一、 綜述
本示范項目應用于山東省東營市明潭公園，根據(jù)東營地區(qū)的年均風力資源密度，年均光照量，待處理水體水質，實施地點的自然環(huán)境，綜合考慮水處理，節(jié)能，成本，園林景觀等多方面的因素，設計以風光互補新能源發(fā)電系統(tǒng)作為系統(tǒng)的供電電源，以超級電容器、閥控密封鉛酸蓄電池等作為系統(tǒng)的儲能設備，以DSP28335作為系統(tǒng)的控制核心，以仿古水車作為系統(tǒng)的提水設備（提水至曝氣生物濾池進行水質處理）。通過此示范項目，研究東營市環(huán)流水系的水質保持措施，促進園林環(huán)境的科學性綜合可持續(xù)發(fā)展，同時將此項目做為東營市青少年了解認知新能源發(fā)電及儲能的一個培訓基地。
目前項目設計合同已簽訂并執(zhí)行。項目設計方案得到了東營市城市管理局的認可和好評。項目實施方面，我公司已中標并已簽訂項目實施合同，正在組織實施中。
一、 系統(tǒng)描述
1、DSP28335控制核心
28335型數(shù)字信號處理器是TI公司的一款TMS320C28X系列浮點DSP控制器。具有精度高，成本低， 功耗小，性能高，外設集成度高，數(shù)據(jù)以及程序存儲量大，A/D轉換更精確快速等優(yōu)點。
TMS320F28335具有150MHz的高速處理能力，具備32位浮點處理單元，6個DMA通道支持ADC、McBSP和 EMIF，有多達18路的PWM輸出，其中有6路為TI特有的更高精度的PWM輸出(HRPWM)，12位16通道ADC。得益于其浮點運算單元，用戶可快速編寫控制算法而無需在處理小數(shù)操作上耗費過多的時間和精力。28335與定點C28x控制器軟件兼容，從而簡化軟件開發(fā)， 縮短開發(fā)周期，降低開發(fā)成本。
DSP控制系統(tǒng)為園林水質凈化和新能源示范項目的控制系統(tǒng)的核心，通過對相應電壓，電流等數(shù)據(jù)的采集和計算，實現(xiàn)對系統(tǒng)總功率和負載功率的監(jiān)控以及蓄電池及超級電容的充放電的控制，同時實現(xiàn)風光發(fā)電，電池儲能，備用市電三種工作模式的切換，實現(xiàn)新能源的最大利用和最大節(jié)能。
2、 CAN總線通訊
系統(tǒng)中的各個設備和DSP等控制器之間通過CAN總線實現(xiàn)通訊，保證了實時性，可靠性。
CAN(Controller Area Network)通訊具有以下特點：
（1）CAN協(xié)議廢除了站地址編碼,而代之以對通信數(shù)據(jù)進行編碼,這可使不同的節(jié)點同時接收到相同的數(shù)據(jù),這些特點使得CAN總線構成的網(wǎng)絡各節(jié)點之間的數(shù)據(jù)通信實時性強,并且容易構成冗余結構,提高系統(tǒng)的可靠性和系統(tǒng)的靈活性。
（2）CAN節(jié)點在錯誤嚴重的情況下具有自動關閉輸出功能,以使總線上其他節(jié)點的操作不受影響。而且,CAN具有的完善的通信協(xié)議可由CAN控制器芯片及其接口芯片來實現(xiàn),從而大大降低系統(tǒng)開發(fā)難度,縮短了開發(fā)周期
（3）CAN總線具有通信速率高、容易實現(xiàn)、且性價比高等諸多特點，是一種已形成國際標準的現(xiàn)場總線。
（4）CAN總線廣泛應用于自動控制、航空航天、航海、過程工業(yè)、機械工業(yè)、紡織機械、農(nóng)用機械、機器人、數(shù)控機床、醫(yī)療器械及傳感器等領域發(fā)展，是最有發(fā)展前途的現(xiàn)場總線之一。
3、 風光互補復合發(fā)電系統(tǒng)
我公司綜合研究了東營市的自然氣候條件，以及負載的不同工作狀態(tài)，對風光互補發(fā)電系統(tǒng)進行了配置和功率選擇。
（1）風機
在風機的選擇上，我公司搭配使用了10KW,5KW等30m塔桿的傳統(tǒng)小型風力發(fā)電機組，保證在高空、風速足夠的條件下，使得發(fā)電機組的輸出功率盡量能滿足系統(tǒng)的應用要求。同時，我公司還選擇我們自主研發(fā)的濃縮風能型風力發(fā)電機，該機將稀薄的風能經(jīng)濃縮風能裝置加速、整流和均勻化后驅動葉輪旋轉發(fā)電，從而提高了風能的能流密度，降低了自然風的湍流度，改善了風能的不穩(wěn)定等弱點，提高了風能品質，并且具備以下特性：
－－-單機輸出功率大
－－-切入風速低
－－-噪聲低
－－-運行安全性高
－－-迎風向導性好
－－-機組使用壽命長
（2）光伏太陽能電池板
在光伏太陽能組件的選擇上，我公司設計并選擇用235W的太陽能光伏組件，20塊為一組進行串聯(lián)，組成一個電池方陣，直流電壓輸出600V，經(jīng)過逆變，輸出交流三相380V，為負載供電。
（3）母線結構
直流母線系統(tǒng)結構簡單，適用范圍廣，但是系統(tǒng)容錯率低，能量浪費比較嚴重，因此，交流母線系統(tǒng)是更佳的選擇。交流母線系統(tǒng)背靠大電網(wǎng)，在風光充足，儲能滿能量的狀態(tài)下，可以用于給同一變壓器下的其他負載供電，并且，采用交流母線系統(tǒng)，能量浪費比較少，更符合我們節(jié)能環(huán)保的要求。
4、復合儲能
復合儲能是國家目前研究的一項重點內(nèi)容，中科院電工所在北京延慶地區(qū)正在籌劃建設一個多發(fā)電方式，多儲能配合使用的示范項目，國家主席胡錦濤曾親臨現(xiàn)場進行考察并給予表揚。因此，我公司特將復合儲能引入此系統(tǒng)，以推進公司在復合儲能領域的技術研究及應用。
在可再生能源微電網(wǎng)中配置互補儲能系統(tǒng)，如包括蓄電池儲能單元與超級電容器儲能單元等，以充分發(fā)揮功率型儲能與能量型儲能的互補優(yōu)勢，實現(xiàn)系統(tǒng)整體技術經(jīng)濟性的提高?；パa儲能系統(tǒng)在容量配置、運行控制和能量管理上要與各儲能單元的性能特點相匹配，并適應微電網(wǎng)并網(wǎng)運行、離網(wǎng)運行等不同運行模式對儲能系統(tǒng)的需求。
為了使儲能系統(tǒng)的設計更加精確合理，我公司聘請中科院電工所負責延慶儲能示范項目的唐西勝博士作為本項目的能量管理系統(tǒng)顧問，經(jīng)唐博士指導，最終決定，采用超級電容、閥控鉛酸蓄電池的混合儲能方式，此外，作為示范項目，考慮在項目中實現(xiàn)飛輪儲能的應用。儲能方式介紹：
①蓄電池儲能是目前最成熟、最可靠的儲能技術。鉛酸電池具有技術成熟, 可制成大容量存儲系統(tǒng), 單位能量成本和系統(tǒng)成本低,安全可靠和再利用性好等特點,也是目前最實用的儲能系統(tǒng),已在小型風力發(fā)電、光伏發(fā)電系統(tǒng)以及中小型分布式發(fā)電系統(tǒng)中獲得廣泛應用。
②超級電容器的電容量很大，功率密度高，使用壽命長，效率高，在維持電壓穩(wěn)定、抑制電壓波動與閃變、抑制電壓下跌和瞬時斷電供電等方面發(fā)揮重要作用。超級電容器儲能系統(tǒng)的接入方式采用并聯(lián)的方式，即并聯(lián)在配電網(wǎng)系統(tǒng)和負荷之間。一旦出現(xiàn)電壓的異常變化，超級電容器可以通過迅速釋放能量和儲存能量的方式來消除電壓異常變化對整個電網(wǎng)系統(tǒng)及負荷的影響。電網(wǎng)系統(tǒng)通過整流器和逆變器來實現(xiàn)與超級電容器儲能系統(tǒng)的連接，可見，超級電容器儲能系統(tǒng)能大幅優(yōu)化電能的暫態(tài)響應性能。
③飛輪儲能器中沒有任何化學活性物質,也沒有任何化學反應發(fā)生。旋轉時的飛輪是純粹的機械運動。飛輪儲能具有效率高、建設周期短、壽命長、高儲能、充放電快捷、充放電次數(shù)無限以及無污染等有點。適用于電網(wǎng)調(diào)頻和電能質量保障。在此系統(tǒng)中，飛輪儲能不承擔主要的儲能任務。
三、系統(tǒng)的創(chuàng)新性、先進性
本系統(tǒng)的創(chuàng)新性、先進性集中主要有以下幾點：
1、DSP28335作為TI公司最新推出的數(shù)字處理芯片，無論是在處理速度、處理精度還是能耗方面，都達到了世界一流水準。
2、風光互補發(fā)電作為國家目前重點推動的節(jié)能環(huán)保發(fā)電方式，正在為越來越多的政府部門和企業(yè)所認可、接納。
3、多種儲能方式的配合使用是儲能方面主要的研究方向，能更精確的滿足用戶對儲能的要求。
4、風光互補系統(tǒng)和曝氣生物濾池的結合，是兩種節(jié)能環(huán)保系統(tǒng)的結合，為高能耗的產(chǎn)業(yè)提供了一種新的無污染的解決思路。
四、北京中能清源科技有限公司簡介
2010年3月26日注冊在北京，由九名電力傳動與控制領域內(nèi)資深的行業(yè)技術專家、高級經(jīng)理等共同發(fā)起和組建的股份制公司；2011年1月清華大學企業(yè)集團參股。將在蘇州設立子公司，立足長三角的優(yōu)勢發(fā)展企業(yè)。
在電力電子產(chǎn)業(yè)領域，致力于新能源生產(chǎn)、應用接入的核心技術和設備（如逆變器、變流器、變頻器、變換器、電動汽車充電站，系統(tǒng)發(fā)電預報預測軟件等）的研發(fā)、制造、銷售和服務。結合風力發(fā)電、光伏發(fā)電等新能源開發(fā)及電動汽車充電、分布式電網(wǎng)、高效儲能等領域的核心技術和設備的研制者和供應商。
自主研發(fā)2MW雙饋式風電變流器，處于產(chǎn)品化階段；太陽能發(fā)電的光伏逆變器55KW至110KW的并聯(lián)技術，預研工作完成，樣機開發(fā)中。
奉行“知行合一”的團隊文化，打造專業(yè)、高效、創(chuàng)新的工程師團隊，預計3-5年打造3-5億元的規(guī)模企業(yè)，走向國際市場。
