一、項目概況
1.1 項目背景
為開展新能源及智能微電網的科研與教學，同時貫徹落實國家節能減排的號召，加強學生技能素質培養，我司籌劃與某大學合作建設一套小型分布式光伏發電教學系統，儲能單元以磷酸鐵鋰電池為主，一方面可作為學生教學實踐的平臺，另一方面為校內實驗室負荷進行供電，盡量減少對市電的依賴，實現節能減排的目的，同時具有示范意義。
本方案建設的分布式光伏發電系統集成光伏、風力、儲能等部分，建設一個中小型的風光儲微電網教學平臺。
該分布式光伏發電系統利用校內的建筑屋頂建設光伏系統，為教學樓內的實驗室負荷供電，白天負荷較小時光伏組件所產生電能優先對儲能電池補充能量而多余電能饋入電網；晚上則優先使用儲能電池對負荷供電，若儲能電池能量使用完畢、系統自動切換至電網取電繼續保證設備供電，并對儲能電池充電。
該校當地日照資源屬于三類和四類地區全年日照時數約為2200-3000小時，日照峰值時間3-3.5h，考慮系統容量，光伏組件容量設計為：5kWp,儲能系統容量為：30kWh，儲能電池采用單個模塊容量為2.4KWh的磷酸鐵鋰電池模塊，共13組總容量為31.2KWh。
1.2 項目意義
實驗室定位于為可再生能源及微電網進行仿真、試驗、測試平臺。是課程設計和集成創新的研究平臺，是高水平人才隊伍的培養平臺。本項目的總體目標是構建一個結構靈活的包含多種分布式電源和儲能系統。完成建設后主要實現目的如下：
Ø 為教學提供實踐應用平臺；
Ø 為學校實驗室負載供電，節省電費支出；
Ø 鼓勵低碳技術的應用，節能減排，保護生態環境，在校內啟到示范效應；
Ø 利用該平臺開展基礎性的分布式能源研究工作：包括分布式能源的運行、控制、保護以及開發新型電力電子裝置研究等；
Ø 利用該平臺開展基礎性的微電網研究工作：包括微電網的監控、能源利用和優化、運行特性及運行方式研究、控制策略、保護和接地方案、數據通訊協議及架構；
Ø 利用該平臺開展分布式能源和微電網控制器、保護和自動裝置的檢測和認證工作；
Ø 利用該平臺開展培訓、教育的工作。
1.3 微網實驗平臺結構
微電網實驗室通過建立光伏/風力并網發電應用系統，然后配置一套微電網中央控制器和能量管理單元，組建交直流混合微網發電系統。
擬購置的設備及系統包括具體建設1套5kw直驅風機模擬并網發電系統，1套5kw模擬光伏并網發電系統，1套15kwRLC交流負載系統，1套7kw充電樁系統，2套模塊式電力電子開發平臺系統，1個30kw鋰電池儲能系統， 1個5kw超級電容儲能系統；1個10kwRLC回饋式電子負載系統；1臺50kw微網儲能雙向變流控制器，1個100kw STS快速開關柜，1個微網能量能量管理系統；1 套氣象管理站。
根據設計要求，微電網拓撲系統如圖所示。
系統如圖所示，通過并網開關S0與低壓380V市電相連，可通過快速開關切換為并網和離網模式，切換時間<10ms，滿足重要負載不掉電重啟的情況。配置一套監控系統，滿足運行、監控，發電、并/離網操作控制等實訓教學。監控系統接入光伏逆變器、風機控制逆變器、雙向電能表的電壓、電流、有功、無功功率以及雙向電度。還可以對光伏逆變器、風機進行啟停操作。本方案配置30kWh鋰電池儲能系統、5kWh超級電容儲能系統及其50kW三相微網儲能雙向變流控制器，正常情況下，儲能變流器工作在并網運行狀態，當外部電網斷電時，快速開關斷開，儲能變流器工作在離網運行狀態，作為系統主電源建立電壓頻率，不影響對電源要求高的電子負載供電，不影響各種并網逆變器并網運行，實現真正的無縫切換。
系統配置能量管理單元，完成并網的分布式電源平滑接入，功率分配，并離網不停電切換等微電網高級應用功能。
二、儲能發電系統
儲能發電系統主要由光伏發電子單元、風力發電子單、儲能子單元、電網接入裝置和能量管理系統四大部分構成，系統主要設備包括：
2.1 儲能電池
系統采用磷酸鐵鋰電池總容量：31.2KWh磷酸鐵鋰電池組、分13個單元，每個單元模組電壓為48V容量為2.4KWh。
電池介紹
磷酸鐵鋰電池，是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池，磷酸鐵鋰晶體中的P-O鍵穩固，難以分解，即便在高溫或過充時也不會像鈷酸鋰一樣結構崩塌發熱或是形成強氧化性物質，因此擁有良好的安全性。
1．安全性領先
材料/電芯級6重安全裝置，開關盒系統級雙重保護回路，確保系統安全性；從電芯到系統具有全球級安全性權威認證：UL1642、UN38.3、UL1973、VDE、JET。
內置可靠的安全閥，當過充電或溫度急劇上升時，伴隨者副反應發生，單體內壓增加到一定值，安全閥自動開啟泄氣，防止電池鼓脹或爆炸 ；
隔膜采用耐高溫陶瓷涂布技術，防止由枝晶或電池遭沖擊時造成的內部短路，高溫時切斷鋰離子傳輸通道。
內置正極保險絲（即正極通過熔絲與外殼相連），當電池短路或過充電等意外時，內置正極保險絲熔斷，起保護作用；
負極具有過充電的保護裝置OSD，過充電等濫用情況下，單體內部氣壓上升，誘發OSD變形，充電電流迂回至殼體回路，促使正極保險絲熔斷，切斷充電回路；
正極性鋁質方形外殼，具有良好的導熱散熱性能，又能阻止表面腐蝕，在長期使用時避免電解質的泄漏；
殼體內置放針刺保護層（NSD），當外殼被尖銳硬物刺穿時，NSD層提前與殼體形成回路，降低電芯短路風險。
回路斷路器可避免電池組因外部短路造成的損害。
2．優異的電化學性能
循環壽命長、耐受性強，良好的高低溫性能；
圓形電芯設計，極高的電解液量和電解液保持率（相比較軟包電池），確保單體電芯在25℃下，@0.5C1C、DOD100%、 EOL80%循環次數高于4000次，同款產品已大批量應用在電動車領域，其性能也獲得多家車企的驗證，該產品儲能領域應用，建議放電倍率在0.5C以下，預期其循環壽命遠高于6000次。
3．剩余容量無瞬間跌落特性
EOL低于50%，放電性能仍能預測；
圓形電芯設計極高的電解液保持率，電池生命周期內不存在電解液的干涸（與軟包電池相比），即使容量衰減到50%，剩余容量不會出現“瞬間跌落”現象。意味著更長的資產利用率和更高的投資回報率。
4．系統適用性強
圓形鋁殼電芯、標準化模組、通用型機架設計，便于規模化生產組裝，靈活的系統組合，可滿足各種定制化需要；
寬廣的系統電壓范圍，通過不同的串聯組合可提供不同電壓等級的電池系統。
寬廣的系統容量范圍，通用型機架式并聯組合可提供容量多樣式電池系統。可以有幾十千瓦到幾兆的范圍供選擇。
5．系統易于安裝、維護
系統部件模塊化設計，標準機架安裝，全部接線端子前端設計，易于安裝維護。
4.2.2磷酸鐵鋰電池系統參數
| 序 號 | 項 目 | 參 數 及 要 求 | |
|---|---|---|---|
| 1 | 電池信息 | 電池規格型號 | 50V50Ah |
| 2 | 標稱容量 | 50Ah | |
| 3 | 電池模塊標稱電壓 | 50V | |
| 4 | 單體電池標稱電壓 | 3.2V | |
| 5 | 電池模塊的單體組合方式 | 16串 | |
| 6 | 電池模塊重量（kg） | ≈65 | |
| 7 | 充電參數 | 最大充電電流（A） | 50 |
| 8 | 電池模塊充電電壓范圍（V） | 40～58.4 | |
| 9 | 電池模塊充電截止電壓 | 58.4V | |
| 10 | 標準充電方法 | 20A均充至58.4V-58.4V浮充 | |
| 11 | 電池模塊充電時間 | 5~6h（20A） | |
| 12 | 放電參數 | 最大放電電流（A） | 100 |
| 13 | 電池模塊放電電壓范圍（V） | 40～58.4 | |
| 14 | 電池模塊放電截止電壓 | 40V | |
| 15 | 單體電池放電截止電壓 | 2.5V | |
| 16 | 短路保護參數 | 短路保護電流(A) | 250A |
| 17 | 短路保護延遲時間(us) | 500 | |
| 18 | 短路保護恢復方式 | 連接充電器 | |
| 19 | 自耗及休眠參數 | 工作時電路內部消耗(mA) | ≤70 |
| 20 | 休眠時內部消耗(uA) | ≤2000 | |
| 21 | 外殼 | 外殼材質 | 鍍鋅鋼板,表面噴塑 |
| 22 |
電池組 外形尺寸 |
高度（mm） | 175 |
| 23 | 寬度（mm） | 482(帶掛耳總寬度)，440（箱體） | |
| 24 | 長度（mm） | 593（箱體深度） | |
| 25 | 機箱尺寸 | 長*寬*高 | 600*620*1820mm |
| 26 | 設備重量 | 280KG （含電池） | |
| 27 | 數據測量精度 | 電壓(mV) | 5 |
| 28 | 電流（mA） | 100 | |
| 29 | 溫度（℃） | 1 | |
| 30 | 容量（mAh） | 100 | |
| 31 | 工作及存貯 | 工作溫度 | 充電：0～45℃；放電：-20～60℃ |
| 32 | 存貯溫度 | -10～35℃ | |
| 33 | 相對濕度 | 5%～85% | |
| 34 | 管理系統（BMS） | 管理系統功能 | 單體電壓管理、總電壓管理、充放電溫度管理、充放電流管理、電池均衡管理、過充保護、過放保護、過溫保護、過流保護、短路保護等。 |
（2） BMS管理系統
BMS系統用以采集各單元模組的電池電壓、電流、溫度、等信息，通過485總線傳輸給系統主機使用模塊化結構，擴展性強，可靈活應對不同電池組串電壓需求及電池系統單元容量需求。同時，系統需要針對每個電池組串配置了BCMS（電池組串管理系統），能夠完成單個電池組串的接入和退出電池系統運行，該系統需具備國內外行業領先的高精需采用高水平的 SOC及 SOH核心算法，可有效的解決因電池一致性差異產生的電池成組短板效應，顯著提高電池堆工作效率，延長電池系統單元循環使用壽命。
BMS系統需要具有高速通信接口與外圍設備互聯，包括以太網或RS485，充分滿足電網對于系統可靠性及高速通訊的要求。需要配備至少3組硬節點，完成與PCS之間的聯系。
本系統主要功能：
1）電池單體及電池組的溫度、電壓監測、電池組SOC計算。
2）電流、電壓、溫度、異常報警信息本地顯示及上報功能
3）電池系統保護功能
4）自診斷功能
5）均衡功能
6）運行參數設定功能
7）本地運行狀態顯示功能
8）事件及歷史數據記錄功能
9）電池組串接入/退出運行功能
10）電池系統容量標定及SOC 標定
11）在有效管理儲能電池的同時，若出現故障、將故障信息及時反饋至主機并切斷輸出。
2.2雙向儲能變流器
風電與光伏等分布式發電技術迅速發展，已成為傳統發電方式的有益補充。然而，分布式電源多而小的特征與新能源發電出力的間歇性和波動性給電力系統的安全穩定運行帶來挑戰。由于這些能源所固有的不平穩性和功率波動的難以預測性，在這種可再生能源發電所占比例較大的電力系統中，如何保證系統的正常運行是智能電網運行中必須解決的問題。一種新的分布式能源組織形式被提出來，它將風、光、儲能等結合，形成了在時間上的互補性使得風光儲互補發電系統在資源分布上具有很好的匹配性，獲得比較穩定的總輸出，提高發電系統的穩定性和可靠性。可以利用儲能平抑風光的波動，同時風光的多余電能又可以用儲能進行存儲。
² 風光儲構成的微網系統還具備聯網并網運行與孤網運行能力。
² 儲能系統配置10kWh鋰電池儲能系統、5kWh超級電容儲能系統
儲能雙向變流器必須具有P/Q和V/F兩種工作模式，處于P/Q工作模式時，能根據監控系統指令控制有功功率及無功功率輸出，具備四象限滿容量運行的能力。處于V/F工作模式時，設備電壓頻率應滿足相關國家標準。儲能雙向變流器接受監控系統的控制，滿足并網與離網模式之間不停電切換。儲能雙向變流器應具備至少1路獨立的RS485接口與BMS和CMS通信。儲能雙向變流器并網運行時，運行于PQ控制模式，滿足以下功能要求：
有功/無功功率控制功能。儲能雙向變流器應能接受監控系統的充放電功率指令，按照指定有功功率指令，給儲能電池充放電；儲能雙向變流器能接收監控系統的無功功率調度指令。
設備的充放電策略應充分考慮儲能系統的充放電特性，儲能雙向變流器能按照下述流程自動進行：恒功率充電——電池最高單體電壓達到規定電壓值——恒壓充電（自動轉換）——充電電流低于設定閥值——設備待機
儲能雙向變流器離網運行時，運行于VF控制模式，為微網提供穩定的頻率電壓支撐，當有接收到電池BMS的待機或停機信號時，對應的儲能雙向變流器設備應停止放電，并轉入待機或停機狀態。
內置并、離網自動切換裝置，保證電網故障時的電力供應，最大化發揮自發自用率，內置雙向DC-DC模塊可在并網運行的同時對儲能電池電能補充。
| 產品型號 | PWS1-50K | ||
| 電池側參數 | |||
| 直流電壓范圍 | 120V~850V | ||
| 直流最大電流 | 110A | ||
| 最大直流功率 | 55kw | ||
| 交流并網參數 | |||
| 額定輸出功率 | 50kW | ||
| 額定電網電壓 | 400V | ||
| 電網電壓范圍 | ±15% | ||
| 電網頻率范圍 | 50Hz/60Hz | ||
| 電網頻率范圍 | ±2.5Hz | ||
| 交流額定電流 | 72A | ||
| 輸出THDi | ≤3% | ||
| 并網功率因數 | -1~+1 | ||
| 交流離網參數 | |||
| 交流離網電壓 | 400V | ||
| 交流電壓可調節范圍 | ±10% | ||
| 交流離網頻率 | 50Hz/60Hz | ||
| 離網輸出THDu | ≤2%（線性負載） | ||
| 系統參數 | |||
| 整機最高效率 | 97.3% | ||
| 接線方式 | 三相三線 | ||
| 隔離方式 | 工頻隔離 | ||
| 冷卻方式 | 強制風冷 | ||
| 噪聲 | 70dB | ||
| 溫度范圍 | -20℃~50℃ | ||
| 防護等級 | IP20 | ||
| 海拔 | 3000M | ||
| 濕度范圍 | 0~95% | ||
| 尺寸 | 800*2160*800 | ||
| 重量 | 465kg | ||
| 通訊方式 | |||
| 顯示 | 觸摸屏 | ||
| 上位機通信方式 | ModBusTCP/IP | ||
| 通信接口 | 網口、RS485、CAN | ||
(1) 充電模式包括恒流充電、恒壓充電、恒功率充電（DC） 、恒功率充電（AC）等。
(2) 放電模式包括恒流放電、恒壓放電、恒功率放電（DC） 、恒功率放電（AC）等。
無功功率控制
(3) 儲能逆變器能夠對功率因數和無功比例進行控制。功率因數和無功比例的控制應該通過注入無功功率來實現。
(4) 功率因數設置的范圍為0.9（超前）--0.9（滯后） ，無功比例設置最大為額定功率的30%。
(5) 逆變器在執行充電和放電功能時都能夠實現該功能。由上位機和觸摸屏進行無功功率設置。
離網系統獨立逆變控制
儲能逆變器在離網系統中具有獨立逆變功能，能夠穩定輸出電壓和頻率，為各種負載供電。獨立逆變包括主動模式和被動模式。
主動模式：
儲能逆變器在獨立逆變運行狀態時，發生可恢復的故障后逆變器故障停機，當故障恢復后無需進行人為操作，逆變器能自動啟動獨立逆變，恢復原來的運行狀態。
被動模式：
逆變器在獨立逆變運行狀態時，發生故障后逆變器故障停機，當故障恢復后需要人為重新設置啟動指令，逆變器才能啟動獨立逆變。
工作狀態
該儲能逆變器有“初始停機”、“停機”、“待機”、“運行”、“緊急停機”、“故障”等幾種狀態。
初始停機
初始停機模式是指閉合逆變器的蓄電池端斷路器，通過蓄電池對控制電路供電，并檢測蓄電池電壓是否滿足正常工作電壓。
此模式下系統進行自檢，當自檢通過后逆變器從初始停機模式轉入停機模式。
停機
逆變器在沒有經過任何指令操作或調度時，系統處于停機狀態。
在停機模式下逆變器接受觸摸屏及上位機的指令操作和調度，當滿足運行的工作條件時逆變器從停機轉入運行模式。
在運行后，如果接收到停機指令后，逆變器從運行轉為停機狀態。
待機
在停機或運行模式下，逆變器接受觸摸屏及上位機的待機指令操作和調度，可以轉為待機狀態。待機狀態時逆變器交流和直流主接觸器閉合，系統處于熱備用狀態，當觸摸屏或上位機進行指令操作和調度時，逆變器可以快速的進入相應的狀態。
運行
運行模式包括并網模式和離網模式，并網模式分為充電、放電。離網模式包括主動離網和被動離網。
在并網模式下，逆變器能夠進行電能質量調節以及無功功率控制。在離網模式下，逆變器能向負載提供穩定的電壓和頻率輸出。
故障
當儲能系統出現故障時，逆變器會停止工作，將交直流側的接觸器立即斷開使機器的主電路與電池、電網或負載脫離。
系統此時持續監測故障是否消除，如果故障未消除，則保持故障狀態；如果故障消除，默認30秒以后進入停機狀態，重新接受指令及調度。
緊急停機
“緊急停機”模式是指在故障或危急時，按下緊急停機按鈕來使儲能逆變器停止運行。
需要再次開機時，緊急停機按鈕必須松開鎖緊狀態，才能重新啟動儲能逆變器。
關機
若儲能逆變器處于正常的“運行”模式，用戶需要使機器停止運行進行日常的維護或檢修操作，便可通過上位機發出停機指令來使儲能逆變器停止工作。并斷開交直流側的接觸器和斷路器，確保內部已完全斷電。
狀態切換
當逆變器開機進入初始停機時，控制系統將完成自檢，以驗證控制和傳感器系統的完整性。
監控和保護功能正常啟動，逆變器進入停機狀態。停機狀態時，儲能逆變器封鎖IGBT脈沖，斷開交直流接觸器。待機狀態時，儲能逆變器封鎖IGBT脈沖，但閉合交直流接觸器，逆變器處于熱備用狀態。
儲能逆變器可以在不同模式中轉換，需要滿足的轉換條件如圖5-1所示。
工作模式轉換圖
有STS 模塊的 PWS1-50K雙向儲能變流器拓撲圖
模式介紹
儲能逆變器運行模式可分為并網模式與離網模式。
并網模式
在并網模式下，逆變器可實現充電和放電功能。
² 充電包括恒流充電、恒壓充電、恒功率充電（DC） 、恒功率充電（AC）等。
² 放電包括恒流放電、限壓放電、恒功率放電（DC） 、恒功率放電（AC）等。
另外，在并網模式下，還具有功率因數和無功調節、低電壓穿越、主動孤島等功能，用戶可
以根據需要進行設置。
離網模式
該模式可通過上位機或逆變器的觸摸屏來設定。當逆變器設定為此模式時，逆變器向負載提
供壓恒頻的交流電源。
離網模式包括主動模式和被動模式
主動模式：
逆變器在獨立逆變運行狀態時，發生可恢復的故障后逆變器故障停機，當故障恢復后無需進行人為操作，逆變器能自動啟動獨立逆變，恢復原來的運行狀態。
被動模式：
是指逆變器在獨立逆變運行狀態時，發生故障后逆變器故障停機，當故障恢復后需要人為重新設定啟動指令，逆變器才能啟動獨立逆變。
模式轉換
儲能逆變器在并網模式下，充電和放電功能狀態之間的切換可直接進行，不需要進入待機狀態。
儲能逆變器必須是在沒有電網的情況下，獨立逆變才可以運行。
逆變器功能
低電壓穿越
《電站接入電力系統技術規定》中規定：大中型電站應具備一定的低電壓穿越（Low Voltage Ride Through，縮寫為LVRT）能力。
具體的低電壓穿越要求為：當電力系統發生不同類型故障或擾動引起電站并網點的電壓跌落時，在一定的電壓跌落范圍和時間間隔內，電站能夠保證不脫網連續運行。此外，還應滿足下述要求。
有功功率恢復
對電力系統故障期間沒有脫網的發電站，其有功功率在故障清除后應快速恢復，自故障清除時刻開始，以至少30％額定功率/秒的功率變化率恢復至故障前的值。
動態無功支撐能力
在低電壓穿越過程中電站還應根據需要向電力系統注入無功電流。 對于通過220kV （或330kV）發電匯集系統升壓至 500kV（或 750kV）電壓等級接入電網的發電站群中的發電站，當電力系統發生短路故障引起電壓跌落時，發電站應能向電網注入符合要求的動態無功電流。
零電壓穿越能力：
當發電站并網點電壓跌至0時，發電站應能不脫網連續運行0.15s。
大中型電站的低電壓耐受能力要求
溫度降額功能
當環境溫度低于50℃時，逆變器可長期運行于1.1倍過載工況；當環境溫度達到55℃時，逆變器仍可保證額定功率輸出；當環境溫度高于65℃，逆變器進入保護模式。
逆變器溫度降額功能
| 環境溫度T | 逆變器運行工況 |
| T≤50℃ | 逆變器可長期運行于1.1倍過載工況 |
| 50℃<T≤55℃ | 逆變器按10kW/℃的斜率降額運行 |
| 55℃<T≤65℃ | 逆變器按50kW/℃的斜率降額運行 |
| T>65℃ |
逆變器進入保護模式； 待環境溫度降到 55℃以下時，逆變器將自動重啟運行。 |
保護功能
儲能逆變器具有完善的保護功能，當輸入電壓或者電網出現異常情況時，均可以有效動作，保護儲能逆變器的安全運行，直到異常情況消失后，再繼續并網發電。保護項包含：
² 直流過/欠壓保護
當儲能電池的直流電壓超出允許電壓范圍時，儲能逆變器會停止工作，同時發出警示信號，并且在觸摸屏上顯示故障類型。
儲能逆變器能夠迅速檢測到異常電壓并做出反應。
² 電網過/欠壓保護
當儲能逆變器檢測到電網電壓超出允許電壓范圍時，儲能逆變器會停止工作，同時發出警示信號，并且在觸摸屏上顯示故障類型。
儲能逆變器能夠迅速檢測到異常電壓并做出反應。
² 電網過/欠頻保護
當儲能逆變器檢測到電網頻率波動超出允許范圍時，儲能逆變器會停止工作，同時發出警示信號。并且在觸摸屏上顯示出故障類型。
儲能逆變器能夠迅速檢測到異常頻率并做出反應。
² 孤島保護
當儲能逆變器檢測到電網電壓為0或電網頻率超出允許范圍時，儲能逆變器會停止工作，同時發出警示信號，并且在觸摸屏上顯示故障類型。
儲能逆變器能夠迅速檢測到異常電壓并做出反應。
當儲能逆變器處于防孤島效應保護的狀態時，儲能逆變器內部的高電壓仍然存在，若進行檢修和維護操作，務必進行關斷空開，放電處理。確認安全后方可操作。
² 交流過流保護
當儲能電池的功率超過儲能逆變器允許的最大直流功率時，儲能逆變器將會限流工作在允許的最大交流功率處，當檢測到交流電流大于1.2倍額定電流時，儲能逆變器會停止工作。恢復正常后，儲能逆變器應能正常工作。
² 交流漏電流保護
儲能逆變器具有接地保護功能，接地線纜安置了漏電流傳感器，當檢測到漏電流超過2A時，機器立即停機。當電流小于1.5A時，保護可消除。并通過觸摸屏顯示出故障。
² 模塊過溫保護
儲能逆變器的IGBT 模塊使用了高精度的溫度傳感器，能夠實時監測模塊溫度，當溫度出現過高情況時，DSP 將發出指令，使儲能逆變器停止運行，以保護設備的穩定運行。
² 環境過溫保護
儲能逆變器內部使用了高精度溫度傳感器，能夠實時監測機器內部的溫度，當溫度出現過高情況時，DSP 將發出指令，使儲能逆變器停止運行或者降額輸出，以保護設備的穩定運行。
² 直流過流保護
當儲能逆變器檢測到直流電流大于1.2倍額定電流時，儲能逆變器會停止工作，同時發出警示信號，并且在液晶上顯示故障類型。恢復正常后，儲能逆變器應能正常工作。
² 相位異常
當儲能逆變器在初始停機、停機、故障狀態下進行自檢時發現所接電網三相電壓相位有錯時，儲能逆變器會發出警示信號，并且在液晶上顯示故障類型。恢復正常后，儲能逆變器應重新上電自檢通過才能正常工作。
² 交流電壓不平衡
當儲能逆變器檢測到三相交流電壓之差超出允許范圍時，儲能逆變器會停止工作，同時發出警示信號，并且在液晶上顯示故障類型。
儲能逆變器能夠迅速檢測到異常電壓并做出反應。
² 變壓器過溫
儲能逆變器的變壓器使用了高精度的溫度傳感器，能夠實時監測模塊溫度，當溫度出現過高情況時，DSP 將發出指令，使儲能逆變器停止運行，以保護設備的穩定運行。
² 模塊故障
儲能逆變器的IGBT模塊具有自保護功能，當模塊自身檢測到模塊有過流現象時能快速的給DSP 發送故障信息，DSP 將發出指令，使儲能逆變器停止運行，同時發出警示信號，并且在液晶上顯示故障類型。
² 風扇故障
儲能逆變器的風扇具有自動檢測功能，當檢測到風扇不轉時能快速的給DSP 發送故障信息，DSP 將發出指令，使儲能逆變器停止運行，同時發出警示信號，并且在液晶上顯示故障類型。
² 交直流主接觸器故障
當儲能逆變器運行狀態為待機、并網或離網運行時，檢測到交直流主接觸器狀態為斷開時，儲能逆變器會停止工作，同時發出警示信號，并且在液晶上顯示故障類型。
² AD采樣故障
當儲能逆變器在自檢時，檢測到采樣通道零偏值超出允許范圍時，儲能逆變器會發出警示信號，并且在液晶上顯示故障類型。
² 極性反接故障
當儲能逆變器檢測到直流電壓為負值時，儲能逆變器會發出警示信號，并且在液晶上顯示故障類型。
2.3 STS快速開關柜（負載及配電設備）
產品特征：
l 集成配電柜功能，多種分布式電源接入并網及離網無縫切換
l 能量調度管理，滿足能源經濟運行自動運行，無人值守
l 具備 15 寸顯示屏，可監測各設備運行情況
產品特點：
l 適配PWS系列機型適配PWG系列機型
l 可實現并離網無縫切換自動運行，無人值守
系統供電電源：
l 動力電源供電3相 380 V AC, 50Hz N, PE；三相五線制；
l 照明系統 220 V, 50 Hz, N, PE；
l 控制電壓 220 V, 50 Hz, N, PE；
l 動力系統接口：8組，預留2組
l 控制系統接口：8組，預留2組
實現如下功能：
l 電流保護；
l 預留微元接入接口，具有拓展能力。
參數：
2.4 監控及能量管理系統
監控系統網絡圖如下：
微網網絡通訊拓撲圖
系統配置一臺1臺8口交換機，BMS、CMS\PCS等RJ45以太網通訊接口設備通過交換機接入監控系統，風機變流器、光伏逆變器等RS485等串口通訊設備通過通訊管理及接入系統。
監控系統具有如下功能：
1.實現對實驗室中光伏、風電、儲能、氣象、各部分的測量監視功能：
（1）模擬量測量：對各支路的電壓、電流、有功、無功、頻率、相位、功率因數等進行采集和處理，對和儲能電池有關模擬量進行采集和處理。
（2）狀態量測量：接入各支路中開關等位置信息；
（3）電能量測量：接入數字式多功能電度表數據；
（5）監視：對所采集的電壓、電流、逆變器和電池溫度等進行判斷，若有越限，發出告警信號；監視開關等位置信息；
（6）記錄：模擬量數據值、模擬量越限信息、狀態量變化、故障數據、運行操作信息（包括操作人、操作對象、操作時間、操作結果）等。
（7）氣象監測：溫度、濕度、風速、風向、輻照度等監測。
2.5 微電網中央控制器
微電網中央控制器主要實現微電網的高級應用功能。微電網中央控制器可采集微電網關鍵點的電壓、電流和頻率信息，同時具備和微電網通訊的能力。
本微電網的中央控制器可實現如下功能：
（1）平滑分布式電源波動功能
風光出力具有隨機性和波動性，當分布3.12.2式電源出力波動時，對電網的穩定性造成不利影響。平滑分布式電源波動功能通過微電網中央控制器采集聯絡線電流信息，利用儲能的快速出力減少分布式波動對系統的影響。
（2）并離網模式切換功能
當市電故障或電能質量異常時，高級應用可控制儲能系統的并網開關，斷開與大電網的連接，使得儲能系統工作在主電源狀態，建立系統的電壓、頻率，獨立帶重要負載運行。當市電恢復正常時，重新并入電網運行。
系統特點：
1 數據采集
中央控制器的測控模塊，可實現對微電網系統進線、分布式電源、儲能、負荷、母線等各回路電氣量及開關位置等信號量的采集，并將采集數據通過高速網絡快速傳送到中央控制器的主控單元。
2 控制操作
通過中央控制器的測控模塊，可實現對微電網各回路開關及設備的控制操作，實現微電網系統運行狀態的調節。
3 分布式電源調節
中央控制器可以通過通信接口實現對微電網系統的分布式電源進行調節，根據需要控制各電源有功、無功出力。
4 儲能單元調節
中央控制器可以通過通信接口控制儲能系統的充放電功率， 從而滿足微電網運行方式的需要。
5 微電網運行模式實時控制
中央控制器的主控單元，可以根據調度指令、系統自動、手動進行微電網運行模式的控制。中央控制器內置微電網并網運行、孤網運行、并網轉孤網、孤網轉并網、全網停電等多種控制模式。根據不同的運行工況和控制目標實現微電網的實時控制，保證微電網系統的安全、穩定運行。
6 通信功能
中央控制器可以與微電網系統的各個智能控制單元進行通信， 通過通信實現對各控制單元的控制和調節。
同時中央控制器還可以通過通信接口與微電網監控系統進行通信， 接受監控系統的統一調度。
7 高速采集
中央控制器配置高速全電量采集模塊，并能夠高速傳輸，滿足系統實時性要求。
8 實時模式控制
通過高速采集，快速控制，實現對微電網運行狀態的實時調節與控制。
9新型高速實時工業以太網
中央控制器采用新型高速實時工業以太網，實現采集數據的高速傳輸，從而滿足對微電網系統實時控制的要求。
10專業的邏輯控制軟件包
中央控制器配置專業的邏輯控制軟件包， 實現對微電網系統的實時模式控制、電源與負荷的實時動態調節。
2.6 交流配電柜
系統供電電源：
² 動力電源供電3相 380 V AC, 50Hz N, PE；三相五線制；
² 照明系統 220 V, 50 Hz, N, PE；
² 控制電壓 220 V, 50 Hz, N, PE；
² 動力系統接口：8組，預留2組
² 控制系統接口：8組，預留2組
² 實現如下功能：
² 電流保護；
² 預留微元接入接口，具有拓展能力。
智能儀表系統
(一) 交流雙向電能表
² 液晶顯示，7位數字；
² 輸入電流：>63A
² 互感器變比可通過軟件設置；
² 1路電能脈沖，分別對應有功、無功電能；
² RS485通信接口，開放式Modbus-RTU通信協議；與工控機通信，實13現數據分析
參 數
² 輸入接線:三相
² 電壓：380V
² 額定值:0.9～1.1Un；最大值:0.7～1.2Un
² 功耗 ≤5VA/line
² 電 流：63A
² 啟動電流：20mA
² 功耗：≤4VA/line
² 頻 率：50/60Hz
² 精 度：0.5s
² 溫 漂：<200ppm
² 通信：2 線制RS485(Modbus-RTU 協議)
² 電能脈沖：1路光耦脈沖輸出
² VCC<48V,Iz<50mA
² 脈沖常數:400～6400imp/kWh(/kvarh)
² 脈寬:80ms±20ms
² 安 裝：標準35mm導軌安裝
² 標 準：EN61036；EN50022
² 耐 壓：輸入、輸出、電源間4kVAC/分
² 輸入、輸出與表殼間>50兆歐
(二)智能數字儀表
直流電壓表：
①具有通信接口、具有手動自動量程、工業級柜裝48mm×96mm；
②精度：0.5級；
③1000V檔位顯示格式：999.99（帶2個小數點），顯示單位：V；
④100V檔位顯示：99.999（帶3個小數點），顯示單位：V；
⑤10V檔位顯示：9.9999（帶4個小數點），顯示單位：V；
⑥采用透明面板設計。正反駁接誤差不大于5個字。
直流電流表：
①具有通信接口、具有手動自動量程、工業級柜裝48mm×96mm；
②精度：0.5級；
③5A檔位：4999.9（帶1個小數點），顯示單位：mA；
④1000mA檔位：999.99（帶2個小數點），顯示單位：mA；
⑤100mA檔位：99.999（帶3個小數點），顯示單位：mA；
⑥采用透明面板設計，全量程內阻0.1毫歐。
(三)功率及功率因數表：
（1）具有通信接口、工業級柜裝48×96mm；
（2）精度：0.5級，電壓：0.3V～500V，電流：1mA～5A；
（3）采用DSP專用芯片設計，具有電能計量，有功功率、無功功率、頻率、電壓、電流、負載性質等多種功能；
（4）采用軍工企業生產的電源變壓器、通信隔離模塊、信號隔離模塊等。
2.7 光伏組件及方陣
光伏組件
² 組件型號：YL250P-29b 單晶
² 最大功率（W）：250
² 開路電壓（V）：44.2
² 短路電流（A）：8.5
² 工作電壓（V）：36.5
² 工作電流（Ａ）：8.2
² 轉化效率：17.12%
² 開路電壓溫度系數：-0.292%/K
² 短路電流溫度系數：+0.045%/K
² 功率溫度系統：-0.408%/K
² 最大系統電壓（V）：1000
² 保險絲額定電流（A）：20
² 組件尺寸（長×寬×高）：1650×990×40mm
² 重量：19.1kg
² 框架：陽極氧化鋁
² 玻璃：白色鋼化安全玻璃3.2mm
² 電池片封裝：EVA
² 背板：復合薄膜
² 太陽能電池片：6×10片多晶硅太陽能電池片（156mm×156mm）
² 接線盒
1) 6個旁路二極管
2) 絕緣材料：PPO
3) 防水等級：IP65
² 連接器
1) 常規額定電流：30A
2) 耐電壓：DC1000V
3) 接觸電阻：<2mΩ
4) 絕緣電阻：＞500MΩ
5) 適用單芯電纜截面：2.5-6mm2
6) 電纜外徑范圍：Φ5mm～Φ 7mm
7) 環境溫度：-40℃～+ 105℃
8) 防護等級：IP67
9) 安全等級：Ⅱ
10) 殼體：PC料，黑色
11) 接觸件：紫銅CN，鍍錫SN
12) 接線方式：壓接
² 鎖緊系統：嵌入式常規額定電流：30A
1) 耐電壓：DC1000V
2) 接觸電阻：<2mΩ
3) 絕緣電阻：＞500MΩ
4) 適用單芯電纜截面：2.5mm2, 4mm2, 6mm2或14AWG, 12AWG, 10AWG
5) 電纜外徑范圍：Φ5mm～Φ 7mm
6) 環境溫度：-40℃～+ 105℃
7) 防護等級：IP67
8) 安全等級：Ⅱ
9) 殼體：PC料，黑色
10) 接觸件：紫銅CN，鍍錫SN
11) 接線方式：壓接
12) 鎖緊系統：嵌入式
13) 重量：約0.025Kg
² 電 纜
1) 長度：450mm,
2) 規格：1×4mm²
3) 顏色：紅、黑
² 溫度范圍系數：-40°C to+85°C
² 抗冰雹系數：最大直徑25mm,撞擊速度23m/s(51.2mph)
² 最大表面負荷：7200pa
支架
支架的機械結構主要分為三大部分，基礎部件，三角支架，橫梁和斜支撐。鋼結構支架全部采用熱鍍鋅處理不容易生銹。
匯流箱
為了減少光伏陣列到直流變換器之間的連接線，方便維護，提高系統的可靠性，需要光伏陣列與直流變換器之間配置光伏陣列匯流箱。
本項目使用的匯流箱為我公司自主研發設備，已在多個電站運用，效果極佳，光伏陣列匯流箱型號為PVS-2M。光伏組串輸入路數為2路,輸出路數為1路：
該匯流箱具有以下特點：
² 冷軋鋼板，防護等級IP65，滿足室外安裝的要求，可直接掛在電池支架上；
² 可同時接入2路光伏組串，每路光伏組串的最大開路電壓可達DC1000V；
² 每路光伏組串輸入回路的正負極都配置高壓直流熔絲，其耐壓值可達DC1000V，額定電流為15A；
² 直流匯流輸出的正極對地、負極對地、正負極之間配有光伏專用防雷器；
² 直流匯流的輸出端配有可分斷的直流斷路器；
² 防雷器失效報警；
² 直流拉弧檢測及切斷輸出功能。
² 防雷及接地裝置
² 設備之間的連接電纜（包括直流側和交流側）
2.8 5kw直驅風機模擬并網發電系統
微電網直驅風機模擬器直驅風力發電機控制系統適用于小型風力發電機試驗平臺的模擬控制，平臺采用永磁電動機與發電機進行模擬，微電網直驅風機模擬器可實現變速恒頻輸出、空載并網、網側有功、無功功率解耦控制功能；可以驅動電動機，可以設置各種周期、變化的風速曲線，支持轉矩、轉速的電機驅動能力；可以靈活設定各種轉速（轉矩）-時間曲線，實現對電動機的轉速（轉矩）連續調節，同時根據轉速-功率曲線，計算出變流器的輸出功率給定值，并與變流器實時通訊，模擬大風能追蹤功能。
微電網直驅風機模擬器設備功能：
微電網直驅風機模擬器發電機模擬器平臺應具有以下的功能：
1. 模擬真實風力發電機的啟動、停止、運行及并網過程；
2. 模擬真實風力發電機的不同風速下發電狀態與運行狀態；
3. 模擬真實風力發電機與電網、分布式電源的互動運行、自啟動/停機運行；
4. 模擬真實風力發電機的控制系統，支持遠方/就地設置定值、參數等操作；
5. 測量系統的各項電氣參數，實時記錄各項電氣參數；
6. 微電網直驅風機模擬器定轉速（轉矩）電動機控制；
7. 按轉速（轉矩）-時間曲線持續電動機控制；
8. 微電網直驅風機模擬器網側有功、無功功率解耦控制；
9. 直驅型風力發電模擬器風力發電機變流器網側無功電流調節功能；
10.包含并網開關，可實現空載并網；
11.微電網直驅風機模擬器具備自動并網鎖相功能，可自動并網；
12.可模擬低電壓穿越功能（可選）；
13.具備快速RS485接口，提供開放式MODBUS規約，便于接入監控系統或者外部的控制系統；
14.微電網直驅風機模擬器平臺具備完善的自檢功能；
15.變流器具備完善的保護功能，實現過、欠壓，過流，過溫故障提供保護。
微電網直驅風機模擬器系統功能：
微電網直驅風機模擬器運行監控與能量管理系統主要包括以下幾個模塊：
1. 遠程控制
微電網直驅風機模擬器集實時數據下發，實時數據查看，對該模擬器的運行狀態了如指掌。
2. 實時曲線
可以實時查看當前系統的功率曲線圖，對功率曲線一目了然 。
3. 歷史數據
微電網直驅風機模擬器可以根據時間查看歷史數據。
4. 曲線下載
下載曲線以及歷史數據。
2.9 7kw充電樁系統
概述
交流充電樁 7kw 系列可為具有車載充電機的電動汽車提供220V 32A 交流充電電源，具有壁掛式和立柱式兩種安裝方式。
電氣參數
l 工作電壓： 220Vac±20%，1P+1N+1PE 工作電流：≤32A
l 工作頻率：50Hz±10%
工作環境及防護性能
l 工作溫度：-20℃～+50℃ 相對濕度：5%～95%
l 海拔高度：≤2000 米
l IP 防護等級：IP54
2.10 小型氣象儀
氣象義可采集溫度、濕度、風向、風速、太陽輻射度等多項信息；具備多種通訊方式，可通過RS485標準通訊接口與讀取數據，也應可實現本地遠距離數據通訊。
產品參數滿足下表要求：
| 氣象要素 | 測量范圍 | 分辨率 | 準確度 |
|---|---|---|---|
| 環境溫度 | -50～+100℃ | 1110.1℃ | ±0.2℃ |
| 相對濕度 | 0～100% | 0.10% | ±2%(≤80%時) ±5%(>80%時) |
| 風向 | 0～360° | 1° | ±3° |
| 風速 | 0～70m/s | 0.1m/s | ±(0.3+0.03V)m/s |
| 太陽總輻射 | 0～2000W/m2 | 1 W/㎡ | ≤5% |
主要技術參數：
風速、風向傳感器技術參數
| 項 目 | 風速 | 風向 |
| 起動風速 | ≤0.5m/s | ≤0.5m/s |
| 測量范圍 | 0～75m/s | 0～360° |
| 精 確 度 | ±(0.3+0.03V)m/s | ±3° |
| 分 辯 率 | 0.1m/s | 2.8125° |
| 距離常數 | ≤3m | ≤1.5m |
| 阻 尼 比 | / | ≥0.4 |
| 輸出信號形式 | 脈沖(頻率) | 七位格雷碼(或電位器) |
| 工作電壓 | DC5V | DC5V |
| 工作電流 | 5mA | 70mA |
| 加熱器功率 | 100W | 10W |
| 抗風強度 | ＞80m/s | ＞80m/s |
| 最大高度 | 270mm | 252mm |
| 最大回轉半徑 | 113mm | 440mm |
| 重 量 | 0.69kg | 0.92kg |
| 環境溫度 | -40～+55°C | -40～+55°C |
| 環境濕度 | 100%RH | 100%RH |
日照輻射表技術參數
| 靈敏度 | 7-14uV/Wm-2 |
| 時間響應 | ≤30s |
| 內阻 | 350Ω |
| 穩定性 | ±2% |
| 余弦 | ≤+10% |
| 光譜范圍 | 0.3～3.0 |
| 溫度特性 | ±2%(-20°C～+40°C) |
| 重量 | 2.5kg |
①科學的便攜式結構設計，安裝及使用方便；
②可觀測風速、風向、溫度、濕度、輻射等多種要素，氣象觀測要素可根據用于需求進行配置；
③多種供電方式。具有交流、直流以及太陽能供電系統可供選擇；
④多種通訊方式。RS232、RS485；
⑤支持氣象短信功能；
⑥支持U盤存儲功能，實現數據海量存儲；
⑦可配置戶外LED氣象顯示屏；
⑧低功耗、高精度、高可靠性，完全實現野外無人值守；
⑨大容量數據存儲器；
⑩先進完善的多種防雷保護設計，能有效的防雷電干擾；
⑪操作簡便、易于安裝維護和遠、近程監控；
⑫防腐工藝處理，適用于各種惡劣環境。
技術參數：
| 名稱 | 測量范圍 | 分辨率 | 準確度 |
| 風速 | 0～70m/s | 0.1 m/s | ±（0.3±0.03V）m/s |
| 風向 | 0～360° | 1° | ±3° |
| 大氣溫度 | -50～+80℃ | 0.1℃ | ±0.2℃ |
| 相對濕度 | 0～100%RH | 1%RH | ±3%RH |
| 總輻射 | 0～2000W/m2 | 1 W/m2 | ±2% |
| 組件溫度 | -50～+120℃ | 0.1℃ | ±0.2℃ |
| 供電系統 | 太陽能、直流、市電等 | ||
| 通訊系統 | RS232/RS485 | ||
| 安裝支架 | 光伏氣象站支架 | ||
² 可 靠 性：平均無故障時間>6000小時
² 防護等級：IP65，防雷擊、防電磁干擾、防鹽霧腐；
² 采 集 器：嵌入式操作系統采集器，多通道數據采集；
² 數據存儲：4M FLASH 數據存儲器,可擴展U盤存儲器；
² 系統供電：太陽能/交流/直流供電模式；
² 采集功能：采樣存儲可遠程升級；
² 數據輸出：氣象規范/用戶定制
2.11 工控機系統
性能參數：
CPU Intel/英特爾；
•CPU頻率2.2GHz以上；
•三級緩存3MB；
•核心代號Haswell；
•核心/線程數：雙核心/四線程；
•制程工藝22nm；
內存容量4GB；
•內存類型DDR3；
•內存插槽2個DiM6M插槽；
•硬盤容量500GB；
•硬盤描述7200轉；
•光驅類型DVD刻錄機；
•光驅描述支持DVD SuperMulti雙層刻錄；
顯卡類型獨立顯卡；
•顯存容量共享內存容量；
•音頻系統集成；
有線網卡1000Mbps以太網卡；
電源100V-240V 180W 自適應交流電源供應器；
•I/O接口USB2.0；讀卡器；1×耳機輸出接口；1×麥克風輸入接口，USB3.0；
PS/2；DVI-D；HDMI；1×RJ45（網絡接口）65；1×電源接口；
隨機附件標準鍵盤，光電鼠標；
2.12 顯示大屏
| 顯示屏：65寸 |
| 分辨率：1920×1080 |
| 操作系統：Win10/Andoird |
| 輸入接口：USB、AV、VGA、HDMI、DP、AUDIO、LAN |
| 圖像比例：16：9 |
| 表面玻璃：AF防指紋鋼花玻璃 |
| 觸摸方式：手指、觸摸筆或其它非透明物體 |
| 運行內存：2G |
| 機身內存：16G |
| 最大擴展內存：128G |
三、主要教學實訓內容
7.1 光伏能量變換實驗
實驗1、光伏陣列單元組成原理
實驗2、太陽能光電池能量轉換組合原理
實驗3、陣列電池最大功率跟蹤器原理
實驗4、陣列匯流與防雷接地原理
實驗5、陣列結構件組合安裝原理
實驗6、在不同天氣和日照強度下光強度對光伏轉換效率的影響實驗
實驗7、在不同季節環境溫度變換下對光伏能量轉換的影響實驗
7.2 光伏儲能系統應用與教學
實驗1、光伏儲能發電系統原理結構分析
實驗2、光儲系統匯流、防雷原理學習與實踐
實驗3、鋰電池組在光儲系統中的應用與電能管理
實驗4、（BMS）鋰電池組管理系統在光儲系統中的應用
實驗5、（EMS）能量管理系統在光儲系統的應用與重要性
實驗6、（EMS）能量管理系統在中小型微電網系統中的應用
實驗7、直流變換器在光儲系統的應用與重要性
實驗8、儲能逆變器的原理分析
實驗9、儲能逆變器與普通逆變器應用比較
實驗10、光儲微網系統在無電地區、海島應用及設計
實驗11、光儲微網系統在多能互補、自發自用等聯網型微電網中的應用
實驗12、光儲系統離網運行、并網運行、微網運行、孤島運行實踐
四、系統基本配置表
| 序號 | 名 稱 | 型 號 | 數量 | 單位 | 備 注 |
| 1 | 儲能微網發電系統 | 800*650*1820mm | 1 | 臺 | |
| 2 | 260W太陽能電池板 | YL260 | 20 | 塊 | |
| 3 | 50KW儲能變流器(PCS) | ETC50 | 1 | 臺 | |
| 4 | 智能可編程負載 | 1 | 套 | ||
| 5 | 微電網能量管理系統（EMS） | 1 | 套 | ||
| 6 | Ezconverter 通訊模塊 | 1 | 臺 | ||
| 7 | 電池管理系統（BMS） | 1 | 套 | ||
| 8 | 48V400Ah磷酸鐵鋰+電池系統柜(包含BMS，電芯，連接線纜和安裝配件) |
48V50Ah磷酸鐵鋰電池儲能系統 （共31.2KWh） |
13 | 組 | |
| 9 | 儲能機柜 | 尺寸：600(w)*1820(h)*620(d) | 1 | 套 | |
| 10 | 風力發電系統 | 1 | 套 | ||
| 11 | 環境監測系統 | 1 | 臺 | ||
| 12 | 電線、電纜 | 1 | 套 | ||
| 13 | 單項電子電能表 | DDS607 | 1 | 臺 | |
| 14 | 光伏專用計量電度表 | 三相 上/下行 | 1 | 臺 | |
| 15 | 計算機 （監控主機） | 1 | 臺 | ||
| 16 | 中央顯示大屏 | 1 | 臺 | ||
| 17 | 監控軟件（上位機） | 1 | 套 | ||
| 18 | 使用手冊 | 1 | 本 |
