一、系統簡介：

風光互補制儲氫及燃料電池發電創新實訓系統是氫能產業鏈中的制氫、氫氣儲存、氫能管理利用這幾個關鍵環節的有機組合和展現。制氫的能源采用清潔的風力發電和光伏發電，這不僅解決了部分風力、光伏發電就地消納的問題，還使資源得到有效的利用。

制氫裝置由電解裝置、電功率測量、產氫流量測量等幾個部分組成，可監測產氫流量、電解裝置輸入的電功率等參數。

儲氫系統由奧氏體材料儲氫罐、氣體輸送管路、控制閥等組成，該儲氫系統可監測儲氫壓力、溫度，并可智能化設定和控制儲氫壓力上下限。

上述過程，風力、光伏發電經過DC/DC變流，經直流母線儲存于蓄電池組中（蓄電池僅做穩定調控功能），然后蓄電池經DC/AC逆變成交流電，給電解裝置供電以產生氫氣，氫氣儲存在儲氫系統中，需要時供給氫氧燃料電池裝置，產生電能，電池堆反應后的尾氣進入尾氣分析裝置，可進行氣體成分分析。

本創新實訓系統表面繪制了制儲氫原理結構，各測試節點原理清晰直觀，采用安全接插座，操作安全。

本系統內置了模擬氫氣泄露的仿真系統，可進一步模擬貼近真實的工業現場氣體泄露情況。

系統還內置了氫能管理軟件，通過本系統還可以進一步對工業組態軟件和可編程邏輯控制器在氫產業中的應用做進深入的學習和延伸。制氫、儲氫、氫能利用過程的各項數據可通過上位機軟件實時監測和記錄。通過該系統所驗證的方法原理、工藝標準可直接或稍加改動后移植到應用現場。大大提高氫氣利用領域的安全性和數據可驗證性。

二、風光互補制儲氫及燃料電池發電創新實訓系統主要單元參數

2.1光伏發電單元

?光伏功率：10W*4塊；

?開路電壓：21.5V；

?工作電壓：17.5V；

?短路電流：0.56A；

?工作電流：0.51A；

?跟蹤方式：雙軸全自動跟蹤；

?跟蹤精度：±0.5°

?水平回轉角度：270°；

?俯仰角度：180°

?控制器供電電源：DC 12-32V

2.2風力發電機

?額定功率：300(W)

?額定電壓：12/24(V)

?額定電流：33.3/16.7（A）

?風輪直徑：1.24(m)

?啟動風速：1.5(m/s)

?額定風速：9.6(m/s)

?安全風速：35(m/s)

?工作形式：永磁同步發電機  

?風葉旋轉方向：順時針

?風葉數量：3（片）    

?風葉材料：玻璃增強聚丙烯材料

?電機材料：鋁合金

 2.3 模擬風洞模塊

?風量：32073 mз/h

?風壓：388Pa

?轉速：1440 r/min

?功率：2.2kW     

?可調風速：0～13級連續可調

2.4 風光互補控制器     

?工作電壓：24VDC

?充電功率Pmax ：650W

?光伏功率Pmax ：150W

?風機功率Pmax ：450W

?充電方式：PWM脈寬調制

?充電最大電流 35A

?過放保護電壓 11V  

?過放恢復電壓 12.6V

?輸出保護電壓 16V     

?卸載開始電壓（出廠值）15.5V

?卸載開始電流（出廠值） 15A

?控制器設有蓄電池過充、過放電保護、蓄電池開路保護、負載過電壓保護、夜間防反充電保護、輸出短路保護、電池接反保護、欠壓和過壓防震蕩保護、均衡充電、溫度補償、光控開關功能；

負載為100W以下的12V/24V直流負載，控制單元一通道為常開輸出，另一通道為多類定時輸出（光控開、光控關，定時開、定時關，）。

2.5儲能電池

?電池類型：鉛酸免維護；

?電池容量：12V55AH；

?電池連接方式：串聯；

?電池保護：末端接保險絲；

2.6離網逆變器

?額定輸出容量：1500VA；

?額定輸入電壓：DC24V；

?輸入電壓保護：DC34V；

?輸入電壓恢復：DC33V；

?輸入欠壓保護：DC21.6V；

?輸入欠壓恢復：DC24V；

?空載電流：≦0.5A；

?額定輸出電壓：AC220V；

?額定輸出頻率:50/60HZ±0.5HZ；

?輸出波形：純正弦波；

?波形畸變率：≦4%；

?動態響應：5%；

?功率因素：≧0.8；

?過載能力：120%/1分鐘,150%/10秒鐘；

?逆變效率：90%；

?絕緣強度：1500VAC,1分鐘；

?逆變器結構：工頻隔離；

?設備保護：逆變器輸入過壓保護、蓄電池過放電保護、蓄電池反接保護、輸出過載保護、輸出短路保護、過熱保護等；

?工作溫度：-25℃～60℃；

2.7 電解制氫系統 

?輸入220V/50Hz，120W，AK-H500

?氫氣發生器采用去離子水（即純水）電解，流量可控；

?氫氣純度：不低于99.99%；

?輸出流量：不低于300ml/min；

?輸出壓力：≤0.4MPa；

?最大功率達160W；

2.8 氫緩沖穩定系統（儲氫罐）

?采用奧氏體不銹鋼材料，耐壓不低于1.25MPa，使用壽命不低于10年，可緩沖、穩定氫氣流量；

?配置精密壓力表，精密壓力傳感器，modbusRTU/RS485或模擬量4-20mA輸出；

?氫能管理系統，可實現自動監測管理氫氣壓力，氫氣輸出，氫氣關斷等，增強氫氣使用的安全性和提高氫氣使用的效率。

2.9氫氣泄露仿真系統

?系統耐壓：不低于1MPa；

?氣體控制閥：最小開合時間50ms；

?氣體泄露仿真模型：可隨機設定組合不低于9種；

?包括點泄露，長泄露，過壓泄露等

?燃料電池堆

?額定輸出：100W，14V/7.2A；

?單電池數：24片；

?反應物質：氫氣、空氣；

?供氫品質：干燥，純度99.99%；

?供氫壓力：5.8-6.5psi；

?供氫流量：滿負荷運轉時1.4L/min；

?起動時間：<30S；

?輸出電壓：DC13-23V；

?增濕類型：自增濕；

?冷卻類型：空冷；

?環境溫度：5-35℃；

?電堆工作溫度：<65℃；

2.10自動控制及監測系統

?環境檢測傳感器：

?溫度檢測范圍：-40℃～85℃；

?溫度檢測精度：±0.5℃；

?壓力監測范圍：0-1MPA；

?傳感器供電：DC24V；

?傳感器通訊接口：隔離RS485或模擬量輸出；

2.11人機界面

1）內置氫能管理軟件現場端

?觸摸屏尺寸：7″；MCGS

?屏幕類型：TFT液晶顯示屏；

?分辨率：800×480；

?內存：128M；

?串行接口：RS232/RS485；

?供電電壓：24±20%VDC；

?自動控制系統：

2）主控模塊

?AC220V/50HZ輸入；

?14數字量輸入，10數量輸出；

?支持TCP/IP標準通信方式，可實現高速運算和復雜邏輯控制；

3）仿真軟件

基于Unity3D軟件，使用C#語言進行開發，采用My Sql作為后臺數據庫，通過FTP協議與數據庫進行通信。軟件使用者通過使用光伏、風力、地熱、生物質4種能源設計多能互補方案，完成區域能源的供能結構改造方案設計，并結合區域的氣候數據，模擬區域內實時能耗與供能數據，從而優化出合理的能源結構。

2.12尾氣分析系統

?溫度檢測范圍：-40℃～85℃；

?溫度檢測精度：±0.5℃；

?濕度檢測范圍：0-99.9%RH；

?濕度檢測精度：±3%RH；

?氫氣濃度檢測范圍：0-40000PPM

?傳感器通訊接口：隔離RS485或模擬量輸出；

2.13上位機單元（內置氫能管理軟件上位機端）

?CPU：IntelCore i5；

?內存：DDR3 8G；

?硬盤：7200轉/1TB；

?顯卡：Intel HD Graphic；

?屏幕：22英寸高清顯示器（1920*1080）。

2.14柜體材質與尺寸

?板材：熱鍍鋅處理；

?板材表面烤漆工藝；

?鋼板厚度：2mm；

?柜體精心設計，結構美觀新穎，方便操作和數據讀取。

三、可完成課題項目

?光伏發電氫儲能系統的原理組成

?燃料電池控制系統的組成和控制

?電堆的IV極化特性曲線

?電堆的功率特性曲線

?環境改變對電堆性能的影響

?電解制氫效率測量實驗

?電解制氫流量計量控制實驗

?氫儲能系統參數測量和控制

?電堆輸出和尾氣分析實驗