多能互补综合能源利用控制实训平台，多能互补实训系统

 
一、概述
  多能互补综合能源利用控制实训平台就是可再生发电能源，耦合储电系统、储热系统，通过电力输配系统和热力输配系统满足用户需要的一种系统。满足实验室用电需要（单设备电大功率2课时）。在该系统中，电能仅仅是辅助能源，消耗量低，同时采用电池和蓄热装置，可提高太阳能利用，同时也可利用电网电价政策，实现削峰填谷。   二、技术参数
1、工作电源：三相五线制 AC 220V±10% 50Hz
2、整机容量:最大供冷量：1.5kW
3、整机容量:最大供热量：2kW
4、最大输入总功率3kW；
5、控制智能模块
1）实验台无线控制智能模块为实验台系统提供了实时、智能、科学的安全监控保护方案。本系统可以为用户提供不间断的在线监测，实时监控实验装置的温度、烟雾的变化趋势，实现烟雾预警、热度预警、火灾控制、快速热高温处理的控制功能。
2）装置通过实验台内部热功能探测传感器，监测配电系统中的高温热能数据、空间环境温度、烟雾等有关电气热高温隐患的信号，实现数据在线测量、采集、分析与控制功能，带有RS485、MODBUS通信接口，用于连接计算机监控系统，4G或等无线通信接口，实现无线网络上传至云平台，在任意地理位置可通过PC或手机APP 查看现场数据并进行远程控制。
*3）通过电保护启动后，其自身高温下吸收大量的热，抑制高温反应。系统中的N2与CO2可以降低燃烧中氧浓度，通过物理、化学等多种热高温有机处理共同作用达到控热高温。
4）可对线温度、空间温度和烟雾同时在线探测，确保防范电气热高温隐患。
5）具备采集实时数据、历史曲线、事件记录、趋势分析等功能。
6）智能主机包括CPU主控单元、报警单元、通信单元和显示单元。通过与现场的无气体装置连接，能精准的接收系统装置传送过来的环境数据，通过运算分析，判断是否超标，超标则进行声光报警，智能主机PC用于显示现场测量的实时教据，进行历史数据査询、系统时间设置、报警参数设置等操作，操作界面简单。
7）数字处理技术，实时监控并显示各配电箱柜环境状态RS485通讯技术，实时、准确传送运行参数和控制指令LORA、4G无线通讯技术。
8）系统预警报警、数据智能控制分析、智能参数修改模式、远程启动智能功能
9）系统检测功能、网络巡检功能声光报警功能报警、故障记录存储、查询功能。
11）监控通信485模式、可带数量:0-256台、4G点数:无限制、报警方式：声光报警，报警声音≥71dB。
10）存储记录≥1万条有线通讯方式RS485有线通讯距离<500m无线通讯方式、4G无线通讯距离4G/PC实现无线网络上传至云平台，在任意地点位置可通过PC脑或手机APP查看现场数据或进行远程控制。
11）工作电压：DC24、触发模式：热敏线温度、空间烟雾报警、远程4G/PC启动、手动按钮
12）保护能力：  0.1G/秒:100g、保护面积： 0.1G/1m³ 。 
*13）热处理工作时间： 9s、热高温处理浓度：90g/m³~125g/m³。
 
 二、系统工作原理：
整个实验室共用一套光伏太阳能板和中小型风力发电机组成风光控制发电系统，通过太阳能、风电发电、电池储电、相变储热、太阳能供热、制冷热泵机组相互互补工作为室内提供冷负荷和热负荷的多能互补综合能源控制平台。
1、正常运行：
整个实验室以一套光伏太阳能板和小型风力发电机组成风光控制发电系统，通过太阳能、风力发电，电力充足时直接给地源热机组提供运行电力，地源热机组产生冷水和热水。冬季时热水为供给地暖系统或者风管，为室内提供暖气。夏季时冷水为供给风管，为室内提供冷气。实现绿色能源利用。达到节能减排效果。
2、风电储能运行：
发电量＞使用量或者晚上电力费用低时，系统会直接给电池充电储电，电池储满后再给相变储能加热利用石蜡的物理特性储热，实现削峰填谷和储能。
3、光热储能运行：
冬季时白天通过太阳能热器吸收热量，加热水温，热水经过相变储能器加热石蜡，利用石蜡的物理特性储热，晚上石蜡放热加热地暖管的循环水温度，给室风供暖。从而达到节能效果。
联合运用
系统与电网一起满足实验室用电需要（单设备电大功率2课时）。在该系统中，电能仅仅是辅助能源，消耗量低，同时采用电池和蓄热装置，可提高太阳能利用，同时也可利用电网电价政策，实现削峰填谷。
 
三、系统功能特点
1、实训平台 ：
是根据目前国内建筑电气，楼宇智能化精心设计的综合实验装置，本装置结合当前绿色新能源领域的先进技术，从教学实验的要求的角度出发，以工程化的设计理念完整的实现了多能互补综合能源控制工作过程。
2、工程化；
整套控制系统大部分采用工业现场实际应用部件。
 开放性；装置采用透明化，开放性设计，学生能够清晰的了解整个系统工 作原理
3，直观性强
实训装置直观展示了间接冷却空调的系统结构、工作原理，可清楚的看到制冷循环系统结构及主要部件的实物，系统还配置有系统完整流程图、交流电压表、交流电流表、真空压力表、信号指示灯使整个系统的实时工作状态一目了然；便于教学演示讲解及学生对课本知识的理解掌握。
4、整机系统：
各个系统相互独立运行，自动控制。整个中央空调采用PLC作为主控机，由计算机通过通信线与PLC进行通信，从而控制整个空调的运行，也可通过网络实现远程控制。空调的运行参数由传感器及变送器进行采集，并通过A/D模块转换后送入PLC中，再由PLC送到计算机中进行实时显示监控。
 
四、系统组成
系统主要由模拟太阳灯、风力发电机组、太阳能光伏板、太阳能光伏电池组、太阳能热水器、风光互补控制柜、储能电池柜、地源热泵机组、储水箱、相变储能柜、地暖系统、风机盘管，水泵管道等部分组成。
1、DB965模拟太阳装置
模拟太阳由高强度灯组成，可以模块太阳能光光照光照，
1.1、模拟太阳：8个500W /220V的
1.2、尺寸：≧500mm×500mm×1700mm
1.3、框架铁质板金：颜色7032
 
   
2、DB962太阳能光伏装置：
2.1、太阳能发电主要由太阳能光伏板、太阳能支架、配输电系统组成，
2.2、尺寸：≧1000 MM*500MM*1700MM
2.3、光伏系统参数：光伏发电单元采用4块260W的光伏电池组件，2串2并形式连接，组串后系统开路电压81V，系统总功率约1000W，通过MPPT光伏控制器对储能电池充电。按每天日照3.5-5小时计算，每天可发电约4KWH（4度电）。
2.3、太阳能组件参数
Ø  组件型号：ZM100  多晶
Ø  最大功率（W）：260
Ø  开路电压（V）：42
Ø  短路电流（A）：7.02
Ø  最大功率点的工作电压（V）：37.5
Ø  最大功率点的工作电流（Ａ）：6.83
Ø  转化效率：17.12%
Ø  开路电压温度系数：-0.292%/K
Ø  短路电流温度系数：+0.045%/K
Ø  功率温度系统：-0.408%/K
Ø  最大系统电压（V）：1000
Ø  保险丝额定电流（A）：20
Ø  组件尺寸（长×宽×高）：1640×992×40mm
Ø  框架：阳极氧化铝
Ø  玻璃：白色钢化安全玻璃3.2mm
Ø  电池片封装：EVA
Ø  背板：复合薄膜
Ø  接线盒
1)   6个旁路二极管
2)   绝缘材料：PPO
3)   防水等级：IP65
Ø  锁紧系统：嵌入式常规额定电流：30A
1)      耐电压：DC1000V
2)      接触电阻：<2mΩ
3)      绝缘电阻：＞500MΩ
4)      适用单芯电缆截面：2.5mm2, 4mm2, 6mm2或14AWG, 12AWG, 10AWG
5)      电缆外径范围：Φ5mm～Φ 7mm
6)      环境温度：-40℃～+ 105℃
7)      防护等级：IP67
8)      安全等级：Ⅱ
9)      接线方式：压接
10)    锁紧系统：嵌入式
11)    重量：约0.025Kg
Ø  温度范围系数：-40°C to+85°C
Ø  抗冰雹系数：最大直径25mm,撞击速度23m/s(51.2mph)
Ø  最大表面负荷：7200pa
3、 DB963真空集热管装置
3.1、真正的太阳能电池板必须放置在一个金属结构中，并通过柔性管道与主模块连接，柔性管道上有排放、安全和注入阀门。
3.2、吸收管数量:7根
3.3、流体体积:1.5L
3.4、尺寸：≧1100 MM*800MM*1500MM  
4、DB554风力发电装置：
4.1、风力发电单元由发电机组。发电机采用1000W的三相永磁发电机，室外安装，电压48V。
Ø  额定功率：1000(W)
Ø  额定电压：48(V)
Ø  额定电流：25(A)
Ø  风轮直径：1.65(m)
Ø  启动风速：2.5(m/s)
Ø  额定风速：9.6(m/s)
Ø  安全风速：35(m/s)
Ø  工作形式：永磁同步发电机
Ø  风叶旋转方向：顺时针
Ø  风叶数量：3（片）   
Ø  风叶材料：玻璃增强聚丙烯材料
Ø  电机材料：铝合金
4.2模拟风洞：室内安装
Ø  风量：34073 m3/h，1275Pa-2138Pa
Ø  电压：三相四线 380VAC
Ø  功率：2.2kW
4.3、尺寸：≧3000 MM*800MM*1500MM
 
5、DB556储能电池组实训装置
5.1储能电池采用铅酸免维护式电池，是一种采用密封阀控技术的电化学储能装置。具有安全性高、密封防漏、安装简便、自放电小等特点。
5.2考虑到系统整体功耗较大（工作时间2小时；经初步计算，电池组配比由8节12V/200AH电池组成，4串2并结构，组串后的电压在44-56V之间，组串电池组容量400AH。
Ø  电池类型：酸蓄电池
Ø  输出电压：12V
Ø  均充电压：14.1V
Ø  浮充电压：13.65V
Ø  额定容量：200Ah
5.3、尺寸：≧600 MM*600MM*1700MM  
 
6、DB557风光互补控制实训装置：
6.1控制器具有多种保护功能，包括蓄电池反接、蓄电池过、欠压保护、太阳能电池组件短路保护，过风速刹车、具有自动恢的输出过流保护功能，输出短路保护功能。
6.2、参数
Ø  工作电压：48VDC
Ø  充电功率Pmax ：2500W
Ø  光伏功率Pmax ：1200W
Ø  风机功率Pmax ：1300W
Ø  充电方式：PWM脉宽调制
Ø  充电最大电流 42A
Ø  过放保护电压 41V 
Ø  过放恢复电压 45.6V
Ø  输出保护电压 57V  
Ø  卸载开始电压（出厂值）55.5V
Ø  卸载开始电流（出厂值） 15A
6.3、尺寸：≧600 MM*600MM*1700MM
   
7、逆变控制器、
7.1采用纯正弦波高频逆变器，具有瞬态功率大，带载力强的优点，逆变器自带电源管理，设置有过压保护、欠压保护、过载保护等多种保护功能；交流输出回路增加旁路功能，在一定范围内如果储能电池即将耗尽且系统仍需工作时，交流回路自动切换至电网供电，以维持系统的正常运行。
7.2、参数
直流输入电压：40～57VDC
Ø  额定输出功率：10KW
Ø  输出电压：220VAC
Ø  输出波形：纯正弦波
Ø  输出频率：50Hz
Ø  工作效率：87%
Ø  功率因数：>0.88
Ø  波形失真率≤5%
Ø  工作环境：温度-20℃～50℃
Ø  相对湿度：﹤90﹪（25℃）
Ø  保护功能：极性反接、短路、过热、过载保护
具有过温、过载、过/欠压保护及保护具有自动恢复功能，采用风机冷却方式，输入输出完全隔离设计，能快速并行启动电容、电感负载，LED指示灯显示运行状态和故障情形，负载控制风扇冷却。
7.3、控制系统运行、包括显示负载电压、电流、功率、功率因素、视在功率、有功功率、无功功率、通过485显示在上们机上
7.4、能显示光伏发电量，风力发电量
8、DB-YU2空气-水-土三源热泵实验装置
8.1、概述
8.1.1设备是一台通过消耗电功从大气、外接水源、土壤源（低温热源）中吸取热量并对实验设备中内置水源（高温热源）进行加热的实验装置。其标准的制冷/热循环部件均清晰可见，并整齐有序的排列在实验台上。制冷/热循环中的关键参数均可测量，包括：、压力和温度，水的温度，压缩机的功率等。
8.1.2本产品可用于《工程热力学》、《制冷设备原理》《热泵技术》等热泵相关学科教学实验;可用于测量系统中压缩机的制热系数，不同水源温度对热泵的制热性能的影响，压缩比对于热泵效率的影响，不同蒸发和冷凝温度下产生的热泵性能曲线，绘制压焓图等实验内容。根据热力学第二定律，通过消耗电功，将低温热源(外界水源、大气、土壤)中的热能转移至高温热源，从而达到制热效果。  
8.2、实验功能:
8.2.1.可测量输入电功、输出热量以及二者之间的转换效率;2.可绘制制冷剂在不同蒸发和冷凝温度下的性能曲线;
8.2.2..可在压焓图上绘制实际的蒸发压缩循环曲线并与理想循环进行比较;
8.2.3.可验证整个循环系统中的能量平衡;
8.2.4.可评估压缩机的压比对压缩效率的影响;
8.2.5..可评估蒸发器和冷凝器之间的总传热系数;
8.2.6当定量静态水源和不定量流动水源分别作为低温热源时，分析其对热泵效率的影响;8.可分析土壤/沙子/水等各种填充物内部成分构成对热泵效率的影响;9.可分析土壤/沙子等含水量对热泵效率的影响。
8.2.7.可拓展结合相变蓄热、多能互补、储能等系统组成开展综合能源实验研究
8.3技术参数
8.3.1、压缩机：制冷量：≥400W
8.3.2、制冷剂安全类别：134
8.3.3、冷凝换热面积：≥3m²
8.3.4、换热面积：≥0.3m²(换热量约1500w)
8.3.5、土壤源换热面积：≥0.3m²(换热量约1500w)  水箱400*300*400MM。
8.3.6、最高冷凝温度：≤45℃
8.3.7、水泵≥120W 流量≥10 L/分
8.4、尺寸：≧1300 MM*700MM*800MM（不含桌子）
8.5、控制系统，整个采用触摸屏作为主控机，由计算机通过通信线与PLC进行通信，从而控制整个空调的运行，也可通过网络实现远程控制。空调的运行参数由传感器及变送器进行采集，并通过A/D模块转换后送入PLC中，再由PLC送到计算机中进行实时显示监控
 
9、保温水箱：
系统水箱冷热2个水箱组成
9.1、水箱容积：40L
9.2、外壳：不锈钢
9.3、接口DN15  
 
10、DB-OP6相变储能实验装置  
10.1、概述
10.1.1、该系统整体由保温箱体、复合结构支撑、电热装置、换热管等构成，箱体内填充相变材料石蜡，内部埋设6支热电偶用以检测系统内部温度分布;箱体内嵌数字显示屏，实时显示内部各点温度
10.1.2、具备电加热和热水加热两个热源可与太阳能光热单元、热泵系统配合使用，直接储存热水热能;也可通过电加热将风光多余电能或用电低谷电能转化为热能储存。当冷水在管道内流经系统内部时可将热能取出利用。
10.2、实验功能:
10.2.1可支持不同材料、不同复合结构替换;
10.2.2.可用于相变材料的热物性实验;
10.2.3.可用于研究相变材料蓄热温度分布特性测试;
10.2.4.可用于研究相变材料蓄热取热特性测试;
10.2.5.可结合太阳能、热泵等其它模块开展综合实验;
10.3、尺寸：≧600 MM*700MM*1700MM  安装有轮子可以移动
10.4、温度检测控制系统，采用触摸屏作为主控机，由计算机通过通信线与PLC进行通信，从而控制整个空调的运行。空调的运行参数由传感器及变送器进行采集，并通过A/D模块转换后送入PLC中，控制温度0-100度
10.5、接口。太阳能接口接口：DN15
10.6、热能储存电加热功率:≧1.5KW/220
10.7、相变材料：石蜡型号： 56号
10.8、水箱：钢制
11.9、 换热面积：≥0.3m²(换热量约1500w)
11.10、石蜡相变储热装置的工作原理，通过分镜展示能量储存与释放的过程。
重点展示装置结构（含容器、石蜡、换热管、保温层）。风格为简约科技风，蓝色调为主，突出热量流动示意（红色箭头表吸热，蓝色箭头表放热）。
11.10.1、常温状态下的储热装置，石蜡呈固态，内部结构清晰可见。  
11.10.2、外界热源通过换热管加热，石蜡吸收热量逐渐融化（固态→液态），红色箭头标注热量输入方向
  11.10.3：石蜡完全融化后储存热量，装置处于蓄热饱和状态，液态石蜡充满容器 11.104、需要放热时，液态石蜡通过换热管释放热量并凝固（液态→固态），蓝色箭标注热量输出方向  
12、 实训负载平台
12.1、 装置采用铝型材框架底座，台上安装有包括铝塑管、水泵、暖气片、风机盘管、小型风机 风机开关
12.2、供暖系统：
由暖气片、热源、采暖塑料管道和温控系统组成，
12.2.1. 地暖专用盘管
12.2.2材质：钢
12.2.3功能：温水在管内循环加热地表层，以辐射的方式向室内散热。
12.2 风机盘管机组
它是由小型 风机、电动机和 盘管 （空气换热器）等组成的空调系统末端装置之一。盘管管内流过冷冻水或热水时与管外空气换热，使空气被冷却，除湿或加热来调节室内的空气参数。它是常用的供冷、供热末端装置
12.3、输入电源：单相三线～220V±10%  50Hz
12.4、尺寸：1000MM*600MM*1500MM
   
五、 主要配置表

编号	名称	单位	数量	说明（尺寸提供，以实际为主）
1	DB965模拟太阳装置	套	1	尺寸：≧500mm×500mm×1700mm
2	DB962太阳能光伏装置	套	1	尺寸：≧1000 MM*500MM*1700MM
3	DB963真空集热管实训装置			尺寸：≧1100 MM*800MM*1500MM
4	DB554风力发电实训装置	只	1	尺寸：≧3000 MM*800MM*1500MM
5	DB556储能电池组实训装置	只	1	尺寸：≧600 MM*600MM*1700MM
6	DB557风光互补控制实训装置	套	1	尺寸：≧600 MM*600MM*1700MM
7	DB-XY2空气-水-土三源热泵实验系统实训装置	套	1	尺寸：≧1300 MM*700MM*800MM
8	保温水箱	套	2	40L
9	DB-OP6相变储能实验实训装置	套	1	尺寸：≧600 MM*700MM*1700MM
10	实训负载平台	套	1	尺寸：≧1000MM*600MM*1500MM
11	管道路系统	套	1
12	泵阀系统	套	1

 
六、实训项目
1、原理组成
太阳能光伏单元组成原理
真空集热管单元组成原理
风力发电机单元组成原理
储能电池组单元组成原理
风光互补单元组成原理
空气-水-土三源热泵组成原理
相变储能单元组成原理
2、系统实训
太阳能光伏发电系统实训
真空集热管单系统实训
风力发电单元系统实训
储能电池组充电、放电过程系统实训
风光互补单元发电储能系统实训
空气-水-土三源热泵实验系统实训
相变储能实验系统实训实验