TW-SNY04型 光伏發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)

一、設(shè)備型號(hào)及名稱(chēng)：TW-SNY04型 光伏發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)

二、設(shè)備尺寸：4500×800×2000mm

三、占用場(chǎng)地面積：16平方米

四、設(shè)備組成部分：光源模擬跟蹤裝置、光源模擬控制系統(tǒng)、能量轉(zhuǎn)換控制存儲(chǔ)系統(tǒng)、離網(wǎng)逆變負(fù)載系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、輔助儀器設(shè)備。

（a）                  （b）                   （c）              （d）             （e）

圖1  光伏發(fā)電系統(tǒng)

（a）光源模擬跟蹤裝置

（b）光源模擬跟蹤控制系統(tǒng)

（c）能量轉(zhuǎn)換控制存儲(chǔ)系統(tǒng)

（d）離網(wǎng)逆變負(fù)載系統(tǒng)

（e）監(jiān)控系統(tǒng)

光伏發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)設(shè)備由光源模擬跟蹤裝置、光源模擬跟蹤控制系統(tǒng)、能量轉(zhuǎn)換控制存儲(chǔ)系統(tǒng)、離網(wǎng)逆變負(fù)載系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)五個(gè)部分組成，各功能部分通過(guò)通訊電纜和連接電纜進(jìn)行連接，形成一套能夠展示并動(dòng)手設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試的太陽(yáng)能光伏發(fā)電工廠應(yīng)用的設(shè)備。

設(shè)備經(jīng)改良后，在原基礎(chǔ)上增設(shè)多功能網(wǎng)絡(luò)虛擬儀器終端，終端部分采用7寸彩色觸摸屏（安裝于監(jiān)控操作臺(tái)上）同時(shí)配有虛擬示波器、虛擬邏輯分折儀、虛擬頻譜儀、虛擬三用表、虛擬數(shù)字量輸入輸出模塊，實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，可對(duì)各種實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比測(cè)量。

嵌入式多功能網(wǎng)絡(luò)虛擬儀器（不需電腦配合使用）（2工位1套）：

A、終端部分采用7寸彩色觸摸屏（裝學(xué)生實(shí)驗(yàn)屏上）同時(shí)配有虛擬示波器、虛擬邏輯分折儀、虛擬頻譜儀、虛擬三用表、虛擬數(shù)字量輸入輸出模塊。

B、基于LabVIEW虛擬儀器程序的編程方法，學(xué)生可自行設(shè)計(jì)各種虛擬儀器。

C、參數(shù)：

1）、雙蹤存貯示波器，多種同步方式，存貯深度可編程；

通道數(shù)：2路

帶寬：20MHZ

分辨率：8位

電壓范圍：-10~+10V

存貯深度：64K

2）、雙通道頻譜分折儀；

 3）、數(shù)字三用表，可測(cè)電阻、電流、電壓等；

數(shù)字IO口

通道數(shù)：8路IO

輸入電平：TTL

輸出電平：TTL

電流驅(qū)動(dòng)：20mA/通道

4）、四路智能遠(yuǎn)程電源控制

5）、數(shù)據(jù)具有上傳與保存功能并能通過(guò)服務(wù)器顯示

1. 光源模擬跟蹤裝置

光源模擬跟蹤裝置及控制系統(tǒng)由光源模擬跟蹤裝置和光源模擬跟蹤控制系統(tǒng)組成，如圖2所示。該系統(tǒng)由太陽(yáng)能電池組件、模擬太陽(yáng)光燈、太陽(yáng)能模擬追日跟蹤傳感器、太陽(yáng)能板二維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、直流電動(dòng)機(jī)、減速箱、GE可編程序控制器、按鈕和繼電器等低壓電器等組成。

圖2（a）光源模擬跟蹤裝置

技術(shù)參數(shù)：

太陽(yáng)能電池規(guī)格： 20W/18V*4

模擬光源功率：300W*3

跟蹤方式：?jiǎn)屋S，俯仰180°

跟蹤精度：< ±1.5°

日跟蹤驅(qū)動(dòng)功耗：< 1W（根據(jù)光照強(qiáng)度工作）

工作電壓：DC24V

抗風(fēng)等級(jí)：10級(jí)

機(jī)械壽命：>25年

外形尺寸： 2000mm*1500mm*2000mm 

2. 光源模擬跟蹤控制系統(tǒng)

光源模擬跟蹤控制系統(tǒng)控制燈光來(lái)模擬太陽(yáng)光源（晨日太陽(yáng)、午日太陽(yáng)、夕日太陽(yáng)）的運(yùn)行軌跡以及太陽(yáng)光的入射角度，太陽(yáng)能電池板上的模擬追日跟蹤傳感器采集模擬太陽(yáng)光照度信息及位置信息，控制兩維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使太陽(yáng)能電池板始終正對(duì)著模擬太陽(yáng)光源，以提高太陽(yáng)能電池的發(fā)電效率。如圖3所示。

圖3  （b）光源模擬跟蹤控制系統(tǒng)

技術(shù)參數(shù)：

PLC ：西門(mén)子S7-200

PLC額定電壓：24V

工作環(huán)境：溫度 -10-40℃  濕度≤80%

外形尺寸： 800mm*600mm*1880mm 

3. 能量轉(zhuǎn)換控制存儲(chǔ)系統(tǒng)

圖4是能量轉(zhuǎn)換控制存儲(chǔ)系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由直流電壓采集模塊、溫度采集模塊、IGBT驅(qū)動(dòng)模塊、直流電流采集模塊、繼電器驅(qū)動(dòng)模塊、蓄電池組、直流負(fù)載、通信模塊、人機(jī)界面、空氣開(kāi)關(guān)、直流電壓表、直流電流表等模塊組成。

能量轉(zhuǎn)換控制存儲(chǔ)系統(tǒng)是將太陽(yáng)能電池板發(fā)出的電量提供給直流負(fù)載和蓄電池，或者輸送給逆變器使用。該系統(tǒng)具有溫度檢測(cè)，充、放電檢測(cè)、PWM脈寬調(diào)制、功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）功能以及過(guò)充、過(guò)放等保護(hù)功能。

圖4（c）  能量轉(zhuǎn)換控制存儲(chǔ)系統(tǒng)

技術(shù)參數(shù)：

功率：200W

蓄電池容量：12V20AH，4節(jié)

控制器額定輸出電壓、電流：24V/10A

工作環(huán)境：溫度 -10-40℃  濕度≤80%

外形尺寸： 800mm*600mm*1880mm 

4. 離網(wǎng)逆變負(fù)載系統(tǒng)

離網(wǎng)逆變負(fù)載系統(tǒng)如圖5所示。該系統(tǒng)由直流電壓采集模塊、直流電流采集模塊、IGBT驅(qū)動(dòng)模塊、繼電器驅(qū)動(dòng)模塊、LCD人機(jī)對(duì)話(huà)模塊、通信模塊、單相逆變器-主電路單元模塊、頻率采集模塊、直流電壓表、直流電流表、交流電壓表、交流電流表、交流諧波表、空氣開(kāi)關(guān)、低壓電器、交流負(fù)載等組成。

該系統(tǒng)將太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生的直流電或蓄電池釋放的直流電通過(guò)逆變器SPWM調(diào)制轉(zhuǎn)化為單相220V交流電，供交流負(fù)載使用。系統(tǒng)具有輸入過(guò)、欠壓保護(hù)，輸出過(guò)載、短路保護(hù)，過(guò)熱保護(hù)等功能。具有逆變輸出的電壓幅度、頻率、功率因數(shù)、諧波檢測(cè)和調(diào)整功能。

圖5（d）  離網(wǎng)逆變負(fù)載系統(tǒng)

技術(shù)參數(shù)：

額定輸入電壓：DC24V；

額定輸出電壓：220V±10%、50Hz±1Hz；

額定功率：200VA；

輸出功率因數(shù)：≥0.80（感性負(fù)載、容性負(fù)載）；

逆變效率：≥80%；

電壓調(diào)整率：線(xiàn)性負(fù)載≤3%，非線(xiàn)性負(fù)載≤5%。

外形尺寸： 800mm*600mm*1880mm 

5. 監(jiān)控系統(tǒng)

圖6是監(jiān)控系統(tǒng)，由通訊管理機(jī)、顯示器、打印機(jī)、組態(tài)軟件等組成。

主要功能：

顯示充電電壓、充電電流、功率、運(yùn)行狀態(tài)；

顯示蓄電池電壓、蓄電池放電電流、蓄電池放電功率、蓄電池運(yùn)行狀態(tài)；

顯示負(fù)載電壓、負(fù)載電流、負(fù)載功率、負(fù)載狀態(tài)；

顯示當(dāng)前溫度、溫度補(bǔ)償系數(shù)，各種參數(shù)保護(hù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示與處理、詳細(xì)的事故記錄、報(bào)警參數(shù)設(shè)定、對(duì)用戶(hù)提供權(quán)限管理、密碼登錄等。

圖6 （e） 監(jiān)控系統(tǒng)

技術(shù)參數(shù)：

組態(tài)軟件：力控

外形尺寸： 800mm*600mm*1880mm

5.2 智慧教室綜合測(cè)控系統(tǒng)（該系統(tǒng)采用一體化設(shè)計(jì)，要求所有功能集中在一塊核心控制器上，禁止采用多種模塊拼裝，確保使用人員的人身安全及設(shè)備安全的性能指標(biāo)）

（一）、虛擬示波器所需實(shí)現(xiàn)的功能：50MHz   2路波形測(cè)量功能；

（二）2路邏輯分析儀功能；

（三）1路任意波形信號(hào)發(fā)生器輸出；

200MSa/s高速實(shí)時(shí)采樣，50MHz帶寬，波形測(cè)量滿(mǎn)足教學(xué)實(shí)驗(yàn)要求，波形平滑不失真。

（四）2路PWM脈沖信號(hào)發(fā)生器：可設(shè)置頻率、占空比。

（五）、萬(wàn)用表功能

1、萬(wàn)用表的電阻測(cè)量功能；

2、萬(wàn)用表的直流電壓測(cè)量功能；

3、萬(wàn)用表的交流電壓測(cè)量功能；

4、萬(wàn)用表的交流電流測(cè)量功能；

（六）、人機(jī)界面功能

*1、人機(jī)界面顯示所測(cè)量的波形，并顯示相應(yīng)的量測(cè)值；

*2、可通過(guò)點(diǎn)擊界面按鈕，將所測(cè)量的波形插入實(shí)驗(yàn)報(bào)告模板中；

*3、學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告結(jié)果可通過(guò)點(diǎn)擊界面按鈕，統(tǒng)一上傳到的教師電腦文件夾下；

（七）、實(shí)驗(yàn)室安全監(jiān)控功能

1、環(huán)境參數(shù)測(cè)量：可同時(shí)測(cè)量顯示溫濕度、CO2濃度和PM2.5；

2、電氣參數(shù)測(cè)量：可測(cè)量控制臺(tái)電壓電流，并計(jì)算出功率；

3、過(guò)流、過(guò)壓、欠壓（閥值可設(shè)置）報(bào)警跳閘保護(hù)；

4、安全防護(hù)：實(shí)驗(yàn)室環(huán)境安全監(jiān)控裝置（PM2.5、煙霧、可燃?xì)怏w、溫濕度及CO2濃度異常（火警）報(bào)警）；5、節(jié)電功能：長(zhǎng)期無(wú)人實(shí)驗(yàn)時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉總閘開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)安全和節(jié)電效果；

5.3 新能源教學(xué)系統(tǒng)仿真軟件

一、軟件概述

1、通過(guò)該軟件可以系統(tǒng)性學(xué)習(xí)太陽(yáng)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(huà)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(yǔ)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(xiě)，提高學(xué)生對(duì)新能源專(zhuān)業(yè)知識(shí)快速掌握和快速學(xué)習(xí)。

4、軟件組成

(1)太陽(yáng)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(yáng)能光伏電池使用的硅材料實(shí)物；

2、配備文字與動(dòng)畫(huà)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)）

?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(lèi)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(zhǎng)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(jí)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(zhǎng)、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(cè)試與分析方法：包括導(dǎo)電型號(hào)測(cè)量、電阻率測(cè)量、少子壽命測(cè)量、霍爾系數(shù)的測(cè)定、遷移率的測(cè)量、化學(xué)性能分析、晶體結(jié)構(gòu)分析等

?硅材料測(cè)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(yáng)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(yáng)能光伏電池片；

2、配備文字與動(dòng)畫(huà)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)）

?太陽(yáng)能電池片基本情況介紹

?太陽(yáng)能電池片基本結(jié)構(gòu)分析

?太陽(yáng)能電池片分類(lèi)

?晶體硅太陽(yáng)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(yáng)能電池片生產(chǎn)主要原材料

?太陽(yáng)能電池片測(cè)試技術(shù)與方法：包括測(cè)試方法與測(cè)試設(shè)備介紹

?太陽(yáng)能電池片測(cè)試依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

(3)太陽(yáng)能光伏組件講解與展示系統(tǒng)

1、可以展示各種太陽(yáng)能光伏光伏組件；

2、配備文字與動(dòng)畫(huà)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)）

?太陽(yáng)能電池組件基本介紹

?太陽(yáng)能電池組件的分類(lèi)及各種組件的優(yōu)缺點(diǎn)

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

?太陽(yáng)電池組件的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

?太陽(yáng)能電池組件的測(cè)試方法與測(cè)試設(shè)備

?太陽(yáng)能電池組件的發(fā)展方向

(4)太陽(yáng)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(yáng)能光伏光伏組件附屬材料；

2、配備文字與動(dòng)畫(huà)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)）

?太陽(yáng)能組件附屬設(shè)施情況介紹

?太陽(yáng)能組件對(duì)鋼化玻璃的具體要求

?太陽(yáng)能組件對(duì)支架鋁型材的具體要求

?太陽(yáng)能組件對(duì)EVA封膠的具體要求

?太陽(yáng)能組件對(duì)TPT背板的具體要求

?太陽(yáng)能組件附屬設(shè)施檢測(cè)方法

?太陽(yáng)能組件附屬設(shè)施測(cè)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(yáng)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(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)：

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

2.1.3 太陽(yáng)能便攜電源：

2.1.4 太陽(yáng)能殺蟲(chóng)燈

2.1.5 太陽(yáng)能警示燈

2.1.6 太陽(yáng)能野營(yíng)燈

2.2 太陽(yáng)能光伏發(fā)電基本原理

2.3 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)組成部分介紹

2.4 太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

2.5 太陽(yáng)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 

階段：可研階段 

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

第三階段：獲得開(kāi)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、帶電前的條件 

2.6太陽(yáng)能光伏并網(wǎng)電站介紹

2.6.1、光伏并網(wǎng)電站簡(jiǎn)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(yáng)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(hù)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

三、競(jìng)賽設(shè)備清單

注：

1、表中第1項(xiàng)（光伏發(fā)電實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)）為設(shè)備主體，為標(biāo)準(zhǔn)配置

2、表中第2-3項(xiàng)為附件和耗材，學(xué)?？勺孕匈?gòu)置。