一、概述

MY-PV59風光氫儲熱一體化綜合實訓平臺是面向新能源發電、氫能技術、儲能工程等專業打造的多能互補綜合教學實訓設備，集成風力發電、光伏發電、電解制氫、儲能調度、能量逆變、熱泵冷暖六大功能模塊，覆蓋 “風 - 光 - 電 - 氫 - 熱" 全能量轉換鏈路。

針對傳統新能源實訓設備功能單一、系統關聯性弱、實驗工況受自然環境制約的教學痛點，平臺采用真實部件與可控模擬單元結合的設計，所有模塊既可獨立開展單項原理實訓，又可聯動組成完整多能互補系統，實驗條件可控、數據可復現。平臺可滿足中職、高職及應用型本科的課程實訓、技能考核、創新實驗需求，幫助學生建立新能源系統整體認知，掌握設備原理、系統集成、能量調度、運維排查等核心技能，貼合新能源產業技能型人才培養要求。

二、平臺簡介

風光氫儲熱一體化綜合實訓平臺以 “風光發電 + 儲能緩沖 + 電解制氫 + 熱泵用能" 為核心架構，包含光伏模擬單元、雙規格風力發電機組、風電控制單元、儲能蓄電池單元、PEM 電解制氫單元、并離網逆變單元、空氣源熱泵系統七大功能模塊。

平臺參數對標工業真機，控制邏輯貼合工程實際，既支持單部件結構認知、原理驗證、性能測試等基礎實訓，也可開展系統集成、能量調度、故障排查等綜合實訓。整套設備模塊化設計、擴展性強，可適配新能源發電技術、氫能應用技術、儲能技術、建筑節能等多個專業方向的教學需求，是構建新能源專業實訓體系的核心綜合性載體。

三、各單元部件作用及詳細技術參數

3.1 光伏及模擬光伏單元

3.1.1 單元功能

本單元為系統提供可控光伏輸入，采用高精度太陽能電池模擬器，可精準復現真實光伏組件的 I-V/P-V 輸出特性，替代室外光伏陣列開展實驗，不受晝夜、天氣、季節等自然條件制約。可模擬不同光照、溫度、陰影遮擋下的光伏輸出工況，為光伏充電原理驗證、MPPT 算法測試、逆變器性能檢測、系統能量調度實驗提供穩定、可復現的光伏電源，是開展光伏相關實訓的核心基礎單元。

3.1.2 詳細技術參數

額定輸出功率：1000W（0℃~40℃環境）

輸出電壓范圍：0~350V

輸出電流范圍：0~10.5A

電壓設定精度：±(0.01% of reading + 10mV)（25±5℃）

電流設定精度：±(0.1% of reading + 10mA)（25±5℃）

電壓紋波噪聲：≤50mVpp

電流紋波噪聲：≤15mArms

動態響應：恢復時間≤5ms；空載上升時間≤300ms，滿載上升時間≤1s

顯示方式：5 位數字電壓、電流獨立顯示

通訊接口：標配 RS232、RS485，支持 SCPI 指令集、MODBUS-RTU 協議

存儲功能：內置 300 組數據存儲調用

保護功能：過載保護、極性接反保護、過壓保護、過流保護、過溫保護

供電電源：AC 176V\264V（滿載），47Hz\63Hz

3.2 風力發電機組及拖動單元

3.2.1 單元功能

本單元包含兩臺不同規格真實風力發電機，搭配變頻拖動系統，可模擬不同風速下的風電輸出特性，無需依賴自然風場即可開展風電原理、發電特性、控制策略等實訓。1kW 機組對標工業小型風電真機，用于系統級集成實驗；200W 小型機組用于基礎結構認知、原理演示實驗；變頻拖動單元可精準模擬微風、額定風、強風等多工況風速，保障實驗條件可控可重復。

3.2.2 詳細技術參數

（1）1kW 水平軸風力發電機

額定功率：1kW

最大功率：1.2kW

額定電壓：48V

啟動風速：2.5m/s

額定風速：18m/s

最大風速：45m/s

風輪直徑：2.0m

葉片數量：3 片

葉片材質：鋁合金

發電機類型：三相交流永磁同步發電機

保護功能：風機自我轉速保護、電磁制動

工作溫度：-40℃~80℃

（2）200W 小型風力發電機

額定功率：200W

最大功率：220W

額定電壓：0-20V

啟動風速：2.5m/s

額定風速：18m/s

最大風速：45m/s

風輪直徑：0.75m

葉片數量：4 片

葉片材質：PC

發電機類型：三相交流永磁同步發電機

（3）變頻拖動系統

拖動電機：額定功率 750W，額定電壓 AC220V，額定頻率 50Hz

變頻器：額定功率 1.5kW；輸入單相 180-265V/50Hz；輸出三相 220V，輸出頻率 0-150Hz

控制方式：SPWM 脈寬調制，磁通矢量控制

通訊協議：內置 Modbus-RTU 協議

功能特性：1Hz 時 150% 轉矩輸出，內置制動晶體管，帶安全停止功能

3.3 風力發電控制器

3.3.1 單元功能

本單元為風力發電系統的核心控制設備，專為離網風電儲能系統設計，可實現風電整流、MPPT 最大功率追蹤充電、風機保護、蓄電池充放電管理等功能。一方面將風電調壓后按電池特性曲線充電，另一方面在風電不足時調度電池補能，同時具備風機側、電池側多重保護機制。可用于風電充電控制、MPPT 算法驗證、保護原理、故障排查等實訓項目。

3.3.2 詳細技術參數

蓄電池電壓：48VDC

風機功率：1kW~3kW

靜態功耗：≤3W

風機最大接入電壓：180V

風機充電方式：PWM升降壓一體

卸載裝置：內置電阻卸載 / 外置電阻卸載

卸載控制方式：限轉速、限電壓、限電流、PWM 脈寬調制

蓄電池保護參數：欠壓保護 40.8V，欠壓返回 46.5V；過壓保護 58.8V，過壓返回 52.8V；浮充電壓 54.0V

顯示方式：LCD 液晶屏

顯示內容：蓄電池電壓 / 電流 / 電量、系統狀態、發電量、故障代碼、風機電壓 / 電流 / 轉速 / 功率

控制功能：風機充電開關、手動剎車、蓄電池智能限流

保護功能：蓄電池側過壓 / 欠壓 / 防反接 / 外部開關保護；風機側過轉速 / 過電壓 / 過電流保護

通訊接口：RS485

工作溫濕度：-20℃\+55℃ / 35%\85% RH（無凝露）

3.4 儲能蓄電池單元

3.4.1 單元功能

本單元為系統的能量存儲核心，采用磷酸鐵鋰儲能電池組，用于平抑風光發電功率波動、存儲富余電能、保障離網工況下的持續供電。電池內置智能 BMS 管理系統，可實現充放電精準管控與多重安全保護。可開展電池充放電特性測試、BMS 管理原理、儲能能量調度、電池運維等實訓項目。

3.4.2 詳細技術參數

電池類型：磷酸鐵鋰（LiFePO4）

標稱能量：5kWh

標稱容量：100Ah

標稱電壓：51.2V

工作電壓范圍：44.8V~57.6V

最大連續充放電電流：60A

峰值充放電電流：100A

最大充放電功率：5120W

放電深度（DOD）：≥95%

循環壽命：≥5000 次

保護配置：內置智能 BMS、斷路器、保險絲三重保護

安全配置：配備氣溶膠滅火系統

通訊方式：標配 RS485/CAN，內置 WiFi 遠程監控

擴展能力：最多支持 15 臺并聯，最大擴容至 76kWh

防護等級：IP21

安裝方式：壁掛式

工作溫度：充電 0℃~55℃；放電 - 20℃~55℃

產品尺寸：610×390×170mm

產品重量：45kg

3.5 4200mL PEM 電解制氫單元

3.5.1 單元功能

本單元采用 PEM 質子交換膜純水電解技術，可將電能轉化為氫能，實現 “電 - 氫" 能量轉換，是風光氫綜合系統的氫能制備環節。單元覆蓋電解產氣、氣液分離、水質凈化、供電驅動、水路循環全流程，可開展電解水制氫原理、PEM 電解槽結構、制氫工藝操作、水質凈化維護等實訓項目。

3.5.2 詳細技術參數

（1）PEM 電解槽

額定工作參數：80A-21V

額定產氫量：4200mL

核心技術：質子交換膜純水電解，采用 NAFION 質子交換膜電極

結構材質：鋁合金外端板、特氟龍絕緣、食品級硅膠密封、鈦材料配件

（2）配套部件

水氣分離器：采用高效分離氫氣中液態水滴，提升產氣純度

樹脂濾芯：填充量 80g，吸附過濾水中金屬離子與雜質，耐溫 80℃

恒流電源：輸出規格 80A-21V，恒流輸出，內置過壓過流保護

循環水泵：供電電壓 12V，提供水路循環動力，兼顧電解槽冷卻與補水

3.6 光伏儲能并離網逆變器

3.6.1 單元功能

本單元為系統核心能量變換與調度設備，集成光伏 MPPT 充電、電池雙向充放電、并網逆變、離網穩壓、并離網無縫切換五大功能，可實現光伏、儲能、電網、負載之間的能量雙向流動。支持市電優先、光伏優先、電池優先多種運行模式，可開展逆變原理、并離網切換、能量調度策略、電能質量分析等實訓項目。

3.6.2 詳細技術參數

額定功率：10.3kW

直流側額定電壓：44VDC（默認）

交流側額定電壓：220VAC/230VAC/240VAC

電壓適應范圍：165VAC\280VAC，支持 120VAC\280VAC 檔位設置

額定頻率：50Hz/60Hz

頻率適應范圍：45Hz\55Hz（50Hz 制式）、55Hz\65Hz（60Hz 制式）

輸出波形：純正弦波

額定功率因數：＞0.98（額定功率）

峰值轉換效率：94%

并離網切換時間：≤2s

人機交互：LCD+LED 顯示屏

散熱方式：智能風扇控制

通訊接口：標配 RS485；可選配 WiFi/GPRS 手機 APP 監控

防護等級：IP20

安裝形式：壁掛式

工作溫度：-10℃~50℃

運行噪音：≤55dB

保護機制：過壓 / 欠壓 / 過流 / 短路 / 防孤島 / 過溫保護；＞90℃自動關閉逆變及充電

3.7 空氣源熱泵系統

3.7.1 單元功能

本單元為系統的熱能轉換終端，采用全直流變頻空氣源熱泵，集采暖、制冷雙功能于一體，可實現電能向冷熱能的高效轉換，用于展示新能源電力的終端消納場景。系統配套循環水泵、緩沖水箱、盤管風機，可直接模擬建筑冷暖供能場景，開展熱泵原理、能效測試、冷暖系統集成等實訓項目。

3.7.2 詳細技術參數

（1）熱泵主機

額定制熱量（A7℃/ 出水 45℃）：18.46kW，COP 3.52

名義制熱量（A-12℃/ 出水 41℃）：13.12kW，COP 2.56

低溫制熱量（A-20℃/ 出水 41℃）：10.66kW，COP 2.18

全年綜合性能系數 APF：3.48

額定制冷量（A35℃/ 出水 7℃）：12.31kW，EER 3.27

額定電壓 / 頻率：380V 3N～50Hz

制冷劑 / 充注量：R32/2500g

使用環溫：-36℃~43℃

防水等級：IPX4

防觸電保護：I 類

進出水口：DN25

運行噪音：≤65dB (A)

外形尺寸：1000×390×1390mm

（2）系統配套

循環水泵：3 臺 220V 循環水泵，分別對應采暖、制冷、緩沖回路

緩沖水箱：2 臺 100L 閉式冷熱水箱，穩定出水溫度，減少機組啟停

室內末端：2 臺盤管式風機，實現室內冷暖送風

3.8 數據顯示與物聯網監控終端

3.8.1 單元作用

本單元為整套實訓平臺的數據可視化與集中監控核心，集成工業級 PLC 控制器、MCGS 物聯網組態顯示屏與 55 英寸大屏顯示終端，通過工業通訊網絡采集風光發電、儲能、制氫、逆變、熱泵全系統運行數據，以物聯網架構實現數據匯總、處理與大屏可視化投放。單元可實時展示各模塊運行參數、狀態曲線、故障告警、能量流向，大幅提升系統整體可觀性，方便班級集體教學觀摩、實訓過程演示、系統運行狀態集中監控，幫助學生直觀理解新能源多能系統的整體運行邏輯與數據關聯。 

3.8.2 詳細技術參數

（1）S7-200 SMART SR40 PLC 控制器

設備型號：S7-200 SMART SR40

控制類型：繼電器輸出型 CPU 模塊

IO 點數：24 點數字量輸入，16 點數字量輸出

存儲能力：內置程序存儲空間與數據存儲空間，支持梯形圖、功能塊圖標準編程

通訊接口：集成以太網口、RS485 接口，支持 Modbus-RTU、S7 通訊協議

功能定位：負責全系統數據采集、邏輯控制、數據轉發，對接各功能單元控制器，實現多設備協同調度與全系統數據匯總

（2）MCGS 物聯網顯示屏

設備類型：工業級嵌入式組態觸摸屏

通訊能力：支持物聯網數據上傳，標配 RS485、以太網雙通訊接口

功能配置：支持自定義組態畫面編輯、實時數據顯示、運行趨勢曲線繪制、故障報警記錄、歷史數據存儲查詢

交互特性：全觸控操作，可一鍵切換各單元監控界面，支持運行參數設置與設備控制

對接能力：可直接對接 PLC 及各單元控制器，實現全系統數據集成展示與聯動控制

（3）55 英寸大屏顯示終端

屏幕規格：55 英寸高清工業顯示大屏

硬件配置：Intel Core i5-4650 處理器，預裝 Windows 10 操作系統

顯示功能：系統所有運行數據以物聯網形式投放在大屏上，支持分屏展示系統總覽、風光發電參數、儲能狀態、制氫工況、熱泵運行數據、能量流向示意圖

展示效果：畫面清晰可視距離遠，適配實訓室集體教學觀摩場景

連接方式：通過以太網對接 PLC 與組態系統，運行數據實時同步更新

四、可開展實訓實驗項目

實驗 1：光伏輸出特性模擬與測試實驗

通過太陽能電池模擬器設定不同光照、溫度對應的輸出特性，測試光伏 I-V、P-V 曲線，分析環境參數對光伏發電功率的影響規律，掌握光伏組件輸出特性測試方法，理解光伏發電基本原理。

實驗 2：風力發電機結構與發電特性實驗

開展風力發電機整機結構認知、核心部件拆解觀察實訓；通過變頻拖動系統模擬不同風速工況，測試風機輸出電壓、電流、功率隨轉速的變化規律，掌握風力發電機運行特性與發電原理。

實驗 3：風力發電 MPPT 充電控制實驗

搭建風電 - 儲能充電系統，利用風力控制器開展 MPPT 最大功率追蹤充電實訓，對比不同風速下固定電壓充電與 MPPT 充電的效率差異，驗證 MPPT 算法的提升效果，掌握風電充電控制核心原理。

實驗 4：儲能蓄電池充放電與 BMS 管理實驗

開展磷酸鐵鋰電池恒流充電、恒壓充電、浮充全流程測試，測試不同放電倍率下的輸出特性；學習 BMS 系統參數查看、狀態監控、保護邏輯，掌握儲能電池充放電特性與安全管理機制。

實驗 5：PEM 電解水制氫工藝實驗

開展 PEM 電解槽結構認知、制氫系統管路連接、純水電解制氫操作實訓，觀察氣水分離、水質凈化工作過程，測試不同電流下的產氫速率，掌握 PEM 純水電解制氫的工作原理與工藝流程。

實驗 6：光伏儲能并離網切換實驗

操作逆變器完成并網、離網模式切換，測試切換過程中電壓、頻率、功率的動態變化，驗證≤2s 無縫切換特性；對比兩種模式下的運行邏輯與適用場景，掌握并離網系統核心控制原理。

實驗 7：風光互補發電系統集成實驗

將風力發電、光伏發電單元聯動接入儲能系統，搭建風光互補離網供電系統，模擬不同風光組合工況，測試系統供電穩定性，驗證多能互補的供電優勢，掌握分布式風光系統集成方法。

實驗 8：空氣源熱泵運行與能效測試實驗

開展熱泵制熱、制冷模式運行操作，測試不同環境溫度、出水溫度下的輸入功率與輸出功率，計算 COP、EER 能效指標，理解空氣源熱泵節能原理與低溫運行特性。

實驗 9：風光氫儲系統能量調度實驗

搭建完整風光氫儲多能系統，設置市電優先、光伏優先、電池優先不同調度策略，測試各工況下的能量流向與運行效率，掌握多能互補系統能量管理方法與調度邏輯。

實驗 10：新能源系統故障模擬與排查實驗

通過各單元保護功能與故障模擬裝置，模擬光伏過壓、風機超速、電池欠壓、逆變器孤島、電網斷電等典型故障，觀察故障現象、讀取故障代碼，學習故障原因分析與排查方法，培養系統運維實操能力。