一、系統(tǒng)簡介
制儲氫及氫氧燃料電池發(fā)電創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)是氫能產(chǎn)業(yè)鏈中的制氫、氫氣儲存、氫能管理利用這幾個關(guān)鍵環(huán)節(jié)的有機(jī)組合和展現(xiàn)。制氫的能源采用清潔的光伏發(fā)電，這不僅解決了部分光伏發(fā)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(chǎn)氫流量測量等幾個部分組成，可監(jiān)測產(chǎn)氫流量、電解裝置輸入的電功率等參數(shù)。
儲氫系統(tǒng)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(tǒng)可監(jiān)測儲氫壓力、溫度，并可智能化設(shè)定和控制儲氫壓力上下限。
上述過程，光伏發(fā)電經(jīng)過DC/DC變流，經(jīng)直流母線儲存于蓄電池組中（蓄電池僅做穩(wěn)定調(diào)控功能），然后蓄電池經(jīng)DC/AC逆變成交流電，給電解裝置供電以產(chǎn)生氫氣，氫氣儲存在儲氫系統(tǒng)中，需要時供給氫氧燃料電池裝置，產(chǎn)生電能，電池堆反應(yīng)后的尾氣進(jìn)入尾氣分析裝置，可進(jìn)行氣體成分分析。
制儲氫及氫氧燃料電池發(fā)電創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)表面繪制了制儲氫原理結(jié)構(gòu)，各測試節(jié)點(diǎn)原理清晰直觀，采用安全接插座，操作安全。
制儲氫及氫氧燃料電池發(fā)電創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)內(nèi)置了模擬氫氣泄露的仿真系統(tǒng)，可進(jìn)一步模擬貼近真實(shí)的工業(yè)現(xiàn)場氣體泄露情況。
制儲氫及氫氧燃料電池發(fā)電創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)還內(nèi)置了氫能管理軟件，通過本系統(tǒng)還可以進(jìn)一步對工業(yè)組態(tài)軟件和可編程邏輯控制器在氫產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用做進(jìn)深入的學(xué)習(xí)和延伸。制氫、儲氫、氫能利用過程的各項(xiàng)數(shù)據(jù)可通過上位機(jī)軟件實(shí)時監(jiān)測和記錄。通過該系統(tǒng)所驗(yàn)證的方法原理、工藝標(biāo)準(zhǔn)可直接或稍加改動后移植到應(yīng)用現(xiàn)場。大大提高氫氣利用領(lǐng)域的安全性和數(shù)據(jù)可驗(yàn)證性。

二、主要單元參數(shù)
2.1光伏組件
 輸出功率：100W；
 開路電壓：23.5V；
 工作電壓：17.9V；
短路電流：6.78A；
 工作電流：5.57A；

2.2光伏控制裝置
 額定系統(tǒng)電壓：24V；
 空載損耗：≤1.2W；
 光伏最大輸入電壓：150V；
 最大充電電流：30A；
 轉(zhuǎn)換效率：≤98%；
 MPPT追蹤效率：>99%；
 保護(hù)功能：接反保護(hù)，欠壓保護(hù)，過壓保護(hù)，過充保護(hù)，過載保護(hù)，短路保護(hù)，反充保護(hù)等；

2.3穩(wěn)壓逆變系統(tǒng)
 電池類型：鉛酸免維護(hù)；
 電池容量：12V45AH；(用2節(jié)55AH代替)  227*137*207mm
 電池連接方式：串聯(lián)；
 電池保護(hù)：末端接保險絲；

2.4離網(wǎng)逆變器
 額定輸出容量：1000VA；1500W逆變外加1000VA隔離變壓器
 額定輸入電壓：DC24V；
 輸入電壓保護(hù)：DC34V；
 輸入電壓恢復(fù)：DC33V；
 輸入欠壓保護(hù)：DC21.6V；
 輸入欠壓恢復(fù)：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(tài)響應(yīng)：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(qiáng)度：1500VAC,1分鐘；
 逆變器結(jié)構(gòu)：工頻隔離；
 設(shè)備保護(hù)：逆變器輸入過壓保護(hù)、蓄電池過放電保護(hù)、蓄電池反接保護(hù)、輸出過載保護(hù)、輸出短路保護(hù)、過熱保護(hù)等；
 工作溫度：-25℃～60℃；

2.5電解制氫系統(tǒng)
 輸入220V/50Hz，120W，AK-H500
 氫氣發(fā)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(dá)160W；

2.6 氫緩沖穩(wěn)定系統(tǒng)（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(wěn)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；
獨(dú)特的氫能管理系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)自動監(jiān)測管理氫氣壓力，氫氣輸出，氫氣關(guān)斷等，增強(qiáng)氫氣使用的安全性和提高氫氣使用的效率。

2.7氫氣泄露仿真系統(tǒng)
 系統(tǒng)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(jī)設(shè)定組合不低于9種；
 包括點(diǎn)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(shù)：24片；
 反應(yīng)物質(zhì)：氫氣、空氣；
 供氫品質(zhì)：干燥，純度99.99%；
 供氫壓力：5.8-6.5psi；
 供氫流量：滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)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(huán)境溫度：5-35℃；
 電堆工作溫度：<65℃；

2.8自動控制及監(jiān)測系統(tǒng)
   環(huán)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(jiān)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；

2.9人機(jī)界面
1）內(nèi)置氫能管理軟件現(xiàn)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(nèi)存：128M；
   串行接口：RS232/RS485；
   供電電壓：24±20%VDC；
   自動控制系統(tǒng)：
2）主控模塊
   AC220V/50HZ輸入；
  14數(shù)字量輸入，10數(shù)量輸出；
  支持TCP/IP標(biāo)準(zhǔn)通信方式，可實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)算和復(fù)雜邏輯控制；
3）仿真軟件
    基于Unity3D軟件，使用C#語言進(jìn)行開發(fā)，采用My Sql作為后臺數(shù)據(jù)庫，通過FTP協(xié)議與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行通信。軟件使用者通過使用光伏、風(fēng)力、地?zé)帷⑸镔|(zhì)4種能源設(shè)計多能互補(bǔ)方案，完成區(qū)域能源的供能結(jié)構(gòu)改造方案設(shè)計，并結(jié)合區(qū)域的氣候數(shù)據(jù)，模擬區(qū)域內(nèi)實(shí)時能耗與供能數(shù)據(jù)，從而優(yōu)化出合理的能源結(jié)構(gòu)。
  用戶管理功能：
注冊：支持學(xué)生或教師按照學(xué)校名稱和手機(jī)號碼注冊用戶
登錄：支持學(xué)生或教師根據(jù)手機(jī)號碼或用戶名登錄系統(tǒng)。
找回密碼：支持學(xué)生或教師根據(jù)手機(jī)號碼找回密碼
權(quán)限管理：支持主用戶添加或刪除子用戶
用戶信息管理：支持用戶信息查看，包括用戶名、學(xué)校、真實(shí)姓名、學(xué)號、上級用戶等
異地登錄：同一個賬號24小時內(nèi)只能在同一臺電腦上登錄，無法在其他電腦上登錄。
   氣象數(shù)據(jù)庫
支持查看全國超過32個城市的模擬地圖氣候數(shù)據(jù)。支持查看2013-2016年的精確到天的模擬地圖氣候數(shù)據(jù)，可自由設(shè)置日期進(jìn)行查看。每個城市的氣候數(shù)據(jù)均可查看：平均氣溫、最高最低氣溫、濕度、降水量、輻照量、氣壓、風(fēng)速、土地濕度攝氏度等。
   3D地圖功能
支持教師通過3D地圖上的模擬能耗布置相應(yīng)學(xué)習(xí)任務(wù)，同時可以修改多種參數(shù)以最大化的適應(yīng)不同實(shí)際情況，最后可以根據(jù)學(xué)生完成情況進(jìn)行相應(yīng)的評分。
根據(jù)項(xiàng)目及學(xué)習(xí)任務(wù)需要規(guī)劃設(shè)計的區(qū)域面積大小，選擇對應(yīng)面積以及地形相似度高的區(qū)域，并定期更新可用的區(qū)域3d地圖、加載在3D地圖上的是真實(shí)的地形地貌，包含設(shè)計成虛擬的地形地貌、3D地圖模型、山川、河流與樹木；
支持修改光伏發(fā)電的相關(guān)評分參數(shù)：整機(jī)效率、最佳傾角、除組件和逆變器以外的其他成本參數(shù)等。
支持修改風(fēng)力發(fā)電的相關(guān)評分參數(shù)：整機(jī)效率、風(fēng)力波動（自定義風(fēng)速的每小時波動數(shù)據(jù)以體現(xiàn)出風(fēng)力發(fā)電機(jī)組隨著每小時風(fēng)速數(shù)據(jù)的變化，發(fā)電量在1天24小時內(nèi)隨機(jī)波動的特點(diǎn)；）
支持修改地?zé)崮艿南嚓P(guān)評分參數(shù)：換熱能力、熱協(xié)調(diào)參數(shù)、成本單價
支持修改生物質(zhì)能的相關(guān)評分參數(shù)：生物質(zhì)年供應(yīng)、整機(jī)效率、生物質(zhì)殘余物平均能源折算系數(shù)、生物質(zhì)平均谷草比系數(shù)、生物質(zhì)殘余物能源利用可獲得系數(shù)、建設(shè)成本、燃料成本、運(yùn)維成本等。同時可自動根據(jù)公司計算得出每年最大可建設(shè)的電站功率作為評分準(zhǔn)則。
（最大生物質(zhì)電站功率=年供應(yīng)量*1000*平均能源折算系數(shù)*谷草比系數(shù)*殘余物能源利用可獲得系數(shù)/ 3600/365/24）
設(shè)計區(qū)域內(nèi)的5種用能建筑模型（底層住宅、交通樞紐、酒店、小高層、寫字樓），通過設(shè)置每個建筑模型的最大功率、制冷制熱能耗占比、每小時實(shí)際用電系數(shù)、日能耗時長，可以獲得區(qū)域內(nèi)建筑每小時、每天、全年的耗電情況以及制冷制熱能耗需求；
可選擇全國任意地區(qū)（精確城市）、任意氣候時段作為區(qū)域能源模擬的目標(biāo)區(qū)域，通過對比數(shù)據(jù)庫可以得出當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度、光伏組件全年最高、最低工作溫度，并可以自動計算最大、最小電壓、最大開路電壓、最大直流電流等數(shù)據(jù)，可以自行比較同一模型不同規(guī)劃方案的優(yōu)劣，通過比較傾角偏差、組件逆變器功率比、間距誤差、逆變器數(shù)量、生物質(zhì)電站容量、淺層地?zé)崛萘?、風(fēng)力電站布局、外部電力輸入、外部電力波動、建設(shè)總成本等，可以對同一模型下的方案進(jìn)行自動評分
命名：教師可以自行命名模型的名字
刪除：教師可以對模型進(jìn)行刪除操作
2.10尾氣分析系統(tǒng)
   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；
2.11上位機(jī)單元（內(nèi)置氫能管理軟件上位機(jī)端）
   CPU：IntelCore i5；
   內(nèi)存：DDR3 8G；
   硬盤：7200轉(zhuǎn)/1TB；
   顯卡：Intel HD Graphic；
   屏幕：22英寸高清顯示器（1920*1080）。
2.12柜體材質(zhì)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(shè)計，結(jié)構(gòu)美觀新穎，方便操作和數(shù)據(jù)讀取。
三、可完成課題項(xiàng)目
  光伏發(fā)電氫儲能系統(tǒng)的原理組成
  燃料電池控制系統(tǒng)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(huán)境改變對電堆性能的影響
  電解制氫效率測量實(shí)驗(yàn)
  電解制氫流量計量控制實(shí)驗(yàn)
  氫儲能系統(tǒng)參數(shù)測量和控制
  電堆輸出和尾氣分析實(shí)驗(yàn)
  人機(jī)界面設(shè)計和通訊控制