ZGLFD-2型 新能源風力發電實訓平臺
一、方案概述
風能是一種清潔無公害的的可再生能源能源，很早就被人們利用，主要是通過風車來抽水、磨面等，而現在，人們感興趣的是如何利用風來發電。根據國家《十三五規劃綱要》、《能源發展“十三五”規劃》等文件的要求，大力發展內容涵蓋水電、核電、煤電、氣電、風電、太陽能發電等各類電源和輸配電網，利用風力發電非常環保，且風能蘊量巨大，因此日益受到世界各國的重視。所以我們本套風力發電方案，包含5套風力發電機組模擬單元，分布式逆變控制單元，電能儲能單元，運行控制中心、氣象采集綜合站和模擬風力源等組成。
二、風力發電系統方案
本系統由5套風力發電機組模擬單元，分布式逆變控制單元，電能儲能單元，運行控制中心、氣象采集綜合站和模擬風力源等組成。
2.1系統結構
主要有四部分組成：
--發電設備（風力發電機，模擬風力源）。
--變換部分（風機控制器，電能儲能蓄單元）。
--并網部分（分布式逆變控制單元(ASI) ）。
--運行控制中心監控系統（環境檢測系統，數據采集通訊單元和后臺管理系統，云平臺控制系統）。
具體系統架構圖如下圖所示：
2.1 組網示意圖
2.3系統功能
（1）系統運行主界面
系統監控提供功能選擇畫面，并對風電場和，現場環境進行實時監測與顯示，如室外溫度值、風速、風向、光照強度等。
（2）系統運行監視和控制
監控系統可分區域實時監測各風機電壓及電流、蓄電池電壓及溫度等信息，并對故障點進行異常顯示與報警提示。
（3）逆變器發電趨勢曲線分析
監控系統可繪制顯示逆變器輸出電壓—時間曲線、功率—時間曲線等，直流側輸入電流實時曲線、交流側逆變輸出電流曲線，并采集與顯示各逆變器日發電量等電參量。
（4）歷史數據管理
監控系統可針對風力發電現場的各種數據和事件進行記錄，如：逆變器輸出電壓、電流功率、電能，輸入電壓、電流，以及通訊異常、開關變位、操作記錄等，時間記錄支持按類型查詢，并可對越限報警值進行更改設置。
（5）日發電趨勢分析
系統提供了實時曲線和歷史趨勢兩種曲線分析界面，可以反映出每天24小時內風力發電量與該日風速強度，環境溫度，風向等的波動情況。
三、技術性能
1、輸入電壓：單相三線制AC220V±10% 50Hz
2、工作環境：環境溫度-5℃～+40℃ 相對濕度＜85%（25℃） 海拔＜4000m
3、裝置容量：＜1.5kVA
四、配置清單
| 序號 | 類別 | 參數 | 數量 | 單位 |
| 1 | 風力發電機組模擬單元 | 1、風力發電機組 發電機組由直流電動機、三相永磁同步發電機、風速傳感器、機組固定底盤及配套件等部分組成。 （1）風力發電機 1）額定功率：300W 2）額定電壓：DC12V 3）額定轉速：1000r/min 4）允許功率：350W 5）啟動風速：2m/s 6）切入風速：3m/s 7）切出風速：15m/s 8）安全風速：40m/s 9）安全風速：12.5m/s 10）發電機工作形式：永磁三相交流發電機 11）葉輪直徑：1140mm 12）葉片數量：3片 | 臺 | 5 |
| 2 | 分布式逆變控制單元 | 直流輸入電壓：DC12V 交流輸出電壓：AC220V 太陽能專用設計 純正弦波 溫度過高報警和保護 輸出過載報警和保護 輸出短路報警和保護 高浪涌能力和苛刻的負載要求 電池高低壓報警 | 臺 | 1 |
| 3 | 電能儲能單元 | 面板上顯示電池圖標和電量百分比，實訓平臺內部放置4組免維護膠體蓄電池，蓄電池容量：12V/20Ah。 | 臺 | 1 |
| 4 | 運行控制中心 | 15英寸觸摸一體機 內存容量: 4GB 內存類型: DDR3 硬盤容量: 120GB 顯卡類型: 核芯顯卡 顯存容量: 1GB 提供西門子變頻器一只可以調節風場風速大小。 西門子1200PLC，直流電壓表：0-100V，直流電流表0-2A，交流電壓表：0-450V，交流電流表0-5A，所有表精度：0.5級，帶RS485通訊協議。 | 套 | 1 |
| 5 | 氣象采集綜合站 | 溫濕度等傳感器，系統監控軟件 | 套 | 1 |
| 6 | 模擬風力源 | 2模擬風場裝置 1）直流電動機 直流電動機具有減速機構，參數如下： 額定電樞電壓：DC24V；額定功率：60W；額定轉速：1.8r/min。 2）風速傳感器 設備供電：10-30VDC 功耗：0.4W 風速精度：±（0.2+0.03V）m/s V表示風速 測量范圍：0-30m/s 分辨率：0.1m/s 輸出信號：RS485 3）軸流風機主要參數電源： 3φAC220V 額定功率：370W | 臺 | 5 |
| 7 | 電線電纜配件 | 專用配件 | 批 | 1 |
| 8 | 云平臺控制系統 | 1、電力通信專用DTU 寬電壓輸入:單電源供電范圍+8V～+28V DC；數據速率:300～115200bps（115200bps默認）;串口緩存：10KB;WiFi連接距離：20m以內;天線接頭：2.4G SMA-K（陰頭）；三種串行數據接口:TTL/RS232/RS485 工作溫度-10℃～70℃，環境：濕度≤90%RH的無腐蝕性場合； 2、云平臺監控系統 軟件應采用模塊式設計，開放式體系結構，可兼容Linux、Windows和Android等操作平臺。支持IEC61850通訊協議，具有完備的網管功能，可對全站節點提供實時在線監測和異常報警。 硬件需采用高性能微處理器，具備強大的綜合應用及數據運算的能力；支持10/100M以太網通信，提供雙網絡配置；支持電話撥號、無線、光纖、以太網、RS232/485等多種通信方式； 云平臺監控系統客戶端可以實現功能豐富的動態畫面展示。具備網絡拓撲分析功能，可以實現帶電設備的顏色標識。帶有數據庫設計，并采用實時數據庫和標準商業歷史庫相結合的方式，開放數據訪問接口，可以與校園網系統等對接擴充。 云平臺監控系統須具有完備的軟硬件自診斷、自恢復以及遠程診斷功能，以確保系統的長期可靠運行。 | 套 | 1 |
1. 微風啟動風力機特性實驗
2. 保護功能實驗并網及功率輸送實驗
3. MPPT技術功率跟蹤
4. 電能質量分析實驗
5. .過充保護功能實驗
6. 過放保護功能實驗
7. 過載保護功能實驗
8. 短路保護功能實驗
9. 開路保護功能實驗
10. 風機過電流/過轉速保護實驗
11. 過風速剎車 保護功能實驗
12. 電壓點、升壓點調整實驗
13. 云平臺監控測試
14. 氣象綜合站數據與風機系統聯合仿真實驗
