微電網(wǎng)不僅可以解決分布式能源發(fā)電系統(tǒng)的大規(guī)模的接入問題，還為用戶帶來了其他方面的效益，成為電網(wǎng)的有益補(bǔ)充。由于這種系統(tǒng)的潛在優(yōu)勢(shì)，作為未來可能的一種能源供應(yīng)模式，微電網(wǎng)正得到了越來越多的重視。微電網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)在拓寬分布式發(fā)電及微電網(wǎng)專業(yè)建設(shè)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)范疇的同時(shí),向社會(huì)輸送在微電網(wǎng)及智能電網(wǎng)的研究和工作領(lǐng)域頗具競(jìng)爭(zhēng)力的人才。符合學(xué)校學(xué)科建設(shè)、科學(xué)研究和應(yīng)用型人才培養(yǎng)的方向與要求。

• 建設(shè)目的

     目前，國內(nèi)在分布式電源及微電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域取得了一定成果，特別是各高校、電力公司紛紛進(jìn)行微電網(wǎng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，開展分布式電源及微電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用的研究。

      風(fēng)光柴儲(chǔ)協(xié)調(diào)控制微電網(wǎng)是由分布式電源系統(tǒng)（光伏、風(fēng)力、柴油、海流等等不同的能源模式）、混合儲(chǔ)能系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、監(jiān)控與能量管理系統(tǒng)、負(fù)荷、測(cè)控與保護(hù)裝置匯集而成的小型智能的發(fā)配電系統(tǒng)，是一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、智能調(diào)配、保護(hù)和管理的自治系統(tǒng)，既可以與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，也可以孤立運(yùn)行。

       微電網(wǎng)不僅可以解決分布式能源發(fā)電系統(tǒng)的大規(guī)模的接入問題，還為用戶帶來了其他方面的效益，成為電網(wǎng)的有益補(bǔ)充。由于這種系統(tǒng)的潛在優(yōu)勢(shì)，作為未來可能的一種能源供應(yīng)模式，微電網(wǎng)正得到了越來越多的重視。微電網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)在拓寬分布式發(fā)電及微電網(wǎng)專業(yè)建設(shè)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)范疇的同時(shí),向社會(huì)輸送在微電網(wǎng)及智能電網(wǎng)的研究和工作領(lǐng)域頗具競(jìng)爭(zhēng)力的人才。符合學(xué)校學(xué)科建設(shè)、科學(xué)研究和應(yīng)用型人才培養(yǎng)的方向與要求。

 

二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及電氣結(jié)構(gòu)

    由分布式電源系統(tǒng)（光伏、風(fēng)力、柴油、海流等等不同的能源模式）、混合儲(chǔ)能系統(tǒng)、配電系統(tǒng)、監(jiān)控與能量管理系統(tǒng)、負(fù)荷、測(cè)控與保護(hù)裝置匯集而成的小型智能的發(fā)配電系統(tǒng)所組成。

 

• 系統(tǒng)特點(diǎn)

（1）實(shí)現(xiàn)中小型模擬微電網(wǎng)系統(tǒng)自動(dòng)供電切換和能量管理；

（2）有效利用分布式電源（光伏、風(fēng)電、柴油、海流），節(jié)能減排；

（3）電池自動(dòng)充放電控制；

（4）支持儲(chǔ)能微網(wǎng)優(yōu)先選擇控制；

（5）適合微電網(wǎng)等應(yīng)用場(chǎng)合的能量管理和監(jiān)控；

（6）支持多種組網(wǎng)方式、多電源備用切換控制、支持分時(shí)模式控制、電池自動(dòng)充放電控制；

（8）多種設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)實(shí)時(shí)顯示；

（9）實(shí)現(xiàn)對(duì)各發(fā)電單元進(jìn)行控制?？梢酝ㄟ^控制輸入端來模擬現(xiàn)實(shí)條件下風(fēng)速、光照強(qiáng)度、海流速度等參數(shù)發(fā)生變化，系統(tǒng)的輸出功率隨之改變；

四、系統(tǒng)功能

(1) 光伏供電系統(tǒng)電氣控制原理設(shè)計(jì)

(2) 光伏電池的輸出功率特性實(shí)驗(yàn)

(3) 垂直軸軸永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)的組成安裝實(shí)驗(yàn)

(4) 模擬風(fēng)場(chǎng)的設(shè)計(jì)與搭建實(shí)驗(yàn)

(5) 風(fēng)力供電系統(tǒng)的組成及工作原理

(6) 可變風(fēng)向和可變風(fēng)量控制實(shí)驗(yàn)

(7) 風(fēng)力供電系統(tǒng)電氣控制原理實(shí)驗(yàn)

(8) 風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出特性測(cè)試

(9) 柴油發(fā)電系統(tǒng)的組成及工作原理

(10) 海流發(fā)電系統(tǒng)的組成及工作原理

（11）海水流速對(duì)海流發(fā)電影響

（12）海流發(fā)電的選址

(13) DSP控制器對(duì)蓄電池的放電保護(hù)實(shí)驗(yàn)

(14) 蓄電池實(shí)際充電檢測(cè)實(shí)驗(yàn)

(15) 編程軟件可修改蓄電池充放電

(16) 上位機(jī)與各單元通信方式與連接實(shí)驗(yàn)

(17) 能量管理控制器設(shè)定實(shí)驗(yàn)

(18) 根據(jù)MPPT算法合理的控制各單元供電的通斷與輸出功率實(shí)驗(yàn)

（19）能量管理控制器原理及電路設(shè)計(jì)

• 技術(shù)參數(shù)

5.1 風(fēng)力發(fā)電單元

5.1.1風(fēng)速產(chǎn)生單元

 （1）軸流通風(fēng)機(jī)：

流量：19253m3/h

電壓：380V（由變頻器控制）（技術(shù)要求：220V交流）

全壓：310Pa

頻率：50Hz

功率：2.2Kw

轉(zhuǎn)速：1450r/min

2）輔助系統(tǒng)：

配置軸流風(fēng)機(jī)支架和軸流風(fēng)機(jī)框罩

3）風(fēng)速儀

測(cè)量范圍：0～60M/S

測(cè)量精度：±0.5M/S

顯示分辨率：0.1M/S

5.1.2風(fēng)力發(fā)電設(shè)備

1）垂直軸三相永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)，可能通過能量管理控制器對(duì)輸出的功率進(jìn)行控制

輸出功率：100W

輸出電壓：12V

風(fēng)輪直徑：1.08m

葉片數(shù)量：9個(gè)

啟動(dòng)風(fēng)速：1.5m/s

額定風(fēng)速：11m/s

安全風(fēng)速：45 m/s

類型：垂直軸三相永磁同步發(fā)電機(jī)，經(jīng)過經(jīng)過能量管理控制器變成直流

能量管理控制器輸出電壓：5V 、12V、24V

 

5.2 光伏發(fā)電單元

5.2.1 光照發(fā)聲單元

（1）太陽模擬器

  電壓：220V

頻率：50Hz

電流：2.5A

大功率：500W

照度調(diào)節(jié)器：范圍：0-1000Ω，帶刻度，可無級(jí)可調(diào)

（2）單晶硅太陽電池組件

功率：50W

  誤差：±3%

  輸出電壓：17.3V

  輸出電流：2.9A

  開路電壓：21.6V

  短路電流：3.18A

  工作環(huán)境溫度：45℃±2℃

  能量管理控制器輸出電壓：5V 、12V、24V

5.3 柴油發(fā)電單元：功率3KW 輸出AC220V  DC12V

5.4 海流發(fā)電單元

（1）同時(shí)配置有3個(gè)35W的海流模擬發(fā)電機(jī)，用于模擬海流發(fā)電設(shè)備中葉輪產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩

（2）輸出：DC12～24V  

（3）可能通過能量管理控制器對(duì)輸出的功率進(jìn)行控制

5.5蓄電池單元

（1）通過風(fēng)機(jī)、光伏板、海流發(fā)電機(jī)、汽油機(jī)的12VDC，可以向蓄電池供電，在風(fēng)、光條件良好的情況下，風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏電板向外輸出5V 、12V、24V的直流電，供給負(fù)載使用

（2）蓄電池可輸出5V 、12V、24V的直流電，蓄電池容量為75AH，充放電次數(shù)≥1000次

5.6 能量管理控制器

（1）.光伏輸入1路

大光伏輸入電壓: 100VDC

大光伏輸入功率：100W

（2）.風(fēng)機(jī)輸入1路
風(fēng)機(jī)輸入電壓: 0—16VAC

大輸入功率：130W

（3）.DC12V輸入1路

大輸入電流：10A

（4）.海流發(fā)電輸入3路

大輸入電壓：100V

大輸入功率：50W

（5）.蓄電池電壓：12V 24V自動(dòng)識(shí)別

（6）.大充電電流：40A

（7）.負(fù)載電流：20A

（8）.負(fù)載電壓：5V 12V 24V

（9）.控制輸出：6路 用于控制6個(gè)單元的通斷

（10）.通信：RS485/RS232  標(biāo)準(zhǔn)Modebus協(xié)儀為上位機(jī)提供各單元的電壓電流電量環(huán)境參數(shù)等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；

（11）.控制原理通過采集所各單元的電壓電流功率電量，以及負(fù)載功率蓄電池容量等參數(shù)，根據(jù)MPPT算法合理的控制各單元供電的通斷與輸出功率，并對(duì)蓄電池充放電進(jìn)行全智能化管理；例如在風(fēng)力與光及海流條件都很好的情況下，控制器計(jì)算輸出負(fù)載功率.蓄電池容量.風(fēng)力發(fā)電功率.光伏發(fā)電功率.海流發(fā)電功率來控制，但滿足要求時(shí)，控制器合理的控制負(fù)載輸出及對(duì)蓄電池充電；但發(fā)現(xiàn)輸入功率過大時(shí)，合理斷開風(fēng)力或者海流和光伏發(fā)電中合適的發(fā)電單元；但監(jiān)測(cè)到光伏，風(fēng)力，海流不能為負(fù)載提供充足的電能時(shí)，蓄電池容量不足時(shí)，控制器啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)，以滿足系統(tǒng)正常運(yùn)作；

提供控制器的電路圖和算法理論參數(shù)及程序，通過編程軟件可修改蓄電池充放電等參數(shù)對(duì)系統(tǒng)各部份進(jìn)行控制。

（12）系統(tǒng)具有過充保護(hù)，過放保護(hù)，短路保護(hù)，過壓保護(hù)，過流保護(hù)等

5.7.測(cè)量和顯示單元

 1.直流輸入單元

1）電流表： DC 0-5A

2）電壓表： DC 0-100V

 2.變頻器：SQ880-4KW

輸入電壓?jiǎn)蜗啵篈C220V

輸出電壓三相：AC380V

功    率    ：4KW

3. 交流輸出顯示單元

1）電流表：AC 0-5A

2）電壓表：AC 0-500V

5.8 負(fù)載：5V 12V 24V 直流LED燈 220V交流LED燈

5.9 SCADA系統(tǒng)

 （1）顯示控制器采集的各單元的電壓、電流、功率、電量、風(fēng)速、蓄電池電壓、蓄電池充放電電流、環(huán)境溫度等參數(shù)，并保存數(shù)據(jù)和導(dǎo)出數(shù)據(jù)。

（2）工控機(jī) 包括6個(gè)串口和鍵盤鼠標(biāo)，微軟Window WIN7操作系統(tǒng)軟件

5.10 支架及配件：鋁型材制作， 電器件為施耐德品牌。