高职院校光伏专业实训方案-solarbe文库

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第一部分风光互补发电实训系统（一、概述全国职业院校技能大赛高职组“风光互补发电系统安装与调试”赛项使用的大赛设备是由南京康尼科技实业有限公司研发生产的产品“KNT-SPV01 型风光互补发电实训系统” 。（二、设备组成风光互补发电实训系统主要由光伏供电装置、光伏供电系统、风力供电装置、风力供电系统、逆变与负载系统、监控系统组成。风光互补发电实训系统采用模块式结构，各装置和系统具有独立的功能，可以组合成光伏发电实训系统、风力发电实训系统。1、设备尺寸光伏供电装置 161010101550mm风力供电装置 157819501540mm实训柜 32006502000mm2、比赛场地面积20 平方米（三、各单元介绍1、光伏供电装置1、光伏供电装置的组成光伏供电装置主要由光伏电池组件、投射灯、光线传感器、光线传感器控制盒、水平方向和俯仰方向运动机构、摆杆、摆杆减速箱、摆杆支架、单相交流电动机、电容器、直流电动机、接近开关、微动开关、底座支架等设备与器件组成，如图 1 所示。图 1 光伏供电装置4 块光伏电池组件并联组成光伏电池方阵，光线传感器安装在光伏电池方阵中央。2 盏 300W 的投射灯安装在摆杆支架上，摆杆底端与减速箱输出端连接，减速箱输入端连接单相交流电动机。电动机旋转时，通过减速箱驱动摆杆作圆周摆动。摆杆底端与底座支架连接部分安装了接近开关和微动开关，用于摆杆位置的限位和保护。水平和俯仰方向运动机构由水平运动减速箱、俯仰运动减速箱、直流电动机、接近开关和微动开关组成。直流电动机旋转时，水平运动减速箱驱动光伏电池方阵作向东方向或向西方向的水平移动、俯仰运动减速箱驱动光伏电池方阵作向北方向或向南方向的俯仰移动，接近开关和微动开关用于光伏电池方阵位置的限位和保护。2、光伏电池组件光伏电池组件的主要参数为额定功率 20W额定电压 17.2V额定电流 1.17A开路电压 21.4V短路电流 1.27A尺寸 430mm430mm28mm2、光伏供电系统1、光伏供电系统的组成光伏供电系统主要由光伏电源控制单元、光伏输出显示单元、触摸屏、光伏供电控制单元、充/放电控制单元、信号处理单元、西门子 S7-200PLC、继电器组、接线排、蓄电池组、可调电阻、断路器、12V 开关电源、网孔架等组成。如图 3 所示。2、控制方式光伏供电控制单元的追日功能有手动控制盒自动控制两个状态，可以进行手动或自动运行光伏电池组件双轴跟踪、灯状态、灯运动操作。（3）、充、放电控制单元和信号处理单元蓄电池的充电过程及充电保护由充电控制单元、信号处理单元及程序完成，蓄电池的放电保护由放电控制单元、信号处理单元完成，当蓄电池放电电压低于规定值，放电控制单元输出信号驱动继电器工作，继电器常闭触点断开，切断蓄电池的放电回路。3、蓄电池组蓄电池组选用 4 节阀控密封式铅酸蓄电池，主要参数容量 12V 18Ah/20HR重量 1.9kg尺寸 345mm195mm20mm3、风力供电装置1、风力供电装置的组成风力供电装置主要由叶片、轮毂、发电机、机舱、尾舵、侧风偏航控制机构、直流电动机、塔架和基础、测速仪、测速仪支架、轴流风机、轴流风机支架、轴流风机框罩、单相交流电动机、电容器、风场运动机构箱、护栏、连杆、滚轮、万向轮、微动开关和接近开关等设备与器件组成，如图 2 所示。图 2 风力供电装置叶片、轮毂、发电机、机舱、尾舵和侧风偏航控制机构组装成水平轴永磁同步风力发电机，安装在塔架上。风场由轴流风机、轴流风机支架、轴流风机框罩、测速仪、测速仪支架、风场运动机构箱体、传动齿轮链机构、单相交流电动机、滚轮和万向轮等组成。轴流风机和轴流风机框罩安装在风场运动机构箱体上部，传动齿轮链机构、单相交流电动机、滚轮和万向轮组成风场运动机构。当风场运动机构中的单相交流电动机旋转时，传动齿轮链机构带动滚轮转动，风场运动机构箱体围绕风力发电机的塔架作圆周旋转运动，当轴流风机输送可变风量风时，在风力发电机周围形成风向和风速可变的风场。在可变风场中，风力发电机利用尾舵实现被动偏航迎风，使风力发电机输出最大电能。测速仪检测风场的风量，当风场的风量超过安全值时，侧风偏航控制机构动作，使尾舵侧风 45º，风力发电机叶片转速变慢。当风场的风量过大时，尾舵侧风 90º，风力发电机处于制动状态。4、风力供电系统1、风力供电系统的组成风力供电系统主要由风电电源控制单元、风电输出显示单元、触摸屏、风力供电控制单元、充/放电控制单元、信号处理单元、西门子 S7-200PLC、继电器组、接线排、可调电阻、断路器、网孔架等组成。2、控制方式风力供电控制单元的偏航功能有手动和自动两个状态，可以进行手动或自动可变风向操作。可变风量是由变频器控制轴流风机实现。手动操作变频器操作面板上的有关按键，使变频器的输出频率在 0-50Hz 之间变化，轴流风机转速在 0 至额定转速范围内变化，实现可变风量输出。（3）、充、放电控制单元和信号处理单元蓄电池的充电过程及充电保护由充电控制单元、信号处理单元及程序完成，蓄电池的放电保护由放电控制单元、信号处理单元完成，当蓄电池放电电压低于规定值，放电控制单元输出信号驱动继电器工作，继电器常闭触点断开，切断蓄电池的放电回路。（4）、测风偏航风力发电机风轮叶片在气流作用下产生力矩驱动风轮转动，通过轮毂将扭矩输入到传动系统。当风速增加超过额定风速时，风力发电机风轮转速过快，发电机可能因超负荷而烧毁。对于定桨距风轮，当风速增加超过额定风速时，如果气流与叶片分离，风轮叶片将处于“失速”状态，风力发电机不会因超负荷而烧毁。对于变桨距风轮，当风速增加时，可根据风速的变化调整气流对叶片的攻角。当风速超过额定风速时，输出功率可稳定地保持在额定功率上。特别是在大风的情况下，风力机处于顺桨状态，使桨叶和整机的受力状况大为改善。小型风力发电机多数是定桨距风轮，在大风的情况下，采用侧风偏航控制使气流与叶片分离，使风轮叶片处于“失速”状态，安全地保护风力发电机。另外，还可以通过侧风偏航控制风力发电机保持恒定功率输出。5、逆变与负载系统1、逆变与负载系统的组成逆变与负载系统主要由逆变电源控制单元、逆变输出显示单元、逆变控制单元、直流升压单元、全桥逆变单元、逆变器参数检测模块、变频器、三相交流电机、发光管舞台灯光模块、警示灯、接线排、断路器、网孔架等组成。1、逆变电源控制单元逆变电源控制单元主要由断路器、24V 开关电源、AC220V 电源插座、指示灯、接线端子 DT14 和 DT15 等组成。2、逆变输出显示单元逆变输出显示单元主要由交流电流表、交流电压表、接线端子 DT16 和 DT17 等组成。3、逆变与负载系统主电路逆变与负载系统主要由逆变器、交流调速系统、逆变器测试模块、发光管舞台灯光模块和警示灯组成。逆变器的输入由光伏发电系统、风力发电系统或蓄电池提供，逆变器输出单相220V、50Hz 的交流电源。交流调速系统由变频器和三相交流电动机组成，逆变器的输出 AC220V 电源是变频器的输入电源，变频器将单相 AC220V 变换为三相 AC220V 供三相交流电动机使用。逆变电源控制单元的 AC220V 电源由逆变器提供，逆变电源控制单元输出的 DC24V 供发光管舞台灯光模块使用。逆变器测试模块用于检测逆变器的死区、基波、SPWM 波形。（2）、逆变装置逆变器是将低压直流电源变换成高压交流电源的装置，逆变器的种类很多, 各自的具体工作原理、工作过程不尽相同。本实训装置使用的逆变装置由 DC-DC 升压单元、逆变控制单元、全桥逆变单元组成，逆变的工作过程是将蓄电池的 12V 直流电通过 DC-DC 和 DC-AC 变换，转变成正弦波 220/50Hz可调的工频交流电。本逆变器有很多优点，升压部分由 SG3525 驱动两个升压 MOS 管，SG3525 脉宽调试控制器，不仅具有可调整的死区时间控制功能，而且还具有可编程式软启动，脉冲控制锁保护等功能。全桥逆变部分采用具有 DSP 性能的嵌入式微处理器 TMS320F2812 实现 SPWM 的调制，同时能够与上位机的远程通讯，实现数据的上载与下载等功能。6、监控系统1、监控系统组成监控系统主要由一体机、键盘、鼠标、接线排、电源插座、通信线、微软操作系统软件、力控组态软件组成。2、监控系统功能4、通信监控系统与光伏充、放电控制器，风能充、放电控制器，逆变控制器、仪表、PLC、变频器通信。5、界面①、监控系统具有主界面，光伏供电系统界面，风力供电系统界面，逆变与负载系统界面，风光互补能量转换界面，分别显示各自的运行状态参数。②、光伏供电系统界面设置相应的按钮，实现光伏电池方阵自动跟踪。③、风力供电系统界面设置相应的按钮，实现风力发电单元变频器控制和测风偏航控制。④、具有光伏发电采集报表和风力发电集报表，记录光伏输出电压、电流，风力发电机的输出电压、电流；逆变与负载系统的逆变输出电压、电流、功率等数据并打印数据报表。四、主要实验实训内容1、单晶硅光伏电池单体的工作原理实验2、太阳能电池组件方阵设计实验3、光伏供电装置的组成与控制实验4、 PLC 编程手动、自动控制光伏电池追踪太阳实验5、光敏电阻、电压比较器的工作特性实验6、光线传感器工作原理实验7、光伏供电系统电气控制原理设计8、光伏电池的 I-U 特性测试实验9、光伏电池的输出功率特性实验10、 DSP 控制器对蓄电池的脉宽调制充电过程实验11、 DSP 控制器对蓄电池的放电保护实验12、蓄电池实际充电检测实验13、蓄电池模拟充电实验14、水平轴永磁同步风力发电机的组成安装实验15、模拟风场的设计与搭建实验16、风力发电机被动偏航与主动偏航原理实验17、水平轴永磁同步风力发电机被动偏航中侧风偏航机构设计18、风力供电系统的组成及工作原理19、可变风向和可变风量控制实验20、风力供电系统电气控制原理实验21、风力发电机偏航手动、自动控制方式实验22、风力发电机输出特性测试23、逆变器工作原理实验24、 SG3525 实验25、逆变器基波、SPWM、死区等波形检测实验26、上位机下载逆变几波频率、死去时间、调制比等参数实验27、逆变器不同负载设计连接实验28、上位机与各单元通信方式与连接实验29、通信协议设定实验30、三维组态力控软件的应用实验31、力控软件的基本开发流程实验五、主要技术参数一、风力供电装置序号名称技术参数数量1 水平轴永磁同步风力发电机输出功率300W输出（整流）电压＞ 12V叶片旋转直径1.2m叶片数量3个叶片材质玻璃纤维启动风速1m/s1切入风速1.5m/s安全风速25 m/s偏航程序控制自动偏航偏航电机工作电压（DC 24V）、转速（25rpm）2 风速仪输出电压0-5V风碗数3个 13 轴流通风机流量2100m3/h电压380V（由变频器控制）全压215Pa频率50Hz功率0.37Kw转速1400r/min轴流风机支架轴流风机框罩14 风向控制电机减速比140电压AC220V和运动机构的链接机构链轮1二、光伏供电装置序号名称技术参数数量1 电池组件功率20W误差±5输出电压17.2V输出电流1.17A开路电压21.4V短路电流1.27A工作环境温度45℃±2℃尺寸43043028mm42 追日传感器输出电压0-5V跟踪精度1度结构4电桥13 投射灯摆臂机构涡轮蜗杆结构（2个减速箱）电压220V频率50Hz电流1.36A最大功率300W24 追日机构结构涡轮蜗杆结构（减速箱）驱动直流电机轴数双轴二维1三、风力供电系统序号名称技术参数数量1 电源控制单元含漏电保护断路器，AC220V 和 DC24V 状态指示灯、电源插座 12 风电控制电源单元含漏电保护断路器，AC220V 和 DC24V 状态指示灯 13 触摸屏 7“,彩色 14 充、放电控制器核心板，接口底板，信号处理板 15 直流输入单元电流表 DC 0-5A电压表 DC 0-500V接口RS48516 风力供电控制单元风场运动方向顺时、逆时轴流风机控制给风偏航控制偏航、停止自动控制启动、急停17 PLC S7-200 CPU224 18 变频器 MM420-0.37Kw9 可调电阻范围0-1000Ω，无级可调（有刻度） 1四、光伏供电系统序号名称技术参数数量1 电源控制单元含漏电保护断路器，AC220V 和 DC24V 状态指示灯、电源插座 12 光伏控制电源单元含漏电保护断路器，AC220V 和 DC24V 状态指示灯 13 触摸屏 7“,彩色 14 充、放电控制器核心板，接口底板，信号处理板 15 直流输入单元电流表PA1951-AK1G，DC 0-5A电压表PZ195U-AK1G，DC 0-500V接口RS48516 光伏供电控制单元电池板跟踪方向东、南、西、北投光灯控制灯1、灯2投光灯运动方向东西、西东、停止自动控制启动、急停18 PLC S7-200 CPU226 19 可调电阻范围0-1000Ω，无级可调（有刻度） 1五、逆变与负载系统序号名称技术参数数量1 逆变输出显示单元电流表AC 0-5A电压表AC 0-500V接口RS48512 逆变控制电源单元含漏电保护断路器，AC220V 和 DC24V 状态指示灯 13 逆变装置输入电压DC12V输入电压范围DC9.5V-15.5V输出电压AC180220V 可调±5额定输出电流1.4A输出频率50Hz60Hz 可调±0.5Hz额定功率300VA输出波形正弦波波形失真＜5转换效率＞854 开关电源型号DR-120-24输入电压AC 220V输出电压DC 24V输出电流5A15 变频器 MM420-0.37Kw 16 电机负载功率25W电压AC220V转速1300rpm17 模拟舞台灯光负载二极管字样为“KNT”的发光模块 18 阀控密封式铅酸蓄电池容量 12V 18Ah/20HR重量 1.9kg尺寸 345mm195mm20mm4六、监控系统序号名称技术参数数量1 工控机 6个串口，含键盘鼠标 12 组态软件力控6.1 13 打印机 HP Deskjt 1000 1七、实验台序号名称技术参数数量1 网孔板实验台竖式网孔板基本结构下方为工具箱4个轮子，上方为竖式网孔板尺寸800长600（宽2000高外框架构成铝合金型材；内嵌喷塑钢板钢板尺寸1200mm820mm钢板厚度2mm钢板孔规格上方孔尺寸610mm，孔左右间距为6mm，上下间距为6mm 且错位8mm；网孔板配有推拉式抽屉，抽屉采用型材外框、2mm钢板底部；网孔架底部装有滑轮。42 微软操作系统软件 Window XP 13 通讯电缆 0.3mm²双芯屏蔽线 14 实验指导书风光互补发电系统实训指导书 1第二部分1KW 光伏智能离并网发电实训系统一、概述本项目结合光伏离网发电和并网发电开发的光伏发电实验平台，进行相关的科研与教学实验。该光伏系统总装机装机容量为 1kWp，采用 4 块 250Wp 光伏组件及 1.58kwh 蓄电池储能单元，通过 1 台 1kW 的并网逆变器接入就近低压配电室（单相 220VAC）交流电网，或通过1 台 1kw 光伏离网控制和逆变器直接接入离网用户负载系统。4 块电池组件采用固定支架安装，并网发电时采取串联方式接入并网发电系统，离网发电时采取 2 串 2 并接入离网发电系统。重要负载由智能 ATS 能量管理系统控制供电，实现公网断电续航功能。工控机可连接智能控制器，采集智能仪表，控制器和逆变器等设备数据，对单个独立系统进行一体化监控控制。多个实训系统可以组成分布式以太网网络。由工控机、监控软件、以太网交换机、远程软件和环境侦测等设备和软件组成，可以实现数据采集（包括光伏电站、储能系统、负载、环境），数据处理，系统安全和权限管理，统计和报表，历史数据查询与分析，数据储存，图表化分析，对负载运行状态进行管理、经济运行分析、故障检测与保护等方面的功能，实现对整个系统的集中监控。二、技术方案（一）设计规范①GB/T19939-2005 光伏系统并网技术要求②GB/T 19064-2003 家用太阳能发电系统技术条件③GB/T9535-1998 地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和定型④GB/T18479-2001 Eqv. IEC 612771995 地面用光伏发电系统-概述及导则⑤GB/T20046-2006 光伏系统电网接口特性⑥GB/T2297-1989 太阳能光伏能源系统术语⑦GB5005295 供配电系统设计规范⑧GB5005495 低压配电设计规范⑨GB50057-94 建筑物防雷设计规范（二）技术原理在有公共电网的地区，一般将光伏发电与电网并联，采用并网运行方式，这种方式结构简单，同时增加了蓄电池储能离网发电系统单元，保证了系统最大效率和可靠性，同时具有更好的先进性、经济性、实用性。光伏离网发电系统原理图光伏并网发电系统原理图（三）技术方案①电站接入选择本工程按照用户侧并网光伏发电站设计，并入电网用电。优先采用太阳能光伏发电，余电上网，不足部分可由外部电网供给。②安装容量选择根据现场勘查，安装太阳能组件数量 4 块，峰值功率 250Wp，总装机容量 1kWp。③光伏系统构成⑴光伏并网发电系统主要由光伏组件、并网逆变器、光伏支架、线缆、汇流箱、交直流配电柜及监控系统等组成；增加离网发电系统由光伏组串切换系统、离网控制器逆变器、储能管理单元、负载切换控制管理单元。其中交直流配电柜及监控系统可根据用户实际情况选择安装。⑵此光伏并网发电系统将采用分布式并网的设计方案，将 1kWp 光伏系统通过 1 台 1kW的并网逆变器接入就近低压配电室（单相 220VAC）交流电网，实现并网发电。离网发电时，先将组件组串方式切换为离网系统电压等级，通过离网控制器逆变器输出到离网负载。⑶根据常用规格并网逆变器的 MPPT 工作电压范围（50～400V），4 个电池串列接入并网逆变器；根据离网系统电压等级，4 个电池组件 2 串 2 并接入系统。④系统安装方式4.1 该项目电站安装于地面上，采用混凝土基座式安装方式，安装时在地面上预留若干的基础支墩，置于地面，在支墩表面预留钢板法兰。4.2为了减少光伏电池组件到逆变器之间的连接线，以及方便维护操作，直流侧采用分段连接、逐级汇流的方式连接，即通过光伏防雷汇流箱将光伏阵列进行汇流，再通过专用线缆桥架接入配电室内的光伏逆变器。⑤系统防雷配置此系统还要配置直流防雷配电柜，该配电柜包含了直流防雷配电单元。其中直流防雷配电单元是将汇流箱进行配电汇流，分别接入就近光伏设备室的光伏逆变器，经逆变后的交流电通过计量表并入配电箱低压侧，向照明设备及其它负载提供电力。⑥方阵最佳倾角设计一般为水平上的太阳辐射量，换算成光伏阵列倾斜面的辐射量，才能进行光伏系统发电量的计算，以上数据都是来源于气象监测站。光伏电站的倾角以固定方式安装太阳能光伏阵列。在夏天太阳的辐射能是最强最多的时候，冬天太阳的辐射能量相对于来较少，故在设计离网电站时，考虑电站月平均最大发电量，根据当地全年倾角与辐射量，确定安装并网型太阳能电池阵列倾角。⑦光伏组件的安装固定用热镀锌型材。⑧储能系统1.58KWh⑴对离网管理系统和储能电池的实时运行信息、报警信息进行全面的监视，并对储能进行多方面的统计和分析，实现对储能的全方面掌控。⑵储能监控主要实现以下功能 可实时显示离网系统运行状态、告警信息等；可对离网系统的管理参数进行远方查询、修改。可显示电池管理系统的实时信息，可分组查询各组电池电压、电流等参数，可查询各单体电池的工况。可实时显示储能系统当前可放电量、可充电量、最大放电功率、当前放电功率、可放电时间、今日总充电量、今日总放电量。能对电池充放电时间、充放电电流、电池保护电压进行控制，实现对离网控制器相关参数的调节。⑨负载系统5W Led 照明灯，数量 2 个；5W 风扇，数量 2 个.⑩主要设备选型（1）电池组件太阳能组件性能太阳能路灯系统根据系统输出功率要求将一定数量的晶体硅太阳能电池组件按照系统电压的要求串联后方可输出系统要求的电压。太阳能电池组件是光伏系统的关键部件，由其将接受到的太阳光能量直接转换为电能。选择太阳能电池组件，主要考虑光电转换效率和使用年限，这主要和太阳能电池板组件采用的原材料及封装工艺有关，应采用专业定制的高效硅太阳能电池、高透光率的钢化玻璃、抗腐蚀铝合金边框等材料。由于硅晶片采用钢化玻璃以及防水树脂进行封装，因此其坚固耐用，使用寿命一般在25年以上。防护等级IP65。太阳能电池组件结构图（见下图）组件选用晶体硅 250Wp,有关技术参数如下峰值功率 Pm250Wp短路电流 Isc8.8A开路电压 Uoc38.1V最佳工作电流8.15A最佳工作电压30.7V转换效率＞17绝缘电阻大于 200MΩ使用寿命大于 25 年（25 年时，效率不低于初期 80）（2）并网逆变器逆变器的原理和功能介绍逆变器也称逆变电源，是将直流电能转变成交流电能的交流装备，是太阳能光伏发电系统的一个重要部件。由于太阳能电池发出的是直流电，当进行光伏并网和负载是交流负载时，逆变器是不可缺少的。逆变器的基本要求①能输出一个电压稳定地交流电。无论是输入电压出现波动，还是负载发生变化，它都能达到一定的电压稳定精度，静态时一般为±2％。②能输出一个频率稳定的交流电。要求该交流电能达到一定的频率稳定精度，静态时一般为±0.5％。③输出的电压及频率在一定范围内可以调试。一般输出可调电压范围为±5％，输出频率可调范围为±2Hz。④具有一定的过载能力，一般能过载 125％-150％。当过载 150％时，能持续 30s；当过载 125％时，应能持续 1min 及以上。⑤输出电压波形含谐波成分应尽量小。一般输出波形的失真率应控制在 7％以内，以利于缩小滤波器的体积。⑥具有短路、过载、过热、过电、欠电压等保护功能和报警功能。⑦启动平稳，启动电流小，运行稳定可靠。⑧换流损失小，逆变频率高，一般在 85％以上。⑨具有快速的动态相应。逆变器按运行方式，可分为独立运行逆变器和并网逆变器。独立运行逆变器用于独立运行的太阳能电池发电系统，为独立负载供电。逆变器按输出波形有可分为方波逆变器和正弦波逆变器。★并网逆变器参数输入最大输入功率 [W] 1200最大输入电压 [V] 450MPPT 电压范围[V] 50～400启动电压[V] 60最大输入电流[A] 10输入路数 2MPPT 路数 1/1输出额定输出功率[W] 1000最大输出功率[W] 1100额定电网电压[V] 220/230电网电压范围[V] 180～270（可调节）电网相位单相最大输出电流[A] 6.1输出功率因素 0.99最大测流谐波 Total THD20 年冷却方式自然对流噪音指数[dB] 50 兆欧11★智能数字仪表直流电压表①具有通信接口、具有手动自动量程、工业级柜装 48mm96mm；②精度0.5 级；③1000V 档位显示格式999.99（带 2 个小数点），显示单位V；④100V 档位显示99.999（带 3 个小数点），显示单位V；⑤10V 档位显示9.9999（带 4 个小数点），显示单位V；⑥采用透明面板设计。正反驳接误差不大于 5 个字。直流电流表①具有通信接口、具有手动自动量程、工业级柜装 48mm96mm；②精度0.5 级；③5A 档位4999.9（带 1 个小数点），显示单位mA；④1000mA 档位999.99（带 2 个小数点），显示单位mA；⑤100mA 档位99.999（带 3 个小数点），显示单位mA；⑥采用透明面板设计，全量程内阻 0.1 毫欧。（12）★功率及功率因数表（1）具有通信接口、工业级柜装 4896mm；（2）精度0.5 级，电压0.3V～500V，电流1mA～5A；（3）采用 DSP 专用芯片设计，具有电能计量，有功功率、无功功率、频率、电压、电流、负载性质等多种功能；（4）采用军工企业生产的电源变压器、通信隔离模块、信号隔离模块等。三、监控软件（1）分布式电源运行统计对光伏、风电的实时运行信息、报警信息进行全面的监视，并对发电进行多方面的统计和分析，实现对分布式电源的全方面掌控。要求光伏发电监控至少可以显示下列信息光伏发电系统当前的功率、日发电量、总发电量、光辐照度等，能够显示实时发电功率曲线及功率预测曲线。要求风力发电监控至少可以显示下列信息风力发电系统当前的功率、日发电量、总发电量、风向、风速等，能够显示实时发电功率曲线及功率预测曲线。（2）★储能运行统计对储能电池的实时运行信息、报警信息进行全面的监视，并对储能进行多方面的统计和分析，实现对储能的全方面掌控。（3）★工控机可对电站数据进行监控（4）在上位机软件中可实时监控光伏电站各系统光伏支路的状态（5）★历史数据管理功能历史存储对于实时数据应最少保存最近二年的实时数据，月统计数据保存，年统计数据能够长期保存。历史数据库应能够将两年以前的实时数据或十年以前的月统计数据导出为 Excel 文件保存。支持用户手工批量删除历史数据、手工转储历史数据。★报表功能系统的报表功能应包括报表显示、报表查询、报表打印、日报表、月报表、年报表。支持的图表应包括曲线、3D 柱状图、饼图等。系统报表格式与 Excel 文件完全兼容，并支持用户二次开发。四、小型气象站本气象站站可观测的气象要素有环境温度、环境湿度、露点温度、风速、风向、太阳总辐射等多项指标。具有性能稳定，检测精度高，无人值守等特点，可满足专业气象观测的业务要求。具有多种通讯接口（有线 RS232/RS485 等）可以很方便的与计算机建立远程通讯连接；专业的气象软件具有数据下载、统计、分析、导出、打印等功能在线监测。功能特点①科学的便携式结构设计，安装及使用方便；②可观测风速、风向、温度、湿度、辐射等多种要素，气象观测要素可根据用于需求进行配置；③多种供电方式。具有交流、直流以及太阳能供电系统可供选择；④多种通讯方式。RS232、RS485；⑤支持气象短信功能；⑥支持 U 盘存储功能，实现数据海量存储；⑦可配置户外 LED 气象显示屏；⑧低功耗、高精度、高可靠性，完全实现野外无人值守；⑨大容量数据存储器；⑩先进完善的多种防雷保护设计，能有效的防雷电干扰；⑪操作简便、易于安装维护和远、近程监控；⑫防腐工艺处理，适用于各种恶劣环境。技术参数名称测量范围分辨率准确度风速 0～70m/s 0.1 m/s ±（0.3±0.03V）m/s风向 0～360° 1° ±3°大气温度 -50～80℃ 0.1℃ ±0.2℃相对湿度 0～100RH 1RH ±3RH总辐射 0～2000W/m2 1 W/m2 ±2组件温度 -50～120℃ 0.1℃ ±0.2℃供电系统太阳能、直流、市电等通讯系统 RS232/RS485安装支架光伏气象站支架工作环境-50～50℃、0～100RH ；可靠性平均无故障时间6000 小时防护等级IP65，防雷击、防电磁干扰、防盐雾腐；采集器嵌入式操作系统采集器，多通道数据采集；数据存储4M FLASH 数据存储器,可扩展 U 盘存储器；系统供电太阳能/交流/直流供电模式；采集功能采样存储可远程升级；数据输出气象规范/用户定制五、系统柜①可测量光伏阵列伏安特性；②可测量最大功率点控制装置的电压电流参数；③可测量逆变器主要电压电流参数；④所有数据可以通过数据采集和通信接口输入给计算机；⑤数据采集通讯单元实时采集数据、RS485隔离通讯技术性能要求①人身安全保护要求系统提供电流型漏电保护、隔离变压器浮地保护和其它安全保护措施，保证学生的实验安全。②设备安全保护措施提供完善的设备安全保护功能，使学生误操作不会损坏设备。③系统装置结构合理，布局清晰、美观，实验时操作方便。通过列表说明可完成实验项目。④具有完善的保护功能直流过压/过流、交流过压/欠压、交流过流、短路、过频/欠频、系统瞬时功率、内部过热等多种综合保护策略；六、实验项目1、光伏阵列能量变换技术实验实验 1、光伏阵列单元组成原理。试验 2、太阳能电池发电原理实验实验 3、阵列汇流与防雷接地接地管网原理。实验 4、最大功率跟踪器与光伏转换能效测试实验。实验 5、在不同天气和日照强度下光波对光伏转换效率的测试实验。实验 6、在不同季节环境温度变换下对光伏能量转换的测试实验。实验 7、光伏组件与固定结构扣件的安装实验。实验 8、光伏组件与固定支架扣件安装与调试。实验 9、光伏阵列串并联组网安装与调试。实验 10、光伏阵列多路汇流控制箱安装与调试。实验 11、光伏阵列支架与基础面固定安装与调试。实验 12、光伏气象站 5 要素系统安装与调试。2、并网逆变电源技术实验实训 1、并网逆变电源单元安装组成原理技术实验与安装调试。实训 2、并网逆变器的最大功率跟踪 MPPT 控制方法的比较实验。实训 3、光伏同步电源与风电同步电源并网兼容控制技术测试实验。实训 4、并网逆变器的防孤岛效应瞬间保护技术测试试验。实训 5、并网逆变电源输出功率与光伏能量变换效率实验。实训 6、并网逆变电源直流输入欠压控制实验。实训 7、并网逆变电源交流输出波形测试实验。实训 8、并网逆变器输入功率与输出功率比值效率计算与测试实验。实训 9、双向电度表的测试实验。实训 10、RS485 通信实验3、离网逆变电源技术实验实验 1、离网逆变电源单元组成原理技术实验。实验 2、离网逆变器的蓄电池管理控制方法的实验。实验 3、离网逆变电源输出功率与光伏能量变换的实验。实验 4、离网逆变电源直流输入欠压控制实验。实验 5、离网逆变电源交流输出波形测试实验。实验 6、离网逆变器输入功率与输出功率比值效率计算与测试实验。试验 7、RS485 通信实验4、并网发电系统监控软件实验实训 1、在上位软件里查看单站监控项目直流电压 VDC、直流电流 A、输入功率 KW交流电压 VDC、交流电流 A、输出功率 KW日发电量 KWh、日运行时数 h min、总发电量 KWh、总运行时数 h。实训 2、在手机软件里查看单站监控项目直流电压 VDC、直流电流 A、输入功率 KW交流电压 VDC、交流电流 A、输出功率 KW日发电量 KWh、日运行时数 h min、总发电量 KWh、总运行时数 h。5、离网并网智能能源控制技术实验实验 1、并网离网智能能源控制原理。实验 2、光伏系统并网时公网断电自动切换至离网系统给重要负载供电的实验。实验 3、光伏系统离网运行时自动投入并网系统运行实验。实验 4、离网并网智能能源控制数据监控显示。第三部分太阳能光伏发电教学实训系统一、设备组成光伏发电实验实训装置主要由光伏装置、逐日系统装置、控制装置（含控制器、逆变器）、仪表与负载单元、监控系统组成，如图 1 所示。光伏发电实训系统采用模块式结构，各装置和系统具有独立的功能，可以组合成光伏发电实训系统系统。图 1 光伏发电实训装置二、各单元介绍1、光伏跟踪装置（1）、光伏跟踪装置的组成光伏跟踪装置系统含 PLC 控制单元、触摸屏、控制系统。光伏供电装置主要由光伏电池组件、光线传感器、投射灯底座支架等设备与器件组成。系统由安装圆形底盘，减速系统，线路板、XY 连接支架、大功率电机、齿轮、200 毫米长链条等,整体面积占地小于 1300mm*1000mm。4 块光伏电池组件并联组成光伏电池方阵，模拟光源采用 1 盏 300W 的投射灯安装在支架上，采用涡轮蜗杆结构（0-60CM 可调）、电压 220V、最大功率 300W。装置采用 50001 的减速系统、异步电机、驱动系统、支架系统，模拟太阳系统等组成。采用按钮控制驱动系统的正反控制和速度控制等。（2）光伏发电装置光伏发电装置主要由 4 块 10W 的太阳能光伏板组成，可进行并联连接或者串联连接。其主要参数如下光伏电池组件的主要参数为额定功率 4*10W 开路电压21.4 V（并联），4*17.20V（串联）短路电流4*0.32A（并联），0.28A（串联）工作环境温度 45℃±2℃。（3）光线传感器、光线传感器控制盒逐日系统光源检测部分采用数字化光源检测技术。采用高档 CPU、光敏传感器和硅光电池集合设计。本控制盒是专用于交流 24V 云台的太阳跟踪控制，其采用 24V 交流输入，可输出四个方位的控制电压给云台，一般云台的方位控制是一根公正，左右上下各四个，本控制盒就是依些配置。控制盒中，方位检测与继电器控制一体集成在电路板内。小巧，美观，质量可靠。跟踪精度可达 1 度，同时锁定性能良好。技术成熟，属不断改进而形成的最终控制方案。（4可编程控制器使用西门子 CPU224 可编程控制器2、实验实训台（1）实验台外观介绍实验实训台采用钣金设计，桌面为防火、防水、耐磨高密度板,结构坚固，造形美观大方；设有吊柜，用于放置工具、存放挂箱及资料等。桌面用于安装电源控制屏并提供一个宽敞舒适的工作台面。（2）电源控制屏电源控制屏提供单相 220V 交流电源和 380V 交流电源、1 路 0-30V 直流稳压电源（5A）、铅酸蓄电池（蓄电池组选用 2 节阀控密封式铅酸蓄电池，主要参数容量 12V、7Ah）、900Ω2/0.41A 的双层瓷盘可调电阻。光源控制模块。电源系统监测系统至少配置 4 通道模拟量输入（0-3V）；4 通道数字量输入（光耦隔离）；3 通道继电器输出（220V,1A）；2 路 DA 输出（0-3V）；带标准以太网接口（有 LED 指示其工作状态）；有 RS485 接口、CAN 接口（专用隔离模块）；4 位数码管显示；带 ARM 的仿真与下载口；USB2.0 接口（RS232 接口）；接基于串口协议的无线模块，模块可更换（带天线,工业级）；位机 PC 以太网监控程序，可远程直接采集操作本模块的硬件资源；提供多种传感器模块供用户选配，可远程控制系统的电源。招标现场提供样机。（3）铝面板及安装模块提供铝面板、直流仪表（电压表、电流表）、交流仪表模块（电压表、电流表、功率表三合一、具有485 通信接口）、直流负载（警示灯、节能灯、智能显示风扇）、交流负载（白炽灯、风机）、触摸屏、并离网逆变器、风光互补控制器等。（4）直流仪表1.直流电压表具有通信接口、具有手动自动量程、工业级柜装 48mm*96mm、精度0.5 级，1000V 档位显示格式999.9（带 1 个小数点），显示单位V；100V 档位显示99.99（带 2 个小数点），显示单位V；10V 档位显示9.999（带 3 个小数点），显示单位V；采用透明面板设计。正反驳接误差不大于 5 个字。招标现场提供样机演示。2.直流电流表具有通信接口、隔离 RS485 信号输出，手动自动量程。采用的是工业级柜装 48mm*96mm，精度0.5级。显示分为三档位，具体情况如下2A 档位1999，显示单位mA；1000mA 档位999.9带 1 个小数点，显示单位mA；100mA 档位99.99带 2 个小数点，显示单位mA。采用透明面板设计。招标现场提供样机演示。3.交流仪表参数由 24 位专用 DSP、16 位高精度 AD 转换器和高速 MPU 单元设计而成，通过键控、数显窗口实现人机对话功能控制模式。软件上采用 RTOS 设计思路，同时配有 PC 监控软件来加强分