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2024年7月2日光伏發(fā)電實訓(xùn)系統(tǒng)、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)實驗裝置

SB-GF03光伏發(fā)電實訓(xùn)系統(tǒng)

一、系統(tǒng)概述

光伏發(fā)電實訓(xùn)系統(tǒng)、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)實驗裝置、主要承擔(dān)《太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)與控制》等課程實驗教學(xué)任務(wù)。通過實驗教學(xué)，使學(xué)生掌握太陽能光伏發(fā)電的基本知識、基本方法和基本技能，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實際問題的能力。
太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)實驗裝置、實訓(xùn)項目：太陽能電池組件光伏能量轉(zhuǎn)換原理實驗、環(huán)境對太陽能電池組件光伏轉(zhuǎn)換影響實驗、太陽能電池組件直接負(fù)載特性實驗、太陽能電源控制器工作原理實驗、太陽能電源控制器對儲能裝置的接反保護(hù)實驗、太陽能電源控制器對儲能裝置的過充保護(hù)實驗、太陽能電源控制器對儲能裝置的過放保護(hù)實驗實驗、太陽能電源控制器對發(fā)電裝置的夜間防反沖實驗等。

二、主要參數(shù)：

2.1、系統(tǒng)輔助電源

Ø電源1：輸入：AC220V、輸出：DC24V/2.5A

Ø電源2：輸入：AC220V、輸出：DC12V/2.0A

Ø電源3：輸入：AC220V、輸出：DC5V/2.0A

2.2、太陽能電池

Ø太陽能電池板采用陣列組裝形式，主要采用4塊（或更多）小型太陽能電池板組建，可實現(xiàn)太陽能電池板的并接方式和串接方式，進(jìn)而提供大電流或大電壓的兩種太陽能電池板組網(wǎng)方式。

Ø最大輸出功率：4*10W

Ø開路電壓：21.24V（并聯(lián)），4*21.24V（串聯(lián)）

Ø短路電流：4*0.62A（并聯(lián)），0.57A（串聯(lián)）

2.3、模擬光源：500W鹵鎢燈，分別模擬晨日、午日和夕日

Ø人機界面設(shè)置有啟動、停止、晨日、午日和夕日等按鈕，通過人機界面中的模擬按鈕，控制晨日、午日、夕日3只光源，人機界面設(shè)置有一個計時窗口，采集計時亮燈-滅燈時間序列，每一次亮燈、滅燈后計時器自動復(fù)位歸0；亮燈-滅燈時長可通過軟鍵盤設(shè)置更改（可更改范圍10秒至300秒）、以便達(dá)到最佳實驗效果。

2.4、自動跟蹤單元

Ø跟蹤傳感器采用四象限高精度光敏傳感器結(jié)構(gòu)，6路模擬量信號輸出，輸出電壓0-5V；跟蹤系統(tǒng)采用雙軸二維跟蹤方式，水平270±5°，俯仰75±5°，精度±0.5°；DC12V直流同步電機驅(qū)動，額定轉(zhuǎn)速10rpm，

Ø跟蹤方式：雙軸全自動跟蹤；精度：±0.5°

Ø水平回轉(zhuǎn)角度：360° ；俯仰角度：180°

Ø控制器供電電源：DC 12V

Ø電機供電電源：DC 12V

Ø跟蹤模式：手動/自動，通過人機界面切換

2.5、照度計

Ø量程：0-225Lx、200-2250Lx、2000-22500Lx和20K-225KLx（225000Lx）自動切換量程。

Ø量程：0-225Lx、200-2250Lx、2000-22500Lx和20K-225KLx（225000Lx）自動切換量程

Ø照度計準(zhǔn)確度：±3% rdg ± 0.5% f.s.(<10,000 lux)±4% rdg ± 10dgts (>10,000 lux)(以色溫2856 K標(biāo)準(zhǔn)Ø平面燈校正)

Ø溫度特性：±0.1% /℃

Ø取樣率：約 2 次/秒

Ø記錄器輸出：DC 2V/f.s.

Ø操作及儲存溫濕度：0°to 40℃ (32℉ to 104℉) < 70% R.H.

Ø電源：9V (一枚)

Ø光檢測器尺寸：100mm(L) x 60mm(W) x 27mm(H)

2.6、儀表顯示單元

Ø直流電壓表：DC0-100V

Ø直流電流表：DC0-5A

Ø交流多功能表：AC0-300V、AC0-2A；

Ø隔離RS485信號輸出

2.7、蓄電池組：鉛酸電池12V/12AH

2.8、太陽能控制器

Ø DC12V/24V自動切換、額定電流DC10A、PWM(脈沖寬度調(diào)制)方式充電；具有充放電指示、電池狀態(tài)指示、溫度補償?shù)裙δ�；具有蓄電池反接、夜間防反沖、防雷、光伏限流、過充、過放、負(fù)載過載、短路等保護(hù)功能；具有光控/時控輸出模式控制功能。

（1）具有過充、過放、電子短路、過載保護(hù)、獨特的防反接保護(hù)等全自動控制

（2）采用了串聯(lián)式PWM充電主電路，使充電回路的電壓損失較使用二極管的充電電路降低近一半，充電效率較非PWM 高3%-6% ，增加了用電時間；過放恢復(fù)的提升充電，正常的直充，浮充自動控制方式使系統(tǒng)有更長的使用壽命；同時具有高精度溫度補償

（3）欠壓電壓：12.0V；×2/24V

（4）超壓保護(hù)：17V； ×2/24V

（5）過載、短路保護(hù)：1.25 倍額定電流60秒, 1.5倍額定電流5秒時過載保護(hù)動作, ≥3倍額定電流短路保護(hù)動作

（6）總額定充電電流：10A

（7）浮充：13.6V；×2/24V；（維持時間：直至降到充電返回電壓動作）

（8）控制方式：充電為 PWM 脈寬調(diào)劑

控制器主要功能：

（1）太陽能電池板工作狀態(tài)（欠壓、運行）

（2）蓄電池工作狀態(tài)（過充、過放、充電）

（3）蓄電池電量指示（25%，50%，75%，100%）

（4）輸出模式設(shè)置（普通，光控，時控）

（5）蓄電池充電電流，電壓監(jiān)測。

2.9、離網(wǎng)逆變器

Ø輸入電壓DC12V；輸出AC220V±10%、50HZ、500VA、純正弦波；輸入輸出采用高頻變壓器隔離；具有過欠壓關(guān)斷、過載、過溫等保護(hù)功能

Ø類別：正弦波逆變器

Ø輸入電壓：DC9.7-16V，

Ø輸出電壓：AC220±5%和5V

Ø欠壓保護(hù)：9.6V±0.2V

Ø過壓保護(hù)：16.2V±0.2V

Ø輸出功率：500W

Ø峰值功率：1000W

Ø輸出波形:正弦波

2.10、并網(wǎng)逆變器

Ø輸入光伏電壓DC10.5-28V,最大功率因數(shù)0.99，輸出功率200W,輸出電壓范圍AC180-260V,輸出頻率范圍45-53HZ，電流總諧波失真<5%,相位差<1%；具有孤島、短路、過載、過溫等保護(hù)功能。

Ø并網(wǎng)逆變器具有DC－DC和DC－AC兩級能量變換的結(jié)構(gòu)。DC－DC變換環(huán)節(jié)調(diào)整光伏陣列的工作點使其跟蹤最大功率點；DC－AC逆變環(huán)節(jié)主要使輸出電流與電網(wǎng)電壓同相位，同時獲得單位功率因數(shù)。

Ø系統(tǒng)面板設(shè)有用來測量DC、AC相關(guān)參數(shù)的多個測試端口，可測量DC-DC電壓電流變化和DC-AC逆變過程中的電壓電流及曲線變化和波形對比。

6級功率搜索功能

Ø在自動調(diào)整的過程中，會看到LOW燈不停的閃爍，功率會由0作為起點，向最大功率點加大輸出功率，重啟最多為6次，然后進(jìn)入功率鎖定狀態(tài)，鎖定時ST燈長亮。在進(jìn)行6級功率搜索程序時，所需的時間約為10分鐘。

寬電壓輸入（15-62VDC）

二級功率變壓轉(zhuǎn)換

Ø高頻雙向并網(wǎng)，單向并網(wǎng)功能

Ø高頻直接調(diào)制，AC半波合成

Ø雙向并網(wǎng)方式：直接負(fù)載消耗，逆向傳輸AC電流

Ø單向并網(wǎng)方式：直接負(fù)載消耗，禁止逆向傳輸AC電流

Ø多頻率輸出功能，可適用于50Hz/60Hz頻率的AC交流電

Ø頻率范圍：45Hz~63Hz

Ø直接連接到太陽能電池板（不需要連接電池）

2.11 負(fù)載單元

（1）DC12V直流負(fù)載五組。（感性負(fù)載3組，阻性負(fù)載2組）

1）感性負(fù)載有：12V直流風(fēng)扇、12V直流電機、12V蜂鳴器

2）阻性負(fù)載有：12V交通燈、3W 高亮度LED燈

（2）AC220V交流負(fù)載四組。（感性負(fù)載1組，阻性負(fù)載2組）

1）感性負(fù)載有：220V直流風(fēng)扇

2）阻性負(fù)載：220V交通燈.220V 3W高亮度LED燈

（3）可調(diào)穩(wěn)壓電源（0-12V，0-2A）。

（4）可調(diào)電阻箱技術(shù)參數(shù)如下：

1）阻值范圍：0-2000歐連續(xù)可調(diào),功率100W

2）誤差范圍：±1%

2.12 監(jiān)控系統(tǒng)（工業(yè)觸摸屏）

Ø采用一體式工業(yè)控制主機；具有更靈活的擴展性，實時監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)電、用電與環(huán)境參數(shù)等信息；通訊接口：采用RS232/RS485/以太網(wǎng)通訊方式，標(biāo)準(zhǔn)Modbus協(xié)議

Ø尺寸(英寸) 7

Ø液晶屏：TFT液晶顯示，LED背光

Ø顯示顏色：真彩，65535色

Ø分辨率：800×480

Ø液晶屏亮度：200cd/㎡

Ø觸摸屏：電阻式

Ø供電電源：24VDC

Ø額定功率：5W

Ø CPU主板：ARM CPU，400MHz

Ø內(nèi)存：64M

Ø存儲設(shè)備：128M FLASH

Ø組態(tài)軟件：MCGS嵌入式組態(tài)軟件（運行版）

Ø環(huán)境條件　

Ø工作溫度：0℃~45℃

Ø工作濕度：5%~90%

Ø儲存溫度：-10℃~60℃

Ø振動頻率：10-57Hz 57-150Hz

Ø振動加速度：0.075mm 9.8 m/s2

Ø振動掃頻速率：Oct/min ≤1

Ø外部接口：　

Ø串口：1×RS232、1×RS485 USB ：1主1從

三、技術(shù)性能：

3.1）輸入電源：AC220V±10% 50HZ

3.2）工作環(huán)境：溫度-25℃～+55℃、相對濕度0…85%RH(25℃)、海拔<4000m

3.3）裝置容量：<1.8KVA

3.4）安全保護(hù)：帶電源指示，急�？刂萍奥╇姳Ｗo(hù)，安全符號國家標(biāo)準(zhǔn)

3.5）實驗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，防止漏電保護(hù)器合閘，造成觸電危險；電源具有故障鎖定功能，發(fā)生故障導(dǎo)致跳閘時，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APP和PC端云平臺通訊，沒有網(wǎng)絡(luò)的情況下，教室整套智能電源管理系統(tǒng)可離線獨立運行。

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交互界面，實時監(jiān)控設(shè)備運行情況，提供Zigbee、CAN等多種通信模式，具備語音播報功能。能實時監(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)控實驗室電源的故障類型和故障次數(shù)；設(shè)備時間管理包含年月日時間的顯示；用戶通過刷卡方式請求開啟設(shè)備，PC端進(jìn)行授權(quán)之后，設(shè)備可啟動使用，PC端可分時預(yù)約設(shè)備的啟動和停止！

2、手機APP：用電狀態(tài)界面實時顯示當(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)時間值等。后臺查看報警日志、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：每個設(shè)備狀態(tài)信息顯示，具有多個子界面，具有故障分析，用電能效分析、集中管理、個人中心資料管理、用戶報警定位跟蹤與信息統(tǒng)計；具有管理員信息修改與權(quán)限管理等功能。可一鍵開啟和關(guān)閉所有設(shè)備，可單獨控制每臺設(shè)備的開關(guān)！

4、后臺系統(tǒng)：包含賬號管理、設(shè)備管理、報修管理、用戶管理，設(shè)備管理：

①、包含監(jiān)控管理：實時視頻監(jiān)控每個教室，可一鍵預(yù)覽所有設(shè)備的在線和運行情況，分析設(shè)備使用率及運行時間！

②、包含設(shè)備節(jié)點：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、報修管理：用戶可進(jìn)行遠(yuǎn)程報修，反應(yīng)設(shè)備故障信息，編輯報修情況，后臺可進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)，及時跟進(jìn)，以有效解決用戶設(shè)備維護(hù)。

6、用戶管理：可連通手機號，對賬戶進(jìn)行一對一的安全加密，實名認(rèn)證，防止賬戶泄密、防盜，現(xiàn)場數(shù)據(jù)連接云平臺后臺數(shù)據(jù)庫管理。

3.6）新能源系統(tǒng)教學(xué)軟件

一、軟件要求

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內(nèi)容。

2、配備文字與動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，幫助教師對光伏發(fā)電課程教案的快速編寫，提高學(xué)生對新能源專業(yè)知識快速掌握和快速學(xué)習(xí)。

4、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、展示各種太陽能光伏電池使用的硅材料實物；

2、配備文字與動畫展示各種材料的生產(chǎn)工藝與使用方法

3、功能列表（約11課時）

◆光伏硅產(chǎn)品基本情況介紹

◆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

◆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

◆硅的生長原理及定型

◆硅的提純方法：包括化學(xué)提純與物理提純方法

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

◆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

◆單晶硅與多晶硅加工方法

◆硅薄膜材料：包括非晶硅薄膜材料、多晶硅薄膜材料

◆硅材料的測試與分析方法：包括導(dǎo)電型號測量、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

◆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、展示各種太陽能光伏電池片；

2、配備文字與動畫展示各種電池片的生產(chǎn)工藝與使用方法

3、功能列表（約9課時）

◆太陽能電池片基本情況介紹

◆太陽能電池片基本結(jié)構(gòu)分析

◆太陽能電池片分類

◆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

◆晶體硅太陽能電池片生產(chǎn)主要原材料

◆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

◆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、展示各種太陽能光伏光伏組件；

2、配備文字與動畫展示各種光伏組件的生產(chǎn)工藝與使用方法

3、功能列表（約10課時）

◆太陽能電池組件基本介紹

◆太陽能電池組件的分類及各種組件的優(yōu)缺點

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

◆太陽電池組件的評定標(biāo)準(zhǔn)

◆太陽能電池組件的測試方法與測試設(shè)備

◆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、展示各種太陽能光伏光伏組件附屬材料；

2、配備文字與動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、功能列表（約7課時）

◆太陽能組件附屬設(shè)施情況介紹

◆太陽能組件對鋼化玻璃的具體要求

◆太陽能組件對支架鋁型材的具體要求

◆太陽能組件對EVA封膠的具體要求

◆太陽能組件對TPT背板的具體要求

◆太陽能組件附屬設(shè)施檢測方法

◆太陽能組件附屬設(shè)施測試標(biāo)準(zhǔn)

二、展示與講解功能內(nèi)容（要求圖、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）

2.1.1 太陽能發(fā)電系統(tǒng)：

2.1.2 家用太陽能發(fā)電機直流系統(tǒng)多媒體電視機

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)計方法

2.5 太陽能光伏電站施工建設(shè)方法

2.5.1、項目前期考察

2.5.2、項目建設(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/市級相關(guān)部門的批復(fù)文件

第三階段：獲得開工許可

2.5.3、項目施工圖設(shè)計

2.5.4、項目實施建設(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、項目概述

2.7.2、方案設(shè)計（附詳細(xì)方案設(shè)計）

（一）用戶負(fù)載信息

（二）系統(tǒng)方案設(shè)計

（三）效益計算：

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)蓄電池及整個系統(tǒng)正常運行等；

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：

1、小功率光伏控制器

v 控制器的主要開關(guān)器件；

v 運用脈沖寬度調(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/時控關(guān)工作模式

3、大功率光伏控制器

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，可實現(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、溫度補償、使用或工作環(huán)境溫度范圍、其他保護(hù)功能

2024年7月2日 光伏發(fā)電實訓(xùn)系統(tǒng)、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)實驗裝置

2024年7月2日光伏發(fā)電實訓(xùn)系統(tǒng)、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)實驗裝置