智能风光柴储协调控制微电网管理系统

• 智能风光柴储协调控制微电网管理系统

• 建设目的

目前，国内在分布式电源及微电网技术领域取得了一定成果，特别是各高校、电力公司纷纷进行微电网实验实验室建设，开展分布式电源及微电网关键技术和应用的研究。

 风光柴储协调控制微电网是由分布式电源系统（光伏、风力、柴油、海流等等不同的能源模式）、混合储能系统、配电系统、监控与能量管理系统、负荷、测控与保护装置汇集而成的小型智能的发配电系统，是一个能够实现自我控制、智能调配、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行。

  微电网不仅可以解决分布式能源发电系统的大规模的接入问题，还为用户带来了其他方面的效益，成为电网的有益补充。由于这种系统的潜在优势，作为未来可能的一种能源供应模式，微电网正得到了越来越多的重视。微电网实验室的建设在拓宽分布式发电及微电网专业建设和实验教学范畴的同时,向社会输送在微电网及智能电网的研究和工作领域颇具竞争力的人才。符合学校学科建设、科学研究和应用型人才培养的方向与要求。

二、系统结构及电气结构

   由分布式电源系统（光伏、风力、柴油、海流等等不同的能源模式）、混合储能系统、配电系统、监控与能量管理系统、负荷、测控与保护装置汇集而成的小型智能的发配电系统所组成。

• 智能风光柴储协调控制微电网管理系统特点

（1）实现中小型模拟微电网系统自动供电切换和能量管理；

（2）有效利用分布式电源（光伏、风电、柴油、海流），节能减排；

（3）电池自动充放电控制；

（4）支持储能微网优先选择控制；

（5）适合微电网等应用场合的能量管理和监控；

（6）支持多种组网方式、多电源备用切换控制、支持分时模式控制、电池自动充放电控制；

（8）多种设备的运行参数实时显示；

（9）实现对各发电单元进行控制。可以通过控制输入端来模拟现实条件下风速、光照强度、海流速度等参数发生变化，系统的输出功率随之改变；

四、智能风光柴储协调控制微电网管理系统功能

(1) 光伏供电系统电气控制原理设计

(2) 光伏电池的输出功率特性实验

(3) 垂直轴轴永磁同步风力发电机的组成安装实验

(4) 模拟风场的设计与搭建实验

(5) 风力供电系统的组成及工作原理

(6) 可变风向和可变风量控制实验

(7) 风力供电系统电气控制原理实验

(8) 风力发电机输出特性测试

(9) 柴油发电系统的组成及工作原理

(10) 海流发电系统的组成及工作原理

（11）海水流速对海流发电影响

（12）海流发电的选址

(13) DSP控制器对蓄电池的放电保护实验

(14) 蓄电池实际充电检测实验

(15) 编程软件可修改蓄电池充放电

(16) 上位机与各单元通信方式与连接实验

(17) 能量管理控制器设定实验

(18) 根据MPPT算法合理的控制各单元供电的通断与输出功率实验

（19）能量管理控制器原理及电路设计

• 技术参数

5.1 风力发电单元

5.1.1风速产生单元

（1）轴流通风机：

流量：19253m3/h

电压：380V（由变频器控制）（技术要求：220V交流）

全压：310Pa

频率：50Hz

功率：2.2Kw

转速：1450r/min

2）辅助系统：

配置轴流风机支架和轴流风机框罩

3）风速仪

测量范围：0～60M/S

测量精度：±0.5M/S

显示分辨率：0.1M/S

5.1.2风力发电设备

1）垂直轴三相永磁同步风力发电机，可能通过能量管理控制器对输出的功率进行控制

输出功率：100W

输出电压：12V

风轮直径：1.08m

叶片数量：9个

启动风速：1.5m/s

额定风速：11m/s

安全风速：45 m/s

类型：垂直轴三相永磁同步发电机，经过经过能量管理控制器变成直流

能量管理控制器输出电压：5V 、12V、24V

5.2 光伏发电单元

5.2.1 光照发声单元

（1）太阳模拟器

 电压：220V

频率：50Hz

电流：2.5A

大功率：500W

照度调节器：范围：0-1000Ω，带刻度，可无级可调

（2）单晶硅太阳电池组件

功率：50W

 误差：±3%

 输出电压：17.3V

 输出电流：2.9A

 开路电压：21.6V

 短路电流：3.18A

 工作环境温度：45℃±2℃

能量管理控制器输出电压：5V 、12V、24V

5.3 柴油发电单元：功率3KW 输出AC220V  DC12V

5.4 海流发电单元

（1）同时配置有3个35W的海流模拟发电机，用于模拟海流发电设备中叶轮产生的转矩

（2）输出：DC12～24V  

（3）可能通过能量管理控制器对输出的功率进行控制

5.5蓄电池单元

（1）通过风机、光伏板、海流发电机、汽油机的12VDC，可以向蓄电池供电，在风、光条件良好的情况下，风力发电机和光伏电板向外输出5V 、12V、24V的直流电，供给负载使用

（2）蓄电池可输出5V 、12V、24V的直流电，蓄电池容量为75AH，充放电次数≥1000次

5.6 能量管理控制器

（1）.光伏输入1路

大光伏输入电压: 100VDC

大光伏输入功率：100W

（2）.风机输入1路
风机输入电压: 0—16VAC

大输入功率：130W

（3）.DC12V输入1路

大输入电流：10A

（4）.海流发电输入3路

大输入电压：100V

大输入功率：50W

（5）.蓄电池电压：12V 24V自动识别

（6）.大充电电流：40A

（7）.负载电流：20A

（8）.负载电压：5V 12V 24V

（9）.控制输出：6路 用于控制6个单元的通断

（10）.通信：RS485/RS232  标准Modebus协仪为上位机提供各单元的电压电流电量环境参数等监测数据；

（11）.控制原理通过采集所各单元的电压电流功率电量，以及负载功率蓄电池容量等参数，根据MPPT算法合理的控制各单元供电的通断与输出功率，并对蓄电池充放电进行全智能化管理；例如在风力与光及海流条件都很好的情况下，控制器计算输出负载功率.蓄电池容量.风力发电功率.光伏发电功率.海流发电功率来控制，但满足要求时，控制器合理的控制负载输出及对蓄电池充电；但发现输入功率过大时，合理断开风力或者海流和光伏发电中合适的发电单元；但监测到光伏，风力，海流不能为负载提供充足的电能时，蓄电池容量不足时，控制器启动柴油发电机，以满足系统正常运作；

提供控制器的电路图和算法理论参数及程序，通过编程软件可修改蓄电池充放电等参数对系统各部份进行控制。

（12）系统具有过充保护，过放保护，短路保护，过压保护，过流保护等

5.7.测量和显示单元

1.直流输入单元

1）电流表： DC 0-5A

2）电压表： DC 0-100V

2.变频器：SQ880-4KW

输入电压单相：AC220V

输出电压三相：AC380V

功    率    ：4KW

3. 交流输出显示单元

1）电流表：AC 0-5A

2）电压表：AC 0-500V

5.8 负载：5V 12V 24V 直流LED灯 220V交流LED灯

5.9 SCADA系统

（1）显示控制器采集的各单元的电压、电流、功率、电量、风速、蓄电池电压、蓄电池充放电电流、环境温度等参数，并保存数据和导出数据。

（2）工控机 包括6个串口和键盘鼠标，微软Window WIN7操作系统软件

5.10 支架及配件：铝型材制作， 电器件为施耐德品牌。

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