ZNKW-CN5型 5KW光伏储能发电实训系统

一、概述

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，晚上学生自习时负荷较大，总负载不超过5kW；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。

二、光伏储能发电系统设计

5KW光伏储能发电系统主要由光伏子单元、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：

1、储能电池

2、BMS系统

3、电池控制系统

4、储能逆变器

5、光伏组件

6、汇流箱

7、通讯装置

8、防雷及接地装置

9、设备之间的连接电缆（包括直流侧和交流侧）

三、主要设备配置表

表1：该系统配置按照夜晚2小时供电要求，备单元配置如下

序号	设备名称	型号规格	数量	单位	备注
储能系统
1	储能逆变器	SW5048D-ES	1	台	单相交流输出，额定功率5kW
2	磷酸铁锂锂电池	10kWh	1	套	选用3.2V 100Ah电芯，16节进行串联，含BMS系统及电池模组
光伏系统
1	265Wp多晶硅组件（60片）	265Wp	20	块	10串2并,共5.3kWp
2	光伏汇流箱	PVS-4M	1	台	4汇1汇流箱

四、系统主要设备功能参数介绍

（一）储能逆变器功能介绍

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。

（二）磷酸铁锂电池性能介绍

磷酸铁锂电池，是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池，磷酸铁锂晶体中的P-O键稳固，难以分解，即便在高温或过充时也不会像钴酸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。

（三） PVS-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。

（四）双轴跟踪支架及控制系统

采用西门子 S7-1200 系列主机，高精度、高稳定数字化控制方案设计，先进的天文 算法,实时追踪太阳使光伏方阵时刻保持最大输出功率，提高光伏发电转化效率。风速 测量装置在正常天气情况下保持静默感知运行，遇到大风天气或风速达到一定等级则会 自动运行，并通过控制主机使支架系统自动放平减小风阻、保护支架系统在暴风雨天气 能够安全运行。

五、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。

1、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；

2、可查看运行参数。

3、监控所有设备的运行状态，采用声光报警方式提示设备出现故障，可查看故障原因及故障时间。

4、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。

5、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。  

6、能够分别以日、月、年为单位记录和存储数据、运行事件、警告、故障信息等。

7、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。

8、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。

9、BMS系统终端可查看数据信息内容

六、环境监测仪

    本系统配置 1套环境监测仪(如下图所示)，用来监测现场的环境情况：

该装置由风速传感器、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。

七、主要教学实训内容

1、光伏能量变换实验

实验1、光伏阵列单元组成原理

实验2、太阳能光电池能量转换组合原理

实验3、阵列电池最大功率跟踪器原理

实验4、阵列汇流与防雷接地原理

实验5、阵列结构件组合安装原理

实验6、在不同天气和日照强度下光强度对光伏转换效率的影响实验

实验7、在不同季节环境温度变换下对光伏能量转换的影响实验

2、光伏储能系统应用与教学

实验1、光伏储能发电系统原理结构分析

实验2、光储系统汇流、防雷原理学习与实践

实验3、锂电池组在光储系统中的应用与电能管理

实验4、（BMS）锂电池组管理系统在光储系统中的应用

实验5、（EMS）能量管理系统在光储系统的应用与重要性

实验6、（EMS）能量管理系统在中小型微电网系统中的应用

实验7、直流变换器在光储系统的应用与重要性

实验8、储能逆变器的原理分析

实验9、储能逆变器与普通逆变器应用比较

实验10、光储微网系统在无电地区、海岛应用及设计

实验11、光储微网系统在多能互补、自发自用等联网型微电网中的应用