂家的 GPS 时钟,对系统进行时钟同步; 12.2.11 系统配置功能 系统配置模块能够方便工程人员对 EMS 的系统配置,主要可配置 的内容包括: 12.2.11.1通信通道:包括 EMS 与储能系统内所有接入设备之间的通道、 路径、数据组、遥测、遥信信息的配置。 12.2.11.2 公式计算:公式计算主要用于厂内总加、线路总加、 电流及 一些没有测点的数据。实时数据库中的所有四遥量、常量、 自定义变量均可参加运算。支持数学运算、逻辑运算、函数、控制逻 辑。用户过程提供对告警、控制、闭锁逻辑的支持。用户过程支持周期启动、触发启动等方式; 12.2.11.3数据存盘:配置内容包括存盘点位以及存盘间隔。 12.2.11.4事项告警:配置内容包括遥测越限的上限值、下限值配置,遥信是否变为告警的配置。 12.3系统集成监控以下系统 12.3.1光伏发电系统监控; 12.3.2风力发电系统监控; 12.3.3储能变流器监控管理; 12.3.4电池管理系统监控管理; 12.3.5微电网保护装置监控管理; 12.3.6智能配电系统断路器“遥控” 、“遥信”; 12.3.7 并网点所有电参数监测 ( I、U、kW、kVar、kVA、kWh、 Kvarh、cosΦ 、Hz 测量; 四象限电能计量) ; 12.3.8微电网电能质量参数监测与报警; 12.4 微电网能量管理系统硬件主要配置 12.4.1监控主机,采用国内著名工控机品牌,配置不低于:主板ECO-1818/i7-7700/8G/1T/DVD-ROM/键鼠/6个COM口/1个LPT/6个USB/3 个 PCI/3 个 PCI_E*1/1 个 PCI_E*16 扩展槽位/ATX 250W 电源/DVD-ROM/键盘及鼠标; 12.4.2显示器:≥25 寸液晶显示器; 12.4.3 8 口 100M 以太网交换机; 12.5监控台尺寸 (高*宽*深) ≥75cm*240cm*90cm; ▲13.风电场变电站倒闸操作仿真实训考核软件(投标现场提供以下功能演示视频) 13.1根据典型大型风电场与光伏电站组合发电系统设计,220kV主接线不少于3回,35kV\220kV主变不少于3台,风电,光伏35kV主进线不少于15路,图形化组态一次主接线; 13.2在主接线界面上可以进行断路器、隔离开关、接地开关进行分、合闸的模拟操作; 13.3能够开设不少于20项倒闸操作项目,主要包括:35kV母线由检修转运行;35kV母线由运行转检修;风电机组出线由检修转运行;风电机组出线由运行转检修;光伏系统出线由检修转运行;光伏系统出线由运行转检修;220kV主变由检修转运行;220kV主变由运行转检修;220kV出线由运行转检修;220kV出线由检修转运行等; 13.4软件智能倒闸考核功能:实时监测倒闸操作过程,当学员出现倒闸错误时,立即发出声光告警,并对错误次数进行累计和存储,为教师对学员考核提供数据; 13.5软件可以实现五防仿真功能。 15.环境传感器 15.1风速仪:测量风速:0~70m/s;分辨率:0.1m/s;精度±0.3 m/s;带485通讯;直流供电。 15.2风向仪:测量范围:≥8个指示方向;动态响应速度小于0.5秒;带485通讯;直流供电。 15.3温湿度传感器 15.4传感器安装支架 |