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2023年5月22日

太陽能光熱、光伏一體化教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

SBT-JXA-2B太陽能光熱光伏一體化教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

太陽能光伏光熱一體化組件主要由光伏與光熱兩個(gè)部分組成。光伏部分采用技術(shù)成熟的太陽能光伏面板，通過控制系統(tǒng)為建筑提供所需電能，主要包括光伏電池、并網(wǎng)逆變器和控制器等構(gòu)件。光熱部分主要為集熱器，將太陽能轉(zhuǎn)換為熱能，同時(shí)使用熱循環(huán)機(jī)制，冷卻太陽電池，提高光電轉(zhuǎn)換效率，更高效地利用太陽熱能。

一、系統(tǒng)特點(diǎn)

1.新穎性：以前沿技術(shù)為導(dǎo)向，與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合。

2.開放性：開放式設(shè)計(jì)，用戶可以利用裝置資源進(jìn)行二次設(shè)計(jì)。

3.實(shí)用性：采用準(zhǔn)實(shí)物設(shè)計(jì)。

二、實(shí)驗(yàn)臺(tái)的組成

1.太陽能系統(tǒng)：太陽能真空管式集熱器、蓄熱水箱

2.太陽能系統(tǒng)：太陽能平板式集熱器、蓄熱水箱

3.光伏系統(tǒng)：平板式集熱器帶光伏發(fā)電單元、并網(wǎng)模塊

4.實(shí)驗(yàn)控制系統(tǒng)操作臺(tái)

5.熱水系統(tǒng)：水龍頭

6.太陽能集熱性能測試系統(tǒng)

7.配套管件

三、實(shí)驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)圖

1.太陽能光熱系統(tǒng)

2.太陽能光熱＋生活熱水

四、實(shí)驗(yàn)臺(tái)的主要功能

1.掌握太陽能系統(tǒng)的基本原理，使學(xué)生理解各個(gè)部件的用途。

2.太陽能熱水系統(tǒng)、太陽能＋熱水系統(tǒng)、光熱+光伏系統(tǒng)。

3.分析當(dāng)?shù)厝瓴煌氖彝鈼l件下，利用太陽能制備生活熱水、太陽能供暖和太陽能光伏發(fā)電的可行性和經(jīng)濟(jì)性，掌握其基本規(guī)律，為進(jìn)一步地深入研究、應(yīng)用積累實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

4.對(duì)在相同的熱負(fù)荷條件下，調(diào)整太陽能集熱器面積、蓄熱水箱容積，找出最佳的太陽能地板輻射采暖太陽能集熱器面積、蓄熱水箱容積的配比。

5.根據(jù)進(jìn)出口溫度不同，分析全年熱泵系統(tǒng)的COP，確定太陽能＋水源熱泵空調(diào)冷熱源系統(tǒng)比例。

五、太陽能集熱器性能測試系統(tǒng)

該測試儀是滿足國標(biāo)GB/T20095-2006要求的一款熱水檢測儀系統(tǒng)，產(chǎn)品還可以長期工作于熱水工程中，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行在線監(jiān)測，隨時(shí)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的熱性能進(jìn)行診斷和報(bào)警，并提供運(yùn)行數(shù)據(jù)。

5.1、產(chǎn)品測試范圍

5.1.1 家用太陽能管式熱水器

5.1.2 家用太陽能平板式熱水器

5.1.3 太陽能熱水工程

5.1.4 太陽能光伏發(fā)電工程

5.2、產(chǎn)品運(yùn)行環(huán)境

5.2.1 環(huán)境溫度 -40℃～60℃

5.2.2 相對(duì)濕度 ≤90%

5.2.3 適用電源 220V（±10%），50Hz(±2%),或無電源地區(qū)

5.3、技術(shù)指標(biāo)及特點(diǎn)

太陽輻射	A.通道數(shù):2通道（總輻射） B.測量范圍:0～2000W/m2 C.測量精度:小于5% D.顯示分辨率:1 W/m2 E.顯示內(nèi)容:瞬時(shí)值，小時(shí)累計(jì)量，日累計(jì)量等
水箱溫度	A.通道數(shù):3路 B.測量范圍:-20～150℃ C.測量精度:±0.2℃ D.顯示分辨率：0.1℃,不銹鋼封裝,￠4*40mm,全密封,防腐,放水
環(huán)境溫度	A.通道數(shù):1路 B.測量范圍:-40～70℃ C.測量精度:±0.2℃ D.顯示分辨率：0.1℃,不銹鋼封裝,￠4*40mm,全密封,防腐,放水，帶防輻射罩
進(jìn)出水流量	A.通道數(shù):2路 B.測量范圍:0.2～1.2(立方米/小時(shí)) C.耐水溫：0---120度 D.測量精度: ＜0.5%
環(huán)境風(fēng)速	A.通道數(shù):1路B.測量范圍:0～70米/秒 C.測量精度:±0.3米/秒
光伏發(fā)電	同等條件下適時(shí)的光伏并網(wǎng)發(fā)電參數(shù)：電壓、電流、功率、KWh

5.3.1 標(biāo)準(zhǔn)RS232接口與管理微機(jī)有線連接（增加驅(qū)動(dòng)器通訊距離達(dá)200米），實(shí)時(shí)傳送采集數(shù)據(jù)，并可下載數(shù)據(jù)存入微機(jī)。

5.3.2 太陽熱水集熱性能測試系統(tǒng)管理軟件一套。此軟件支持（GB18708， GB/T19141，GB/T20095-2006太陽熱水系統(tǒng)性能評(píng)定規(guī)范）等國標(biāo)要求，自動(dòng)打印檢測報(bào)告，在windows2000以上環(huán)境即可運(yùn)行，實(shí)時(shí)顯示各路數(shù)據(jù)，檢測數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)（存儲(chǔ)時(shí)間可以設(shè)定），自動(dòng)繪制太陽能熱水系統(tǒng)的熱量與太陽輻照量的曲線圖，與打印機(jī)相連自動(dòng)打印，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式為EXCEL標(biāo)準(zhǔn)格式,可供其它軟件調(diào)用。

5.3.3 太陽熱水集熱性能測試系統(tǒng)采用高性能微處理器為主控CPU，大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，可連續(xù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采樣率高于0.5秒/通道，工業(yè)控制標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，便攜式防震結(jié)構(gòu)，大屏幕液晶顯示屏，輕觸薄膜按鍵，操作簡單。

5.3.4 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量：4000條數(shù)據(jù)。

5.3.5 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)內(nèi)容：時(shí)間（真太陽時(shí)間），太陽輻射（順時(shí)功率，日累計(jì)量），溫度（環(huán)境溫度，水溫，集熱器溫度），風(fēng)速，流量等信息。

5.3.6 顯示內(nèi)容：時(shí)間（真太陽時(shí)間），太陽輻射（順時(shí)功率，日累計(jì)量），溫度（環(huán)境溫度，水溫，集熱器溫度），風(fēng)速，流量等信息。

5.3.7 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：便攜式結(jié)構(gòu)，所有檢測儀表放入二臺(tái)箱內(nèi)，便于檢測人員現(xiàn)場測試。

5.3.8 多媒體教學(xué)軟件概述

1、通過該軟件可以系統(tǒng)性學(xué)習(xí)太陽能光伏硅材料、電池片、光伏組件、光伏組件附屬材料、光伏應(yīng)用產(chǎn)品等全部系列光伏知識(shí)內(nèi)容。

2、配備文字與動(dòng)畫展示并介紹從原材料至成品包括中間環(huán)節(jié)加工工藝等與使用方法。

3、多媒體系統(tǒng)自帶語音講解，圖、文、聲并茂展示講解、與系統(tǒng)所述文字同步播放，幫助教師對(duì)光伏發(fā)電課程教案的快速編寫，提高學(xué)生對(duì)新能源專業(yè)知識(shí)快速掌握和快速學(xué)習(xí)。

4、多媒體軟件組成

(1)太陽能光伏硅材料講解與展示系統(tǒng)

主要功能

1、可以展示各種太陽能光伏電池使用的硅材料實(shí)物；

2、配備文字與動(dòng)畫展示各種材料的生產(chǎn)工藝與使用方法

3、目錄（約11課時(shí)）

² 光伏硅產(chǎn)品基本情況介紹

² 硅單質(zhì)性質(zhì)：包括硅的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、硅的分類與應(yīng)用

² 硅化合物性質(zhì)：包括二氧化硅、一氧化硅、硅的鹵化物、三氯氫硅、硅烷等

² 硅的生長原理及定型

² 硅的提純方法：包括化學(xué)提純與物理提純方法

² 多晶硅的制備及其缺陷和雜質(zhì)：包括冶金硅級(jí)制備、高純多晶硅制備、鑄造多晶硅制備

² 單晶硅的制備及其缺陷和雜質(zhì)：包括單晶硅生長、單晶硅的雜質(zhì)與缺陷

² 單晶硅與多晶硅加工方法

² 硅薄膜材料：包括非晶硅薄膜材料、多晶硅薄膜材料

² 硅材料的測試與分析方法：包括導(dǎo)電型號(hào)測量、電阻率測量、少子壽命測量、霍爾系數(shù)的測定、遷移率的測量、化學(xué)性能分析、晶體結(jié)構(gòu)分析等

² 硅材料測試與分析依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)（GB標(biāo)準(zhǔn)、UL標(biāo)準(zhǔn)、IEC標(biāo)準(zhǔn)、SEMI標(biāo)準(zhǔn)）

(2)太陽能光伏電池片講解與展示系統(tǒng)

主要功能

1、可以展示各種太陽能光伏電池片；

2、配備文字與動(dòng)畫展示各種電池片的生產(chǎn)工藝與使用方法

3、目錄（約9課時(shí)）

² 太陽能電池片基本情況介紹

² 太陽能電池片基本結(jié)構(gòu)分析

² 太陽能電池片分類

² 晶體硅太陽能電池片生產(chǎn)工藝：包括生產(chǎn)方法與生產(chǎn)設(shè)備介紹

² 晶體硅太陽能電池片生產(chǎn)主要原材料

² 太陽能電池片測試技術(shù)與方法：包括測試方法與測試設(shè)備介紹

² 太陽能電池片測試依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

(3)太陽能光伏組件講解與展示系統(tǒng)

1、可以展示各種太陽能光伏光伏組件；

2、配備文字與動(dòng)畫展示各種光伏組件的生產(chǎn)工藝與使用方法

3、目錄（約10課時(shí)）

² 太陽能電池組件基本介紹

² 太陽能電池組件的分類及各種組件的優(yōu)缺點(diǎn)

² 太陽能電池組件的生產(chǎn)工藝介紹及相關(guān)設(shè)備

² 太陽電池組件的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

² 太陽能電池組件的測試方法與測試設(shè)備

² 太陽能電池組件的發(fā)展方向

(4)太陽能光伏組件附屬材料講解與展示系統(tǒng)

主要功能

1、可以展示各種太陽能光伏光伏組件附屬材料；

2、配備文字與動(dòng)畫展示各種光伏組件附屬材料的生產(chǎn)工藝與使用方法

3、目錄（約7課時(shí)）

² 太陽能組件附屬設(shè)施情況介紹

² 太陽能組件對(duì)鋼化玻璃的具體要求

² 太陽能組件對(duì)支架鋁型材的具體要求

² 太陽能組件對(duì)EVA封膠的具體要求

² 太陽能組件對(duì)TPT背板的具體要求

² 太陽能組件附屬設(shè)施檢測方法

² 太陽能組件附屬設(shè)施測試標(biāo)準(zhǔn)

* 二、展示與講解內(nèi)容目錄（圖、文、聲并茂）：

2.1 太陽能光伏應(yīng)用產(chǎn)品講解與展示系統(tǒng)（約5課時(shí)）

2.1.1 太陽能發(fā)電系統(tǒng)：

2.1.2 家用太陽能發(fā)電機(jī)直流系統(tǒng)多媒體電視機(jī)

2.1.3 太陽能便攜電源：

2.1.4 太陽能殺蟲燈

2.1.5 太陽能警示燈

2.1.6 太陽能野營燈

2.2 太陽能光伏發(fā)電基本原理

2.3 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)組成部分介紹

2.4 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

2.5 太陽能光伏電站施工建設(shè)方法

2.5.1、項(xiàng)目前期考察

2.5.2、項(xiàng)目建設(shè)前期資料及批復(fù)文件

第一階段：可研階段

第二階段：獲得省級(jí)/市級(jí)相關(guān)部門的批復(fù)文件

第三階段：獲得開工許可

2.5.3、項(xiàng)目施工圖設(shè)計(jì)

2.5.4、項(xiàng)目實(shí)施建設(shè)

2.5.5、帶電前的必備條件

2.6太陽能光伏并網(wǎng)電站介紹

2.6.1、光伏并網(wǎng)電站簡要描述

2.6.2、光伏并網(wǎng)電站設(shè)備組成

2.6.2、光伏并網(wǎng)電站設(shè)備功能

2.7 家用型太陽能電站建設(shè)方案

2.7.1、項(xiàng)目概述

2.7.2、方案設(shè)計(jì) （附詳細(xì)方案設(shè)計(jì)）

（一）用戶負(fù)載信息

（二）系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

（三）效益計(jì)算：

2.8 逆變器基本原理介紹

2.9 控制器基本原理介紹

主要作用：

在小型光伏系統(tǒng)中，用來保護(hù)蓄電池；在大中型系統(tǒng)中，起平衡光伏系統(tǒng)能量、保護(hù)蓄電池及整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行等；

光伏控制器應(yīng)具有以下功能：

①防止蓄電池過充電和過放電，延長蓄電池壽命；

②防止太陽能電池板或電池方陣、蓄電池極性接反；

③防止負(fù)載、控制器、逆變器和其他設(shè)備內(nèi) 部短路；

④具有防雷擊引起的擊穿保護(hù)；

⑤具有溫度補(bǔ)償?shù)墓δ?/span>

⑥顯示光伏發(fā)電系統(tǒng)的各種工作狀態(tài)，包括：蓄電池（組）電壓、負(fù)載狀態(tài)、電池方陣工作狀態(tài)、輔助電源狀態(tài)、環(huán)境溫度狀態(tài)、故障報(bào)警等。

² 光伏控制器按電路方式的不同，可分為并聯(lián)型、串聯(lián)型、脈寬調(diào)制型、多路控制型等；

² 按組件輸入功率分：小功率型、中功率型、大功率型及專用控制器（如草坪燈控制器）等；

光伏控制器性能特點(diǎn)：

1.小功率光伏控制器

v 控制器的主要開關(guān)器件；

v 運(yùn)用脈沖寬度調(diào)制（PWM)控制技術(shù)；

v 具有單路、雙路負(fù)載輸出和多種工作模式；

v 具有多種保護(hù)功能；

v 系統(tǒng)工作狀況、蓄電池的剩余電量等的變化；

v 具有溫度補(bǔ)償功能

2、中功率光伏控制器

v 負(fù)載電流大于15A的控制器為中功率控制器。

v 系統(tǒng)狀態(tài)顯示；

v 可編程設(shè)定負(fù)載的控制方式；

v 多種保護(hù)功能；

v 浮充電壓的溫度補(bǔ)償功能；

v 具有快速充電功能；

v 普通充放電工作模式、光控開/關(guān)、光控開/時(shí)控關(guān)工作模式

3、大功率光伏控制器

v 大功率光伏控制器采用微電腦芯片控制系統(tǒng)，控制功能更強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜過程控制。

光伏控制器主要技術(shù)參數(shù)：

系統(tǒng)電壓、最大充電電流、太陽電池方陣輸入路數(shù)、電路自身損耗、充滿斷開或過壓關(guān)斷電壓（HVD) 、欠壓斷開或欠壓關(guān)斷電壓（LVD)、蓄電池充電浮充電壓、溫度補(bǔ)償、使用或工作環(huán)境溫度范圍、其他保護(hù)功能

控制器的額定負(fù)載電流：

即控制器輸出到直流負(fù)載或逆變器的直流輸出電流。該數(shù)據(jù)要滿足負(fù)載或逆變器的輸入要求。

5.4、實(shí)驗(yàn)室智慧用電安全控制系統(tǒng)

智能電源管理系統(tǒng)具有過溫、短路、過流、過壓、欠壓、失壓、功率限定7大保護(hù)功能；電源具有一鍵鎖定功能，處理故障時(shí)，防止漏電保護(hù)器合閘，造成觸電危險(xiǎn)；電源具有故障鎖定功能，發(fā)生故障導(dǎo)致跳閘時(shí)，不能人為上電，只能通過遠(yuǎn)程清除故障后，才能上電成功；能通過無線4G和有線以太網(wǎng)與手機(jī)APP和PC端云平臺(tái)通訊，沒有網(wǎng)絡(luò)的情況下，教室整套智能電源管理系統(tǒng)可離線獨(dú)立運(yùn)行。

1、智能終端：智能電源管理系統(tǒng)以32位ARM為核心，采用4.3寸彩色觸摸屏為人機(jī)交互界面，實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行情況，提供Zigbee、CAN等多種通信模式，具備語音播報(bào)功能。能實(shí)時(shí)監(jiān)測三相電壓、電流、功率，功率因數(shù)、頻率、電能等參數(shù)，液晶觸摸屏監(jiān)測數(shù)值。能監(jiān)控實(shí)驗(yàn)室電源的故障類型和故障次數(shù)；設(shè)備時(shí)間管理包含年月日時(shí)間的顯示；用戶通過刷卡方式請(qǐng)求開啟設(shè)備，PC端進(jìn)行授權(quán)之后，設(shè)備可啟動(dòng)使用，PC端可分時(shí)預(yù)約設(shè)備的啟動(dòng)和停止！

2、手機(jī)APP：用電狀態(tài)界面實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前電壓、電流、有無功功率、電能、設(shè)備溫度、漏電電流值等；用電數(shù)據(jù)界面能智能查找近2年用電數(shù)據(jù)，設(shè)置界面能設(shè)置限定電能值、負(fù)載值、設(shè)備超溫值、過欠壓值、過欠壓恢復(fù)時(shí)間值等。后臺(tái)查看報(bào)警日志、操作日志、故障日志等�？刂疲嚎稍谖⑿判〕绦蛑羞h(yuǎn)程控制智能開關(guān)的通斷。

3、PC端軟件：每個(gè)設(shè)備狀態(tài)信息顯示，具有多個(gè)子界面，具有故障分析，用電能效分析、集中管理、個(gè)人中心資料管理、用戶報(bào)警定位跟蹤與信息統(tǒng)計(jì)；具有管理員信息修改與權(quán)限管理等功能�？梢绘I開啟和關(guān)閉所有設(shè)備，可單獨(dú)控制每臺(tái)設(shè)備的開關(guān)！

4、后臺(tái)系統(tǒng)：包含賬號(hào)管理、設(shè)備管理、報(bào)修管理、用戶管理，設(shè)備管理：

①、包含監(jiān)控管理：實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控每個(gè)教室，可一鍵預(yù)覽所有設(shè)備的在線和運(yùn)行情況，分析設(shè)備使用率及運(yùn)行時(shí)間！

②、包含設(shè)備節(jié)點(diǎn)：可顯示設(shè)備所在位置、編碼名稱、掛載情況、用戶編輯、用戶查詢等。

5、報(bào)修管理：用戶可進(jìn)行遠(yuǎn)程報(bào)修，反應(yīng)設(shè)備故障信息，編輯報(bào)修情況，后臺(tái)可進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)，及時(shí)跟進(jìn)，以有效解決用戶設(shè)備維護(hù)。

6、用戶管理：可連通手機(jī)號(hào)，對(duì)賬戶進(jìn)行一對(duì)一的安全加密，實(shí)名認(rèn)證，防止賬戶泄密、防盜，現(xiàn)場數(shù)據(jù)連接云平臺(tái)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫管理。

現(xiàn)場需對(duì)功能逐一演示，提供有效、權(quán)威的證明文件，佐證該產(chǎn)品的可靠、安全、先進(jìn)性。

六、太陽能光熱系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)基本配置

序號(hào)	設(shè)備名稱	型號(hào)	數(shù)量	單位
1	太陽能管式集熱器		1.6	m²
2	太陽能平板集熱器（帶光伏發(fā)電模塊）		1.5	m²
3	固頂臺(tái)架（可調(diào)傾角）		1	個(gè)
4	蓄熱水箱（保溫50mm橡塑）	0.3 ｍ^３	1	個(gè)
5	管道		1	個(gè)
6	太陽能場地施工	3 m²屋頂	1	套
7	太陽熱水集熱性能測試系統(tǒng)	PH-1	1	臺(tái)
8	太陽總輻射傳感器	JYZ-5V-V2	1	臺(tái)
9	精密溫度傳感器(-40～150℃,精度:±0.1℃,低溫型,不銹鋼封裝,￠4*40mm,全密封,防腐,放水,太陽能熱水器專用)	PTWD-2A	3	只
10	環(huán)境溫度傳感器（帶防輻射罩）	PTWS-5V-M	1	只
11	數(shù)字風(fēng)速傳感器	WS-5V-M	1	臺(tái)
12	太陽熱水系統(tǒng)監(jiān)控軟件	SYT-2A	1	套
13	傳感器支架(鋼制結(jié)構(gòu))	SYT-ZJ1	1	臺(tái)
14	數(shù)據(jù)通訊線纜及傳感器連接線纜	標(biāo)準(zhǔn)	1	套
15	帶遠(yuǎn)程監(jiān)控功能光伏并網(wǎng)逆變模塊	非標(biāo)	1	套