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風(fēng)光氫及超級(jí)電容混合發(fā)電系統(tǒng)

一、MY-PV54 風(fēng)光氫及超級(jí)電容混合發(fā)電系統(tǒng)-項(xiàng)目概述：
風(fēng)光氫及超級(jí)電容混合發(fā)電系統(tǒng)為科研創(chuàng)新理念與實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)型相結(jié)合的集風(fēng)力發(fā)電，光伏發(fā)電、制氫系統(tǒng)、氫燃料電池發(fā)電、數(shù)據(jù)采集等多元化“風(fēng)、光、氫混合型新能源實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)”。
風(fēng)光氫及超級(jí)電容混合發(fā)電系統(tǒng)由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、太陽能電池組、風(fēng)力及光伏控制系統(tǒng)、氫燃料電池發(fā)電系統(tǒng)、制氫系統(tǒng)、儲(chǔ)氫系統(tǒng)、主控系統(tǒng)組成的微網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。其工作原理是風(fēng)力、光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電，并由電池儲(chǔ)能，DC/AC逆變成交流電，驅(qū)動(dòng)電解水設(shè)備制氫。氫氣通過儲(chǔ)氫系統(tǒng)儲(chǔ)存，并驅(qū)動(dòng)燃料電池電堆發(fā)電。
此外，DC/AC模塊自帶旁路功能，旁路端直接與市電連接，實(shí)現(xiàn)市電和逆變間的自動(dòng)切換，在蓄電池所儲(chǔ)電能不夠用時(shí)，自動(dòng)切換至市電供電，確保持續(xù)制氫功能正常運(yùn)行。在本方案設(shè)計(jì)中主要體現(xiàn)在氫燃料電池系統(tǒng)、制氫系統(tǒng)、儲(chǔ)氫系統(tǒng)的部分。

1.2功能特點(diǎn)
①整套系統(tǒng)的各個(gè)模塊預(yù)留了CANRS485RS232USBTCPIP通訊接口，可以通過該通訊接口對(duì)系統(tǒng)中各個(gè)模塊進(jìn)行監(jiān)控，便于未來項(xiàng)目開發(fā)使用。
②系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)集成了室內(nèi)溫/濕度儀，風(fēng)速測量、光照度測量系統(tǒng)，讓使用者操作起來更直觀；
③系統(tǒng)DC-AC并網(wǎng)同步電源，采用高頻脈沖調(diào)制技術(shù)，具有小體積、高效率及高功率因數(shù)輸出；
④系統(tǒng)面板上采用直觀的數(shù)字表和液晶顯示，讓用戶了解當(dāng)前系統(tǒng)工作狀態(tài)；
⑤系統(tǒng)上的離網(wǎng)電源可以為用戶提供交流110V/220V純正弦波交流電能；
⑥實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，可以讓實(shí)訓(xùn)學(xué)生自行拆裝移動(dòng)，使用簡便、無噪音、無污染；
⑦系統(tǒng)增加市電與風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電切換模塊，讓實(shí)驗(yàn)更具操作性；
⑧增加分布式供電原理與實(shí)驗(yàn)電路，讓學(xué)生增加對(duì)新知識(shí)的理解；
⑨增設(shè)直流母線單元，方便系統(tǒng)各模塊之間連接及實(shí)驗(yàn)；
⑩獨(dú)立的后備膠體蓄電池及充放電管理單元；
⑪燃料電池運(yùn)行過程中，只排除水和熱量，不會(huì)產(chǎn)生任何有害物質(zhì)及噪音；
⑫燃料電池較之傳統(tǒng)電源方案，其運(yùn)行安全可靠、壽命長，維護(hù)簡單，降低了維護(hù)成本。
二、方案參數(shù)概述
2.1風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的組成
風(fēng)力發(fā)電機(jī)是利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)換為機(jī)械功，機(jī)械功帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，最終輸出交流電的電力設(shè)備，是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的核心部件。
風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)由一臺(tái)5KW垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、尾翼、葉片、風(fēng)機(jī)控制器塔架等組成。
廣義地說，風(fēng)能也是太陽能，所以也可以說風(fēng)力發(fā)電機(jī)，是一種以太陽為熱源，以大氣為工作介質(zhì)的熱能利用發(fā)電機(jī)。
風(fēng)力發(fā)電機(jī)參數(shù)：

額定功率	5KW
最大功率	6KW
額定電壓	48V
啟動(dòng)風(fēng)速	2.5m/s
額定風(fēng)速	18m/s
最大風(fēng)速	45m/s
風(fēng)機(jī)凈重	185kg
風(fēng)輪直徑	2.0M
塔架高度	9M
葉片高度	3.6M
葉片數(shù)量	3片
葉片材質(zhì)	鋁合金
發(fā)電機(jī)	三相交流永磁同步發(fā)電機(jī)
塔架類型	獨(dú)立塔架
保護(hù)	風(fēng)機(jī)自我轉(zhuǎn)數(shù)保護(hù)/電磁制動(dòng)
工作溫度	-40℃-80℃

安裝場地選擇
選擇土質(zhì)堅(jiān)實(shí)的平地作為安裝場地，安裝風(fēng)力發(fā)電機(jī)的組位置應(yīng)該至少遠(yuǎn)離房屋及人員活動(dòng)場所50米，務(wù)必在選定安裝場地時(shí)考慮到風(fēng)葉的光影影響及風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的噪音影響（正常工作時(shí)噪音約為65dbA）。同時(shí)避免周圍有高大的樹木、建筑物等影響風(fēng)速風(fēng)向的障礙物。
禁止安裝在松軟的沙地、高低不平的場地、有下陷或塌方可能的場地、洼地及其他容易受氣候影響而發(fā)生地質(zhì)變化的場地。同時(shí)需要考慮從風(fēng)力發(fā)電機(jī)的電機(jī)部分到您的蓄電池組的距離，距離越短，所用傳輸電纜越短，因而傳輸過程中的耗能也越少，如果必須得有較長的距離,則盡量選用粗些的標(biāo)準(zhǔn)電纜。
風(fēng)力發(fā)電控制器
專為風(fēng)力發(fā)電機(jī)控制和蓄電池充電而設(shè)計(jì)，能有效提升風(fēng)力發(fā)電的效能。風(fēng)能充電控制器，能有效防止風(fēng)速過快時(shí)的失控，和發(fā)生強(qiáng)風(fēng)時(shí)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的危險(xiǎn)。
風(fēng)力發(fā)電控制器是對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)所發(fā)的電能進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，一方面把調(diào)整后的能量送往直流負(fù)載或交流負(fù)載，另一方面把多余的能量按蓄電池的特性曲線對(duì)蓄電池組進(jìn)行充電，當(dāng)所發(fā)的電不能滿足負(fù)載需要時(shí)，控制器又把蓄電池的電能送往負(fù)載。蓄電池充滿電后，控制器要控制蓄電池不被過充。當(dāng)蓄電池所儲(chǔ)存的電能放完時(shí)，控制器要控制蓄電池不被過放電，保護(hù)蓄電池。
控制器采用PWM無級(jí)卸載方式控制風(fēng)機(jī)對(duì)蓄電池進(jìn)行智能充電。在風(fēng)力發(fā)電機(jī)所發(fā)出的電能超過蓄電池存儲(chǔ)量時(shí)，控制系統(tǒng)必須將多余的能量消耗掉。在正常卸載情況下，可確保蓄電池電壓始終穩(wěn)定在浮充電壓點(diǎn)，而只是將多余的電能釋放到卸荷器上。從而更好保證了的蓄電池充電特性，使得電能得到充分利用。
風(fēng)力發(fā)電控制器參數(shù)：

工作電壓：	48VDC
充電功率：	5000W
風(fēng)機(jī)功率：	5000W
充電方式：	PWM脈寬調(diào)制
充電最大電流	116A
過放保護(hù)電壓	41.5V
過放恢復(fù)電壓	52.2V
輸出保護(hù)電壓	59V
卸載開始電壓（出廠值）	60.5V
卸載開始電流（出廠值）	86A

2.2光伏發(fā)電系統(tǒng)
10KW太陽能電池組件分為兩部分，其中一個(gè)5KW采用標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)件固定在C型定做鋼件上，呈40度正面朝向正南方，整體支架系統(tǒng)放置在在面或者屋頂；另一個(gè)5KW采用雙軸自動(dòng)跟蹤，經(jīng)電纜輸送至室內(nèi)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)分布式屋頂發(fā)電相關(guān)實(shí)驗(yàn)，所發(fā)電能與風(fēng)力發(fā)電相結(jié)合，經(jīng)DC-AC逆變成正弦波220V交流電，可供制氫系統(tǒng)使用、多余電能經(jīng)儲(chǔ)能逆變器送入電網(wǎng)。
所有系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝與實(shí)際工程一樣，可在老師的指導(dǎo)下做為學(xué)生練習(xí)拆卸、組裝實(shí)習(xí)樣機(jī)來用。
太陽能光電池組
太陽能電池組是本實(shí)訓(xùn)臺(tái)的核心組成部分亦是光伏發(fā)電系統(tǒng)不可或缺的核心部件，是將光能轉(zhuǎn)換為電能并通過光伏控制系統(tǒng)儲(chǔ)存在儲(chǔ)能電池當(dāng)中做為直流總線電源供給DC-AC并網(wǎng)同步電源。
太陽能電池組為多晶硅或單晶硅，是由高效晶體硅太陽能電池片、超白布紋鋼化玻璃、EVA、透明TPT背板以及鋁合金邊框組成。
其規(guī)格如下：
單晶硅太陽能電池規(guī)格

組件尺寸(LWH)	165099235mm
最佳功率	260W
最佳工作電壓	32.05±0.5V
最佳工作電流	8.72±0.10A
短路電流	8.85±0.10A
開路電壓	42±0.5V

1、抗鹽霧和氨腐蝕等國際測試；
2、可承受風(fēng)壓2400Pa,雪壓7200Pa；
3、優(yōu)秀的弱光環(huán)境發(fā)電性能，陰天也能發(fā)電；
4、輸出功率年衰減率小于0.7%，第25年不低于組件初始功率的80.70%
1.組件型號(hào)：BY260P-29b 多晶
2.最大功率（W）：260
3.開路電壓（V）：35.9
4.短路電流（A）：7.27
5.最大功率點(diǎn)的工作電壓（V）：28.1
6.最大功率點(diǎn)的工作電流（Ａ）：6.7
7.轉(zhuǎn)化效率：17.12%
8.開路電壓溫度系數(shù)：-0.292%/K
9.短路電流溫度系數(shù)：+0.045%/K
10.功率溫度系統(tǒng)：-0.408%/K
11.最大系統(tǒng)電壓（V）：1000
12.組件尺寸（長×寬×高）：1640×992×40mm
13.重量：19.1kg
14.框架：陽極氧化鋁
15.玻璃：白色鋼化安全玻璃3.2mm
16.電池片封裝：EVA
17.背板：復(fù)合薄膜
18.太陽能電池片：6×10片多晶硅太陽能電池片（156mm×156mm）
19.接線盒
1)6個(gè)旁路二極管
2)絕緣材料：PPO
3)防水等級(jí)：IP65
Ø連接器
1)常規(guī)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(huán)境溫度：-40℃～+ 105℃
8)防護(hù)等級(jí)：IP67
9)安全等級(jí)：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 MC4
20.電纜
1)長度：450mm,
2)規(guī)格：1×4mm²
3)顏色：紅、黑
Ø溫度范圍系數(shù)：-40°C to+85°C
Ø抗冰雹系數(shù)：最大直徑25mm,撞擊速度23m/s(51.2mph)
Ø最大表面負(fù)荷：7200pa
5KW光伏儲(chǔ)能逆變器介紹
產(chǎn)品主電路采用雙向PWM逆變電路及相應(yīng)的控制電路、保護(hù)和監(jiān)控電路。直流側(cè)由緩沖電阻、防反二極管和直流接觸器組成了直流側(cè)緩沖電路，當(dāng)初始連接各種電池時(shí)對(duì)直流母線電容進(jìn)行緩沖。主電路電源可有交直兩用供電，以使系統(tǒng)在電池或電網(wǎng)有電時(shí)都可以工作。
產(chǎn)品特點(diǎn)：
1）技術(shù)領(lǐng)先，全面滿足電網(wǎng)或負(fù)荷的接入與控制要求
①具有并網(wǎng)充放電、獨(dú)立逆變功能，適合各種應(yīng)用場合
②具有并網(wǎng)和離網(wǎng)并聯(lián)功能，良好的擴(kuò)容性
③可與多種蓄電池接口，具有多種充放電工作模式
④可以實(shí)時(shí)接受系統(tǒng)調(diào)度指令和BMS指令，通訊方式有RS485、CAN、以太網(wǎng)
⑤無功功率可調(diào)，功率因數(shù)范圍超前0.9至滯后0.9
⑥直流電壓范圍，支持低壓48V蓄電池輸入
⑦110%額定輸出功率可實(shí)現(xiàn)長時(shí)間運(yùn)行
2）高效節(jié)能，更集成，更好的客戶體驗(yàn)
①正面維護(hù)，可靠墻安裝，安裝維護(hù)更方便，降低維護(hù)成本
②防護(hù)等級(jí)為IP21，具有防滴水功能，具備防凝露功能
③高效PWM調(diào)制算法，降低開關(guān)損耗
3）更多優(yōu)點(diǎn)
①雙電源冗余供電方案提升系統(tǒng)可靠性
②完善的保護(hù)及故障告警系統(tǒng)，更加安全可靠
③采用動(dòng)態(tài)圖形液晶界面，提供友好的操作體驗(yàn)
④-25℃~+55℃可連續(xù)滿功率運(yùn)行
⑤適應(yīng)高海拔惡劣環(huán)境，可長期連續(xù)、可靠運(yùn)行
⑥支持離網(wǎng)主動(dòng)運(yùn)行功能
⑦適合共直流母線系統(tǒng)和共交流母線系統(tǒng)

直流側(cè)
最大直流功率	5KW
最大直流電壓	580V
工作電壓范圍	125~550V
最低直流電壓	125V
最大直流電流	11A
交流側(cè)
額定功率	5KW
最大交流側(cè)功率	5.5kVA（長時(shí)間運(yùn)行）
最大交流電流	20A
最大總諧波失真	<3%(額定功率時(shí))
額定電網(wǎng)電壓	220V
允許電網(wǎng)電壓范圍	180~265V
額定電網(wǎng)頻率	50/60Hz
允許電網(wǎng)頻率范圍	47~52Hz/57~62Hz
額定功率下的功率因數(shù)	>0.99
隔離變壓器	具備
直流電流分量	<0.5%額定輸出電流
功率因數(shù)可調(diào)范圍	0.9（超前）~0.9（滯后）
獨(dú)立逆變電壓范圍	230V
獨(dú)立逆變輸出電壓失真度	<3%（線性負(fù)載）
帶不平衡負(fù)載能力	100%
獨(dú)立逆變電壓過渡變動(dòng)范圍	10％以內(nèi)（電阻負(fù)載0%⇔100%）
獨(dú)立逆變峰值系數(shù)(CF)	3:1
效率
最大效率	97.6%
保護(hù)
直流側(cè)斷路設(shè)備	斷路器
直流過壓保護(hù)	具備
極性反接保護(hù)	具備
絕緣阻抗偵測	具備
交流過壓保護(hù)	具備
孤島保護(hù)	具備
模塊溫度保護(hù)	具備
常規(guī)數(shù)據(jù)
體積（寬 / 高 / 厚）	516 × 440 × 184 mm
重量	30kg
運(yùn)行溫度范圍	-25~+60℃
停機(jī)自耗電	<5W
冷卻方式	自然對(duì)流
防護(hù)等級(jí)	IP65
相對(duì)濕度（無冷凝）	0~95%，無冷凝
最高海拔	2000m
顯示屏	LED&APP
BMS通訊方式	USB2.0、Wifi

產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)

工作邏輯架構(gòu)

a.并網(wǎng)發(fā)電、離網(wǎng)備用功能

4)電網(wǎng)供電時(shí)，儲(chǔ)能逆變器并網(wǎng)工作在恒壓模式，維持蓄電池SOC在一定水平，光伏逆變器并網(wǎng)發(fā)電
5)微網(wǎng)供電時(shí)，儲(chǔ)能逆變器工作在獨(dú)立逆變模式建網(wǎng)，光伏逆變器并網(wǎng)工作，光伏發(fā)電大于負(fù)載時(shí)，光伏優(yōu)先供負(fù)載供電，剩余電力給電池充電；光伏發(fā)電小于負(fù)載時(shí)，儲(chǔ)能和光伏共同為負(fù)載供電。
6)可選擇電網(wǎng)優(yōu)先或微網(wǎng)優(yōu)先，根據(jù)選擇的模式進(jìn)行供電邏輯切換
7)觸摸屏控制啟動(dòng)、停止和參數(shù)設(shè)置
b. 電網(wǎng)（或柴油機(jī)）、微網(wǎng)切換功能
8)電網(wǎng)供電時(shí)，當(dāng)電池組SOC超過設(shè)定值時(shí)，儲(chǔ)能逆變器和光伏逆變器不工作；當(dāng)電池組SOC不足時(shí)，儲(chǔ)能逆變器獨(dú)立逆變建網(wǎng)，光伏逆變器并網(wǎng)工作，給電池組充電。
9)微網(wǎng)供電時(shí)，儲(chǔ)能逆變器工作在獨(dú)立逆變模式建網(wǎng)，光伏逆變器并網(wǎng)工作，光伏發(fā)電大于負(fù)載時(shí)，光伏優(yōu)先供負(fù)載供電，剩余電力給電池充電；光伏發(fā)電小于負(fù)載時(shí)，儲(chǔ)能和光伏共同為負(fù)載供電。
10)可選擇電網(wǎng)優(yōu)先或微網(wǎng)優(yōu)先，根據(jù)選擇的模式進(jìn)行供電邏輯切換
11)觸摸屏控制啟動(dòng)、停止和參數(shù)設(shè)置
儲(chǔ)能蓄電池
蓄電池的作用主要是儲(chǔ)存能量，在晚上或多云等氣候情況下，光伏陣列不能提供足夠的能量時(shí)，蓄電池供給負(fù)載，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
采用磷酸鐵鋰電池，安全性高適合長期充放電循環(huán)模塊化設(shè)計(jì)，電壓、容量按需配置。
系統(tǒng)由1個(gè)主控模塊和多個(gè)電池模塊組成，通過 48V電池模塊串聯(lián)組成不同電壓等級(jí)系統(tǒng)，通過多個(gè)機(jī)柜并聯(lián)，可以在同一個(gè)電壓平臺(tái)上擴(kuò)展容量定制化電池管理系統(tǒng)（BMS），實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)監(jiān)控及控制，保證系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。
規(guī)格參數(shù)：

類別	基本參數(shù)	高壓直流儲(chǔ)能系統(tǒng)
標(biāo)稱參數(shù)	標(biāo)稱電壓（V）	48*N
標(biāo)稱參數(shù)	標(biāo)稱容量（AH）	50
結(jié)構(gòu)參數(shù)	電池模塊尺寸（mm）	44041089（WDH）
	電池模塊重量（KG）	24
	主控模塊尺寸（MM）	440350132（WDH）
	主控模塊重量（KG）	6
電氣參數(shù)	放電電壓（V)	（54-45）*N
	充電電壓（V)	（52.5-54）*N
	額定放電電流（A)	25
	額定充電電流（A)	25

2.3 氫燃料電池發(fā)電系統(tǒng)
燃料電池采用空冷自增濕的PEMFC電池，減少了水泵、水箱、增濕器、增壓泵等附屬設(shè)備，使電堆控制更簡潔、可靠。燃料電池系統(tǒng)除了核心部分質(zhì)子交換膜燃料電池堆外，還需要一些輔助器件發(fā)電系統(tǒng)才能正常工作。總的來說，一個(gè)完整的燃料電池系統(tǒng)大致上由燃料電池發(fā)電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩大部分組成，如圖2所示。其中，燃料電池發(fā)電系統(tǒng)主要由質(zhì)子交換膜燃料電池堆、氫氣供應(yīng)單元、氧氣或空氣供應(yīng)單元、DC/DC四部分組成。而控制單元部分屬于控制系統(tǒng)。
燃料電池發(fā)電系統(tǒng)組成示意圖
燃料電池發(fā)電系統(tǒng)組成
1、燃料電池堆：
氫氣和氧氣在其內(nèi)部發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)并釋放電能，是整個(gè)系統(tǒng)的核心。
2、氫氣供應(yīng)單元（H2）
本系統(tǒng)指由制氫設(shè)備，儲(chǔ)氫系統(tǒng)及供氫管路組成。制氫設(shè)備制氫，并由儲(chǔ)氫系統(tǒng)通過管路向燃料電池堆提供特定壓力的氫氣。
3、空氣供應(yīng)單元：
不間斷地向燃料電池提供電化學(xué)反應(yīng)所需的氧氣，以確保質(zhì)子交換膜燃料電池實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行發(fā)電。
4、DC/DC：
氫燃料電池所產(chǎn)生的電能為直流電，其輸出電壓不僅受內(nèi)阻影響而且隨著負(fù)載的變化而改變。因此，為保證供電性能的穩(wěn)定，在燃料電池系統(tǒng)輸出端，須配置功率變換單元DC/DC，主要保證負(fù)載連續(xù)變化時(shí)，將輸出電壓穩(wěn)定在合適的范圍。
5、控制單元：
控制單元是燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的核心，用來接收數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)，并對(duì)它們進(jìn)行分析，根據(jù)分析的結(jié)果來控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成相應(yīng)的動(dòng)作。空冷自增濕燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的控制單元通過控制系統(tǒng)、風(fēng)扇、電磁閥即可保證燃料電池正常工作。
燃料電池系統(tǒng)工作示意圖

類型	基于PASH技術(shù)的空冷自增濕燃料電池
性能	額定功率	2500W*
	額定電壓	48V
	額定電流	52.5A
	電壓范圍	36-58V
	燃料效率	≥50％
燃料	氫氣純度	≥99.95％
	氫氣工作壓力	0.5-0.6Bar
	氫氣消耗量	13.1L/min(額定功率)
氧化劑/冷卻劑	空氣
氧化劑/冷卻劑	空氣壓力	常壓
物流特性	質(zhì)量	6600g
物流特性	系統(tǒng)體積（長寬高）	850mm×900mm×860mm
工作條件	環(huán)境溫度	-5℃—40℃
工作條件	環(huán)境濕度（RH）	10％－95％

注：帶*的數(shù)據(jù)是在15℃-30℃的環(huán)境溫度范圍和30 - 90%的環(huán)境濕度范圍內(nèi)取得的。
3.6制氫系統(tǒng)
制氫系統(tǒng)的原理
工業(yè)軟水經(jīng)純水裝置制取純水，并送入原料水箱，經(jīng)補(bǔ)水泵輸入堿液系統(tǒng)，補(bǔ)充被電解消耗的水。電解槽中的水，在直流電的作用下被分解成H2與O2，并與循環(huán)電解液一起分別進(jìn)入框架中的氫、氧分離洗滌器后進(jìn)行氣液分離、洗滌、冷卻。分離后的電解液與補(bǔ)充的純水混合后，經(jīng)堿液冷卻器、堿液循環(huán)泵、過濾器送回電解槽循環(huán)，電解。調(diào)節(jié)堿液冷卻器冷卻水流量，控制回流堿液的溫度，來控制電解槽的工作溫度，使系統(tǒng)安全運(yùn)行。分離后的氫氣由調(diào)節(jié)閥控制輸出，送入氫氣儲(chǔ)罐，再經(jīng)緩沖減壓后，供用戶使用。
本項(xiàng)目中采用的制氫系統(tǒng)其具體規(guī)格如下：

氫氣產(chǎn)量	800L/h（1atm）
氫氣純度	≥99.8%
氧氣純度	≥99.3%
工作壓力	0.8MPa
直流電耗	＜5KWh/m3

制氫系統(tǒng)設(shè)備規(guī)格
注：系統(tǒng)接入具備AC/DC模塊，具備AC交流接入能力。
高純氫氣發(fā)生器
①輸出流量 0～1000ml
②功率 510W
③輸出壓力 0～1.1 MPa
④電源電壓
⑤交流220V±10%； 50Hz±5%
⑥工作條件
⑦溫度：5～42℃
⑧相對(duì)濕度：≤85%；
2.4 超級(jí)電容及控制系統(tǒng)
此超級(jí)電容系統(tǒng)以48V165F模組為基礎(chǔ)單元，采用3串的連接方式配組，配備有iCMS管理系統(tǒng)。系統(tǒng)由超級(jí)電容模組、BMS管理系統(tǒng)、5KW雙向DC-DC模塊、信息顯示終端組成。
1）48V165F模組參數(shù)
1、容量：165F(0～20%)；
2、額定工作電壓：48V；
3、等效直流內(nèi)阻（25℃）：不大于5mΩ；
4、最大持續(xù)電流(ΔC=40℃)：150A；
5、漏電流：不大于5.2mA(25℃，72小時(shí)后)；
6、最大存儲(chǔ)能量：52.8Wh；
7、工作溫度：-40℃~+65℃
8、儲(chǔ)存溫度：-40℃~+70℃
2）整體系統(tǒng)主要技術(shù)性能
1、總電容量：55F(0～20%)；
2、電壓范圍：120V-135V;
3、最大持續(xù)電流(ΔT=40℃)：150A；
4、瞬時(shí)電流(1s內(nèi))：2000A
5、等效直流內(nèi)阻：不大于18mΩ；
6、通訊：采用MODBUS_RS485；
7、CMS功能：檢測單個(gè)模組電壓、整體電壓、單個(gè)模組溫度、工作電流，并通過協(xié)議上傳及接受上位機(jī)命令；實(shí)現(xiàn)過壓報(bào)警、過溫報(bào)警、過流報(bào)警；系統(tǒng)過壓、過溫、過流達(dá)到設(shè)定值時(shí)，管理系統(tǒng)可控制系統(tǒng)斷開，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的保護(hù)。
3）超級(jí)電容使用環(huán)境及要求
1、環(huán)境溫度:-10℃至45℃；
2、最大濕度：90%(無凝露)；
3、防潮/防塵：符合SAE J2380技術(shù)規(guī)范；
4、使用海拔高度(m)：0～4000。
4）信息顯示終端
通過該信息終端與BMS系統(tǒng)、雙向DC-DC系統(tǒng)的結(jié)合，可以快速、方便的開發(fā)各種用于現(xiàn)場采集、數(shù)據(jù)處理和控制的設(shè)備。具有可顯示、可配置系統(tǒng)的各種參數(shù)以及通過對(duì)設(shè)備間數(shù)據(jù)采集的同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)超級(jí)電容系統(tǒng)的有效管理。
5）雙向DC-DC電源模塊
雙向DC-DC變換器(Bi-directional DC/DC Converter, BDC)是能夠根據(jù)能量的需要調(diào)節(jié)能量雙向傳輸、是可雙象限運(yùn)行的直流-直流變換器。該變換器能夠根據(jù)實(shí)際需要調(diào)節(jié)能量的流動(dòng)方向，在功能上相當(dāng)于兩個(gè)單向直流-直流變換器。
一、雙向DCDC變換器的工作模式

		作用在高壓側(cè)	作用在低壓側(cè)
工作模式類別	恒流輸出	高壓側(cè)恒流輸出	低壓側(cè)恒流輸出
	恒流輸入	高壓側(cè)恒流輸入	低壓側(cè)恒流輸入
	恒壓	高壓側(cè)恒壓	低壓側(cè)恒壓
	MPPT輸入	高壓側(cè)MPPT輸入	低壓側(cè)MPPT輸入
	總線壓控電流源	高壓側(cè)壓控電流源	低壓側(cè)壓控電流源

二、性能特點(diǎn)
①全數(shù)字化，各種參數(shù)及信號(hào)全部數(shù)字化處理，由數(shù)字處理器智能靈活地管理。性能和可控性均遠(yuǎn)優(yōu)于普通的模擬式雙向DC-DC變換器。
②模塊化設(shè)計(jì)，單模塊額定輸出功率5KW，可多臺(tái)雙向DC-DC變換器并聯(lián)運(yùn)行。
③雙向變換都采用零電壓變換軟開關(guān)控制，使得轉(zhuǎn)換效率達(dá)到95%以上。
④能工作于恒流、恒壓、MPPT和壓控電流源等多種工作模式，并可在線快速頻繁地切換工作模式。
⑤運(yùn)用多相交錯(cuò)技術(shù)，有效地抑制了紋波，減弱了大電流了對(duì)器件的沖擊。
⑥空載功耗低于20W，處于監(jiān)控待機(jī)狀態(tài)功耗低于12W。
⑦雙向變換的電流大小和方向，既可用數(shù)字方式設(shè)定，也可用模擬量方式控制。
⑧高低電壓側(cè)的工作電壓可單獨(dú)設(shè)定。
⑨高低電壓側(cè)的過壓保護(hù)電壓可單獨(dú)設(shè)定，保護(hù)兩側(cè)的設(shè)備不至于過壓損壞。
⑩高低電壓側(cè)的最低限壓也可單獨(dú)設(shè)定，保護(hù)兩側(cè)的電壓不至于過放電。
⑪高低電壓任何一側(cè)加電，均可使模塊啟動(dòng)。
⑫開機(jī)軟啟動(dòng)，防止產(chǎn)生過強(qiáng)的電壓電流沖擊兩端的電源。
⑬模塊帶有LED顯示面板，可實(shí)時(shí)顯示兩側(cè)電流，電壓，設(shè)定兩側(cè)工作電流、限壓。
⑭帶RS485串口通信功能，遵循MODBUS-RTU協(xié)議，方便計(jì)算機(jī)或監(jiān)控終端遠(yuǎn)程監(jiān)測和設(shè)置的參數(shù)和工作狀態(tài)。
⑮RS485串口利用光耦隔離，可以有效防止雷擊對(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)或者監(jiān)控終端的影響。
⑯掉電狀態(tài)恢復(fù)功能：即使關(guān)斷雙向DC-DC變換器的供電，下次開機(jī)時(shí)也能恢復(fù)掉電前的設(shè)置和狀態(tài)。
⑰輸入極性防反接功能，電源極性接反不會(huì)有電流流過。
⑱各種異常情況保護(hù)功能：帶有過壓，過流，過熱，短路保護(hù)功能，故障撤銷后自動(dòng)恢復(fù)工作。
⑲小體積：外殼尺寸360mm X160mm X 94mm，模塊尺寸295mm X142mm X 85mm。
⑳帶外殼整機(jī)重量3.8Kg，模塊重量為2.5Kg 。
三、電特性參數(shù)

參數(shù)名稱	數(shù)值
型號(hào)	DC30DC200P5KW
高壓側(cè)參數(shù)
優(yōu)化輸入/輸出電壓	250V
輸入/輸出電壓VOHV范圍，誤差1%	40V–250V
最高限壓OVHV調(diào)節(jié)范圍，誤差1%	0V–265V
最低限壓UVHV調(diào)節(jié)范圍，誤差1%	0V–260V
高壓側(cè)輸出電流設(shè)定范圍，誤差1%	3 - 30A
外輸入壓控電流增益	0.1-6 A/V
輸入/輸出電流過流/短路保護(hù)點(diǎn)	60A
低壓側(cè)參數(shù)
優(yōu)化輸入/輸出電壓	48V
輸入/輸出工作電壓 VOLV范圍，誤差1%	30V–120V
最高限壓OVLV 調(diào)節(jié)范圍，誤差1%	35V–130V
最低限壓UVLV 調(diào)節(jié)范圍，誤差1%	0V–110V
低壓側(cè)輸出電流設(shè)定范圍，誤差1%	3 - 50A
外輸入壓控電流增益	0.1-12 A/V
輸入/輸出電流過流/短路保護(hù)點(diǎn)	60A
高低壓兩側(cè)交互參數(shù)
電壓變比范圍（高壓/低壓）	1.2 – 5.0
模式控制參數(shù)
模式切換時(shí)間	< 1mS
切換模式到滿載輸出響應(yīng)時(shí)間	< 1S
整機(jī)系統(tǒng)參數(shù)
額定輸出功率	5KW(VOLV≥60V時(shí))
最大瞬時(shí)輸出功率	5KW
轉(zhuǎn)換效率	> 92%
負(fù)載調(diào)整率	< 2%
待機(jī)功耗	< 12W
空載功耗	< 20W
冷卻方式	溫控風(fēng)冷
允許環(huán)境溫度	-25℃ - 60℃
溫度過熱保護(hù)點(diǎn)	80℃
輸入/輸出反接保護(hù)	√
保護(hù)撤銷后恢復(fù)工作時(shí)間	5S
開機(jī)啟動(dòng)時(shí)間	< 5S
紋波電壓	< 0.5V
通信參數(shù)
通信方式	RS485
通信協(xié)議	MODBUS-RTU
RS485通信波特率	1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200
RS485通信隔離耐壓	1500V
均流參數(shù)
最大并聯(lián)模塊數(shù)量	64
模塊電流不均勻度	< 10%
均流控制方式	主從控制
均流信號(hào)傳輸方式	RS485數(shù)字通信
RS485通信波特率	768K bps
通信協(xié)議	自定義
均流通信線最大長度	< 160 m
顯示參數(shù)
顯示方式	4位LED數(shù)碼管
顯示內(nèi)容	兩側(cè)電流，電壓，設(shè)定兩側(cè)工作電流最低限壓，最高限壓

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