风光互补发电实训平台

风光互补发电实训平台

在当今社会，电力已成为不可或缺的能源。对于边防哨所、通讯中继站、野外工作站及偏远地区而言，稳定可靠的独立供电系统至关重要。随着环保意识增强与技术发展，太阳能、风能等清洁能源成为理想选择。风光互补发电实训平台正是集太阳能光伏与风力发电技术于一体的创新教学演示系统，专为展示离网供电系统的集成与应用而设计。

一、 产品概述与核心价值

本风光互补发电实训平台是一个高度集成、功能完备的教学与实验系统。它模拟真实风光互补电站的运行，能够完成从发电、储能、控制到逆变供电的全流程实验，帮助学生及研究人员深入理解系统原理，掌握工程应用技能。

1.1 主要应用范围

• 教学领域：广泛适用于职业院校、高等院校、科研院所以及相关企业的技术培训，是进行新能源发电技术，特别是风光互补发电课题研究与实操培训的理想设备。

• 研究领域：助力学生和科研人员探究风光协同优化、储能管理、智能控制等前沿课题。

1.2 系统核心特点

• 模块化直观设计：采用立式网孔板结构，所有实验模块完全暴露，布局清晰，提供强烈的现场临场感，便于观察、接线与测量。

• 智能控制系统：风光互补控制器采用高性能MCU，实现对蓄电池充放电及风机状态的智能化、闭环控制，操作人性化。

• 高品质逆变输出：离网逆变器采用先进驱动技术，输出稳定的220V纯正弦波交流电，满足多种负载需求。

• 安全环保静音：系统运行无污染、低噪音，支持学生动手拆装移动，实践性强。

1.3 系统主要组成

该系统主要由光源模拟控制系统、模拟风场系统（鼓风机）、风力发电机、风速/风向检测装置、风光互补充放电控制器、离网逆变器、储能蓄电池及各类负载单元构成。

二、 详细技术参数

2.1 太阳能电池板组件

• 配置：包含1块10W单晶硅与1块20W多晶硅电池板，支持串、并联实验。

• 1#（单晶硅）：最大功率10W，开路电压21.24V，短路电流0.58A。

• 2#（多晶硅）：最大功率20W，开路电压21.24V，短路电流1.17A。

2.2 模拟光源

• 投射灯：电压220V，最大功率200W，用于模拟太阳光照。

2.3 风力发电机组

• 额定功率：300W

• 额定电压：12V

• 启动风速：2.5 m/s

• 风轮直径：1.52m，3叶片

• 工作形式：永磁同步发电机

2.4 模拟风洞系统

• 鼓风机：功率0.75kW，电压220V，支持0-13级风速连续可调。

2.5 风光互补智能控制器

• 额定电压：12VDC

• 最大充电功率：650W（光伏100W + 风机550W）

• 充电方式：PWM脉宽调制

• 具备全面的保护功能：过充/过放、短路、反接、防反冲等，并支持光控、时控等多种负载输出模式。

2.6 离网正弦波逆变电源

• 输入电压：9-16VDC

• 额定输出：300W，220VAC / 50Hz

• 输出波形：纯正弦波

• 转换效率：>85%，具备完善的短路、过载、过热保护。

2.7 测量与储能单元

• 测风系统：实时监测0-60m/s风速。

• 数字仪表：集成电压表、电能计量模块及温湿度表。

• 储能蓄电池：12V/55Ah免维护蓄电池1只。

2.8 负载单元（选配）

• 直流负载（12V）：风扇、电机、蜂鸣器（感性），交通灯、LED灯（阻性）。

• 交流负载（220V）：风扇（感性），交通灯、LED灯（阻性）。

三、 可完成的主要实验实训项目

利用本风光互补发电实训系统，可开展涵盖光伏、风电及系统集成三个维度的数十项实验：

实验系列一：系统基础与集成实验

1. 风光互补协同发电实验

2. 独立风力发电系统实验

3. 独立光伏发电系统实验

4. 风光互补控制器原理与操作实验

5. 蓄电池充放电特性与管理实验

6. 离网逆变器工作原理与性能测试实验

实验系列二：太阳能电池特性专题

• 涵盖开路电压、短路电流、I-V/P-V特性曲线、最大功率点跟踪、填充因子、转换效率、光谱特性及串并联影响等近20个深度实验。

实验系列三：充放电控制器专题

• 包含充电控制算法、保护功能验证、蓄电池状态估测、环境温度影响及光控/时控策略等实验。

实验系列四：逆变器专题

• 涉及逆变原理、输入输出特性、效率计算、保护功能测试等。

实验系列五：风力发电专题

• 包括风机运行特性、风速-转速-功率关系、风机调速控制及风能转换效率等实验。

四、 系统基本配置清单