TW-SNY04型 光伏發電實訓係統

一、設備型號及名稱：TW-SNY04型 光伏發電實訓係統

二、設備尺寸：4500×800×2000mm

三、占用場地麵積：16平方米

四、設備組成部分：光源模擬跟蹤裝置、光源模擬控製係統、能量轉換控製存儲係統、離網逆變負載係統、監控係統、輔助儀器設備。

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

圖1  光伏發電係統

（a）光源模擬跟蹤裝置

（b）光源模擬跟蹤控製係統

（c）能量轉換控製存儲係統

（d）離網逆變負載係統

（e）監控係統

光伏發電實訓係統設備由光源模擬跟蹤裝置、光源模擬跟蹤控製係統、能量轉換控製存儲係統、離網逆變負載係統、監控係統五個部分組成，各功能部分通過通訊電纜和連接電纜進行連接，形成一套能夠展示並動手設計、安裝、調試的太陽能光伏發電工廠應用的設備。

設備經改良後，在原基礎上增設多功能網絡虛擬儀器終端，終端部分采用7寸彩色觸摸屏（安裝於監控操作台上）同時配有虛擬示波器、虛擬邏輯分折儀、虛擬頻譜儀、虛擬三用表、虛擬數字量輸入輸出模塊，實驗的同時，可對各種實驗參數進行對比測量。

嵌入式多功能網絡虛擬儀器（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（裝學生實驗屏上）同時配有虛擬示波器、虛擬邏輯分折儀、虛擬頻譜儀、虛擬三用表、虛擬數字量輸入輸出模塊。

B、基於LabVIEW虛擬儀器程序的編程方法，學生可自行設計各種虛擬儀器。

C、參數：

1）、雙蹤存貯示波器，多種同步方式，存貯深度可編程；

通道數：2路

帶寬：20MHZ

分辨率：8位

電壓範圍：-10~+10V

存貯深度：64K

2）、雙通道頻譜分折儀；

3）、數字三用表，可測電阻、電流、電壓等；

數字IO口

通道數：8路IO

輸入電平：TTL

輸出電平：TTL

電流驅動：20mA/通道

4）、四路智能遠程電源控製

5）、數據具有上傳與保存功能並能通過服務器顯示

1. 光源模擬跟蹤裝置

光源模擬跟蹤裝置及控製係統由光源模擬跟蹤裝置和光源模擬跟蹤控製係統組成，如圖2所示。該係統由太陽能電池組件、模擬太陽光燈、太陽能模擬追日跟蹤傳感器、太陽能板二維運動機構、直流電動機、減速箱、GE可編程序控製器、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

技術參數：

太陽能電池規格： 20W/18V*4

模擬光源功率：300W*3

跟蹤方式：單軸，俯仰180°

跟蹤精度：< ±1.5°

日跟蹤驅動功耗：< 1W（根據光照強度工作）

工作電壓：DC24V

抗風等級：10級

機械壽命：>25年

外形尺寸： 2000mm*1500mm*2000mm

2. 光源模擬跟蹤控製係統

光源模擬跟蹤控製係統控製燈光來模擬太陽光源（晨日太陽、午日太陽、夕日太陽）的運行軌跡以及太陽光的入射角度，太陽能電池板上的模擬追日跟蹤傳感器采集模擬太陽光照度信息及位置信息，控製兩維運動機構，使太陽能電池板始終正對著模擬太陽光源，以提高太陽能電池的發電效率。如圖3所示。

圖3  （b）光源模擬跟蹤控製係統

技術參數：

PLC ：西門子S7-200

PLC額定電壓：24V

工作環境：溫度 -10-40℃  濕度≤80%

外形尺寸： 800mm*600mm*1880mm

3. 能量轉換控製存儲係統

圖4是能量轉換控製存儲係統。該係統主要由直流電壓采集模塊、溫度采集模塊、IGBT驅動模塊、直流電流采集模塊、繼電器驅動模塊、蓄電池組、直流負載、通信模塊、人機界麵、空氣開關、直流電壓表、直流電流表等模塊組成。

能量轉換控製存儲係統是將太陽能電池板發出的電量提供給直流負載和蓄電池，或者輸送給逆變器使用。該係統具有溫度檢測，充、放電檢測、PWM脈寬調製、最大功率點跟蹤（MPPT）功能以及過充、過放等保護功能。

圖4（c）  能量轉換控製存儲係統

技術參數：

功率：200W

蓄電池容量：12V20AH，4節

控製器額定輸出電壓、電流：24V/10A

工作環境：溫度 -10-40℃  濕度≤80%

外形尺寸： 800mm*600mm*1880mm

4. 離網逆變負載係統

離網逆變負載係統如圖5所示。該係統由直流電壓采集模塊、直流電流采集模塊、IGBT驅動模塊、繼電器驅動模塊、LCD人機對話模塊、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、空氣開關、低壓電器、交流負載等組成。

該係統將太陽能電池板產生的直流電或蓄電池釋放的直流電通過逆變器SPWM調製轉化為單相220V交流電，供交流負載使用。係統具有輸入過、欠壓保護，輸出過載、短路保護，過熱保護等功能。具有逆變輸出的電壓幅度、頻率、功率因數、諧波檢測和調整功能。

圖5（d）  離網逆變負載係統

技術參數：

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：≥0.80（感性負載、容性負載）；

逆變效率：≥80%；

電壓調整率：線性負載≤3%，非線性負載≤5%。

外形尺寸： 800mm*600mm*1880mm

5. 監控係統

圖6是監控係統，由通訊管理機、顯示器、打印機、組態軟件等組成。

主要功能：

顯示充電電壓、充電電流、功率、運行狀態；

顯示蓄電池電壓、蓄電池放電電流、蓄電池放電功率、蓄電池運行狀態；

顯示負載電壓、負載電流、負載功率、負載狀態；

顯示當前溫度、溫度補償係數，各種參數保護、實時數據顯示與處理、詳細的事故記錄、報警參數設定、對用戶提供權限管理、密碼登錄等。

圖6 （e） 監控係統

技術參數：

組態軟件：力控

外形尺寸： 800mm*600mm*1880mm

5.2 智慧教室綜合測控係統（該係統采用一體化設計，要求所有功能集中在一塊核心控製器上，禁止采用多種模塊拚裝，確保使用人員的人身安全及設備安全的性能指標）

（一）、虛擬示波器所需實現的功能：50MHz   2路波形測量功能；

（二）2路邏輯分析儀功能；

（三）1路任意波形信號發生器輸出；

200MSa/s高速實時采樣，50MHz帶寬，波形測量完全滿足教學實驗要求，波形平滑不失真。

（四）2路PWM脈衝信號發生器：可設置頻率、占空比。

（五）、萬用表功能

1、萬用表的電阻測量功能；

2、萬用表的直流電壓測量功能；

3、萬用表的交流電壓測量功能；

4、萬用表的交流電流測量功能；

（六）、人機界麵功能

*1、人機界麵顯示所測量的波形，並顯示相應的量測值；

*2、可通過點擊界麵按鈕，將所測量的波形插入實驗報告模板中；

*3、學生的實驗報告結果可通過點擊界麵按鈕，統一上傳到指定的教師電腦文件夾下；

（七）、實驗室安全監控功能

1、環境參數測量：可同時測量顯示溫濕度、CO2濃度和PM2.5；

2、電氣參數測量：可測量控製台電壓電流，並計算出功率；

3、過流、過壓、欠壓（閥值可設置）報警跳閘保護；

4、安全防護：實驗室環境安全監控裝置（PM2.5、煙霧、可燃氣體、溫濕度及CO2濃度異常（火警）報警）；5、節電功能：長期無人實驗時，自動關閉總閘開關，實現安全和節電效果；

5.3 新能源教學係統仿真軟件

一、軟件概述

1、通過該軟件可以係統性學習太陽能光伏矽材料、電池片、光伏組件、光伏組件附屬材料、光伏應用產品等全部係列光伏知識內容。

2、配備文字與動畫展示並介紹從原材料至成品包括中間環節加工工藝等與使用方法。

3、多媒體係統自帶語音講解，圖、文、聲並茂展示講解、與係統所述文字同步播放，幫助教師對光伏發電課程教案的快速編寫，提高學生對新能源專業知識快速掌握和快速學習。

4、軟件組成

(1)太陽能光伏矽材料講解與展示係統

主要功能

1、可以展示各種太陽能光伏電池使用的矽材料實物；

2、配備文字與動畫展示各種材料的生產工藝與使用方法

3、目錄（約11課時）

光伏矽產品基本情況介紹

矽單質性質：包括矽的物理性質、化學性質、矽的分類與應用

矽化合物性質：包括二氧化矽、一氧化矽、矽的鹵化物、三氯氫矽、矽烷等

矽的生長原理及定型

矽的提純方法：包括化學提純與物理提純方法

多晶矽的製備及其缺陷和雜質：包括冶金矽級製備、高純多晶矽製備、鑄造多晶矽製備

單晶矽的製備及其缺陷和雜質：包括單晶矽生長、單晶矽的雜質與缺陷

單晶矽與多晶矽加工方法

矽薄膜材料：包括非晶矽薄膜材料、多晶矽薄膜材料

矽材料的測試與分析方法：包括導電型號測量、電阻率測量、少子壽命測量、霍爾係數的測定、遷移率的測量、化學性能分析、晶體結構分析等

矽材料測試與分析依據標準（GB標準、UL標準、IEC標準、SEMI標準）

(2)太陽能光伏電池片講解與展示係統

主要功能

1、可以展示各種太陽能光伏電池片；

2、配備文字與動畫展示各種電池片的生產工藝與使用方法

3、目錄（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構分析

太陽能電池片分類

晶體矽太陽能電池片生產工藝：包括生產方法與生產設備介紹

晶體矽太陽能電池片生產主要原材料

太陽能電池片測試技術與方法：包括測試方法與測試設備介紹

太陽能電池片測試依據標準

(3)太陽能光伏組件講解與展示係統

1、可以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工藝與使用方法

3、目錄（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缺點

太陽能電池組件的生產工藝介紹及相關設備

太陽電池組件的評定標準

太陽能電池組件的測試方法與測試設備

太陽能電池組件的發展方向

(4)太陽能光伏組件附屬材料講解與展示係統

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、配備文字與動畫展示各種光伏組件附屬材料的生產工藝與使用方法

3、目錄（約7課時）

太陽能組件附屬設施情況介紹

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

太陽能組件附屬設施檢測方法

太陽能組件附屬設施測試標準

二、展示與講解內容目錄（圖、文、聲並茂）

2.1 太陽能光伏應用產品講解與展示係統（約5課時）

2.1.1 太陽能發電係統：

2.1.2 家用太陽能發電機直流係統多媒體電視機

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 太陽能光伏發電基本原理

2.3 太陽能光伏發電係統組成部分介紹

2.4 太陽能光伏發電係統設計方法

2.5 太陽能光伏電站施工建設方法

2.5.1、項目前期考察

2.5.2、項目建設前期資料及批複文件

第一階段：可研階段

第二階段：獲得省級/市級相關部門的批複文件

第三階段：獲得開工許可

2.5.3、項目施工圖設計

2.5.4、項目實施建設

2.5.5、帶電前的必備條件

2.6太陽能光伏並網電站介紹

2.6.1、光伏並網電站簡要描述

2.6.2、光伏並網電站設備組成

2.6.2、光伏並網電站設備功能

2.7 家用型太陽能電站建設方案

2.7.1、項目概述

2.7.2、方案設計 （附詳細方案設計）

（一）用戶負載信息

（二）係統方案設計

（三）效益計算：

2.8 逆變器基本原理介紹

2.9 控製器基本原理介紹

三、競賽設備清單

序號	類別	名稱	型號規格	數量	單位	廠家品牌
1	光伏發電實訓係統	光源模擬跟蹤裝置	TW-SPV01	1	套
		光源模擬控製係統		1	套
		能量轉換控製存儲係統		1	套
		離網逆變負載係統		1	套
		監控係統		1	套
		打印機	HP Deskjet 1000	1	台	惠普
		組態軟件	力控	1	套
		筆記本電腦	聯想E46L T3500	1	台
		CAD軟件	中望CAD2011教育版	1	套	中望
		手持數字示波表，	UTD1025C	1	台	優利德
		萬用表	UT33D	1	台	優利德
		壓線鉗	通用工具	1	副
		小一字螺絲刀	通用工具	1	副
		小十字螺絲刀	通用工具	1	副
		長柄螺絲刀	通用工具	1	副
		剖線鉗	通用工具	1	副
		剪刀	通用工具	1	副
		尖嘴鉗	通用工具	1	副
		斜口鉗	通用工具	1	副
		電烙鐵	通用工具	1	隻
3	耗材	電纜	通用耗材	100	米
		兩芯屏蔽電纜	通用耗材	10	米
		壓接頭	通用耗材	1	包
		線套管	通用耗材	5	米
		焊錫絲	通用耗材	1	卷
		吸錫帶	通用耗材	1	卷
		標簽紙	通用耗材	1	本
		熱縮套管	通用耗材	10	米
		直流熔絲	690V/10A/3W	5	個

注：

1、表中第1項（光伏發電實訓係統）為設備主體，為標準配置

2、表中第2-3項為附件和耗材，學校可自行購置。