SZJ-XNY138型 (分布式)5KW太阳能光伏并网发电实训台

SZJ-XNY138型 (分布式)5KW太阳能光伏并网发电教学系统

一、系统概述：

“SZJ-XNY138型(分布式)5KW太阳能光伏并网发电教学系统”，主要由光伏组件方阵及其支撑支架、直流汇流箱、防雷系统、并网逆变器、交流配电箱、监控系统及其连接线缆等组成。

在晴朗的白天，装在屋顶上的光伏组件发出的直流电经过并网逆变器逆变成与电网同频率同相位的单相交流电给负载进行供电，在夜晚或阴雨天等太阳光照不足的情况下，系统处于待机状态，负载用电全部来自电网。您可以通过系统监控软件来实时查看系统的运行状态和故障信息，或者是选配远程通讯数据采集器，将系统工作数据通过GPRS或以太网，传输到您的手机、平板电脑或任意一台联网的电脑，以便于您远程实时掌控电站的信息。适用于高校、大中专院校教学实验与技能实训考核的先进太阳能教学设备。

二、主要特点：

1、一站式交钥匙服务；

2、系统所选设备及材料质量可靠、价格低廉，使电站至具性价比；

3、选用带隔离变压器的并网逆变器，实现直流侧与交流侧的电气隔离，对电网和人身安全提供了强有力的保障；

4、多种监控方式可选，并创造性的将物联网技术应用到光伏远程监控中，可以随时随地的通过手持终端（如手机、平板电脑等）或任意一台联网电网，来掌控电站的信息。

5、分布式并网光伏电站具有绿色环保、无污染、就地消纳、损耗小等优点；

6、并网方式灵活，可以根据实际情况，选择“自发自用；自发自用、余电上网；全部上网”三种并网方式的任意一种，并网流程简单；

三、技术参数：

五、主要单元参数：

  5.1 太阳能电池组件

 1）组件型号：ZM250P-29b  多晶

 2）最大功率（W）：250

 3）开路电压（V）：38.4

 4）短路电流（A）：8.81

 5）最大功率点的工作电压（V）：29.9

 6）最大功率点的工作电流（Ａ）：8.36

 7）转化效率：17.12%

 8）开路电压温度系数：-0.292%/K

 9）短路电流温度系数：+0.045%/K

 10）功率温度系统：-0.408%/K

 11）最大系统电压（V）：1000

 12）保险丝额定电流（A）：20

 13）组件尺寸（长×宽×高）：1650×990×40mm

 14）重量：19.1kg

 15）框架：阳极氧化铝

 16）玻璃：白色钢化安全玻璃3.2mm

 17）电池片封装：EVA

 18）背板：复合薄膜

 19）太阳能电池片：6×10片多晶硅太阳能电池片（156mm×156mm）

 20）接线盒

   ① 6个旁路二极管

   ② 绝缘材料：PPO

   ③ 防水等级：IP65

 21）连接器

    ① 常规额定电流：30A

    ② 耐电压：DC1000V

    ③ 接触电阻：<2mΩ

    ④ 绝缘电阻：＞500MΩ

    ⑤ 适用单芯电缆截面：2.5-6mm2

    ⑥ 电缆外径范围：Φ5mm～Φ 7mm

    ⑦ 环境温度：-40℃～+ 105℃

    ⑧ 防护等级：IP67

    ⑨ 安全等级：Ⅱ

    ⑩ 壳体：PC料，黑色

    ⒒ 接触件：紫铜CN，镀锡SN

    ⒓ 接线方式：压接

22）锁紧系统：嵌入式常规额定电流：30A

    ① 耐电压：DC1000V

    ② 接触电阻：<2mΩ

    ③ 绝缘电阻：＞500MΩ

    ④ 适用单芯电缆截面：2.5mm2, 4mm2, 6mm2或14AWG, 12AWG, 10AWG

    ⑤ 电缆外径范围：Φ5mm～Φ 7mm

    ⑥ 环境温度：-40℃～+ 105℃

    ⑦ 防护等级：IP67

    ⑧ 安全等级：Ⅱ

    ⑨ 壳体：PC料，黑色

    ⑩ 接触件：紫铜CN，镀锡SN

    ⒒ 接线方式：压接

    ⒓ 锁紧系统：嵌入式

    ⒔ 重量：约0.025Kg

23）电 缆

    ①长度：450mm,

    ②规格：1×4mm²

    ③颜色：红、黑

24）温度范围系数：-40°C to+85°C

25）抗冰雹系数：最大直径25mm,撞击速度23m/s(51.2mph)

26）最大表面负荷：7200pa

5.2 光伏并网逆变器

采用数字化高精度DSP控制，高效率方案、高稳定度设计，先进的MPPT,实时跟踪光伏方阵的最大输出功率，最大转化效率可达到97.5%，MPPT追踪效率高达99.9%。正弦波输出，自动同步电网，电流谐波含量小，对电网无污染，无冲击；防孤岛运行控制，全面的保护和报警功能，具有良好的人机交互LCD界面，并配备GPRS模块，可通过手机端或电脑端实现并网设备远程数据监视。

5.2.1 产品特点

1）无变压器设计，最大效率可达97.5%，欧洲效率可达96.6%

2）极高的MPP跟踪精度（>99.9%）

3）较宽的直流电压输入范围（80-500Vdc），广泛兼容各种类型的太阳能组件

4）接线、安装简单，易于操作

5）IP65设计，适合室内外各种环境下的安装

5.2.2 智能监控系统

教学系统所采用的逆变器外配GPRS通讯卡。同时配备RS485、RS232和以太网标准通讯接口。可以选择使用wifi-kit和GPRS-kit。免费的监控软件能够通过电脑及移动终端清晰直观的查看输出数据，您可以在任何时候查看光伏电站的太阳能产量和公共电网的供电量情况。

5.2.4 并网逆变器参数

  1）直流侧参数

  2）最大输入功率：3600W 两路输入

  3）最大输入电流：16A 两路输入

  4）满载MPP电压范围：40-560V

  5）最大输入电压：600V

  6）额定输入电压：360V

  7）启 动 电 压：50V

  8）最大功率跟踪数：2

  9）防逆流功能：有，配套防逆流传感器

  10）交流侧参数

      ① 额定交流功率：3600W

      ② 最大输出功率：3960W

      ③ 最大输出电流：16.4A

      ④ 连接方式：单相

      ⑤ 额定输出电压：220Vac,230Vac（电网匹配）

      ⑥ 输出电压范围：220v

      ⑦ 额定输出频率：50Hz/60Hz

      ⑧ 总电流波形畸变率：＜3%

      ⑨ 功率因数：≥0.99

      ⑩ 最大功率跟踪效率：97.9%

      ⒒ 安全等级：一级

      ⒓ 防护等级：IP65

  11）参考标准

      ① 安规标准：EN 62109, AS/NZS 3100

      ② 电磁兼容标准：EN 61000-6-1, EN 61000-6-2, EN 61000-6-3, EN 61000-6-4, EN 61000-3-2, EN 61000-3-3

      ③ 并网标准：VDE 0126-1-1, RD1699, EN5, C10/11, G83/2, UTE C15-712-1, AS4777, CQC, CEI 0-21

5.2.5支架

系统支架设计容量为5KW，采用标准工程件，镀锌方钢，镀锌C型钢，结构美观，强度高，由20块250Wp太阳能光伏组件，成40度斜面，固定于C型钢架上，

1）斜面式，标准工程用C型镀锌钢和镀锌方钢

2）支架材料：工程用镀锌方钢，含标准件，接地孔等所需的全部部件，含支架基建底座。

3）方阵点地面积：安装于楼顶或地面点地约 32平方米

5.2.6 电气配件

     1）线缆规格：阻燃电力电缆  4mm2 ,颜色：黑色，红色， 光伏专用

    ①光电联接方式：20块250W太阳能组件，每10块串联，分2组输送至室内实验台

    ②断路器

2）断路器品牌：正泰交流，  正品施奈德：交流/直流

5）适用范围：计量单相两线交流有功电能，适用于执行单费率电价的太阳能和光伏发电的用户双向计量  5（40）A

6）主要功能

    ① 液晶LCD数字显示

    ② 正反向双向计量，正向电量6位整数1位小数（999999.9）反向电量5位整数1位小数（F99999.9）。

5.2.7 监控主机

该主机是一款高性价比的 13.3 寸液晶工业平板电脑，可选择 Intel® Celeron® 或酷睿处理器，紧凑的嵌入式系统可提供高性能计算。高耐久性设计，全金属外壳，高耐久性设计，支持 2 到 3 个串行端口，4 个 USB 端口和 1 个千兆网口来满 足各种工业应用。

1）采用 13.3" TFT LED 面板

    ① 触摸屏:台湾军工Touchkit 4线触摸屏，透光率高；性能稳定，触摸灵敏

    ② C P U:Intel 1800 2.41GHz 双核处理器TDP 17W超低功耗处理器

    ③硬 盘:24G SSD固态硬盘

2）Intel® Celeron® 或酷睿处理器

3）系统内存最大支持 8 GB DDR3L SDRAM

4）全金属外壳，抗电磁干扰

5）内置WIFI模块

6）支持全尺寸 Mini PCIe 扩展

7）支持 USB 3.0

8）支持 Windows Embedded and Android

    ① 显 卡:集成Intel  HD Graphics核心显卡,提供VGA、LVDS、双HDMI显示输出,LVDS支持双通道24bit,支持单独显示、双显复制、双显扩展。

    ② 声 卡:集成ALC662 6声道高保真音频控制器

    ③ 网 卡:集成1个RTL千兆网卡,支持网络唤醒、PXE功能。

    ④ 电 源:外置电源（100V至220V宽幅电压，全球通用）

    ⑤ 整机接口:4* USB 2.0接口,其中两个可支持USB3.0(需定制)，

    ⑥ 1* HDMI接口:1* VGA接口,1* RJ-45网络接口,1* Line out（绿色）,1* Mic（红色)

    ⑦ 2*COM串口,1* 12V DC_JACK输入接口

六、实验实训内容

6、1、 光伏能量变换实验

    实验1、光伏阵列单元组成原理。

    实验2、太阳能光电池能量转换组合原理。

    实验3、阵列电池最大功率跟踪器原理。

    实验4、阵列汇流与防雷接地原理。

    实验5、阵列结构件组合安装原理。

    实验6、最大功率跟踪器与光伏转换提效实验。

    实验7、在不同天气和日照强度下光波对光伏转换效率的影响实验。

    实验8、在不同季节环境温度变换下对光伏能量转换的影响实验。

6、2、光伏并网同步逆变电源实验

    实验1、逆变电源单元组成原理。

    实验2、逆变电源MPPT的最大功率跟踪控制方法的实验。

    实验3、逆变电源输出功率与光伏能量变换的实验。

    实验4、MPPT与电子跟踪器有效结合和分离控制方面的比较实验。

    实验5、逆变器并入的电网供电中断，逆变器应在2s内停止向电网供电，同时发出警示信号的防孤岛效应保护试验。

    实验6、逆变电源直流输入欠电压控制实验。

6、3、光伏并网发电系统软件实验

     实验1、在工控一体机上位软件里查看单站监控项目

        当前功率 KW、当日电量 KWh、当月电量 KWh、当前电量 KWh、总电量 KW

        累计减少砍伐树木（棵）、累计减排二氧化碳（吨）、收益（元）需要设置

        每日/周功率曲线、电量曲线。

    实验2、在移动设备监控软件里查看单站电量记录项目：

        当前功率 KW、当日电量 KWh、当月电量 KWh、当前电量 KWh、总电量 KWh

        累计减少砍伐树木（棵）、累计减排二氧化碳（吨）、收益（元）需要设置

        每日/周功率曲线、电量曲线

    实验3、在上位软件里查看单站故障记录项目：

        直流过压、直流欠压、直流过流

        交流过压、交流欠压、交流过流

        系统过载、频率异常、孤岛保护、ADC异常（快速检测并网电压，电流）、IPM故障、过流保护、过温保护、温度异常、DSP异常（数字信号处理器，将模拟信号转为数字信号）

七、新能源教学系统仿真软件：（具有软件著作权）

   一、多媒体教学软件概述

1、通过该软件可以系统性学习太阳能光伏硅材料、电池片、光伏组件、光伏组件附属材料、光伏应用产品等全部系列光伏知识内容。

2、配备文字与动画展示并介绍从原材料至成品包括中间环节加工工艺等与使用方法。

3、多媒体系统自带语音讲解，图、文、声并茂展示讲解、与系统所述文字同步播放，帮助教师对光伏发电课程教案的快速编写，提高学生对新能源专业知识快速掌握和快速学习。

4、多媒体软件组成。

（1）太阳能光伏硅材料讲解与展示系统

主要功能

1、可以展示各种太阳能光伏电池使用的硅材料实物；

2、配备文字与动画展示各种材料的生产工艺与使用方法：

3、目录：（约11课时）

    ① 光伏硅产品基本情况介绍

    ② 硅单质性质：包括硅的物理性质、化学性质、硅的分类与应用

    ③ 硅化合物性质：包括二氧化硅、一氧化硅、硅的卤化物、三氯氢硅、硅烷等

    ④ 硅的生长原理及定型

    ⑤ 硅的提纯方法：包括化学提纯与物理提纯方法

    ⑥ 多晶硅的制备及其缺陷和杂质：包括冶金硅级制备、高纯多晶硅制备、铸造多晶硅制备

    ⑦ 单晶硅的制备及其缺陷和杂质：包括单晶硅生长、单晶硅的杂质与缺陷

    ⑧ 单晶硅与多晶硅加工方法

    ⑧ 硅薄膜材料：包括非晶硅薄膜材料、多晶硅薄膜材料

    ⑩ 硅材料的测试与分析方法：包括导电型号测量、电阻率测量、少子寿命测量、霍尔系数的测定、迁移率的测量、化学性能分析、晶体结构分析等

    ⒒ 硅材料测试与分析依据标准（GB标准、UL标准、IEC标准、SEMI标准）

（2） 太阳能光伏电池片讲解与展示系统

主要功能

1、可以展示各种太阳能光伏电池片；

2、配备文字与动画展示各种电池片的生产工艺与使用方法

3、目录（约9课时）

    ① 太阳能电池片基本情况介绍

    ② 太阳能电池片基本结构分析

    ③ 太阳能电池片分类

    ④ 晶体硅太阳能电池片生产工艺：包括生产方法与生产设备介绍

    ⑤ 晶体硅太阳能电池片生产主要原材料

    ⑥ 太阳能电池片测试技术与方法：包括测试方法与测试设备介绍

    ⑦ 太阳能电池片测试依据标准

(3)太阳能光伏组件讲解与展示系统

1、可以展示各种太阳能光伏光伏组件；

2、配备文字与动画展示各种光伏组件的生产工艺与使用方法

3、目录（约10课时）

    ① 太阳能电池组件基本介绍

    ② 太阳能电池组件的分类及各种组件的优缺点

    ③ 太阳能电池组件的生产工艺介绍及相关设备

    ④ 太阳电池组件的评定标准

    ⑤ 太阳能电池组件的测试方法与测试设备

    ⑥ 太阳能电池组件的发展方向

（4）太阳能光伏组件附属材料讲解与展示系统

主要功能

1、可以展示各种太阳能光伏光伏组件附属材料；

2、配备文字与动画展示各种光伏组件附属材料的生产工艺与使用方法

3、目录（约7课时）

    1）太阳能组件附属设施情况介绍

    2）太阳能组件对钢化玻璃的具体要求

    3）太阳能组件对支架铝型材的具体要求

    4）太阳能组件对EVA封胶的具体要求

    5）太阳能组件对TPT背板的具体要求

    6）太阳能组件附属设施检测方法

    7）太阳能组件附属设施测试标准

二、展示与讲解内容目录（图、文、声并茂）：

2.1 太阳能光伏应用产品讲解与展示系统（约5课时）

  2.1.1 太阳能发电系统：

  2.1.2 家用太阳能发电机直流系统多媒体电视机

  2.1.3 太阳能便携电源：

  2.1.4 太阳能杀虫灯

  2.1.5 太阳能警示灯

  2.1.6 太阳能野营灯

2.2 太阳能光伏发电基本原理

2.3 太阳能光伏发电系统组成部分介绍

2.4 太阳能光伏发电系统设计方法

2.5 太阳能光伏电站施工建设方法

  2.5.1、项目前期考察 

  2.5.2、项目建设前期资料及批复文件 

第一阶段：可研阶段 

第二阶段：获得省级/市级相关部门的批复文件

第三阶段：获得开工许可 

2.5.3、项目施工图设计 

2.5.4、项目实施建设 

2.5.5、带电前的常规条件 

2.6太阳能光伏并网电站介绍

  2.6.1、光伏并网电站简要描述 

  2.6.2、光伏并网电站设备组成 

  2.6.2、光伏并网电站设备功能 

2.7 家用型太阳能电站建设方案

  2.7.1、项目概述 

  2.7.2、方案设计 （附详细方案设计）

（一）用户负载信息

（二）系统方案设计 

（三）效益计算：  

2.8 逆变器基本原理介绍

2.9 控制器基本原理介绍

主要作用：

在小型光伏系统中，用来保护蓄电池；在大中型系统中，起平衡光伏系统能量、保护蓄电池及整个系统正常运行等；

光伏控制器应具有以下功能：

    ① 防止蓄电池过充电和过放电，延长蓄电池寿命；

    ② 防 止太阳能电池板或电池方阵、蓄电池极性接反；

    ③ 防止负载、控制器、逆变器和其他设备内 部短路；

    ④ 具有防雷击引起的击穿保护；

    ⑤ 具有温度补偿的功能

    ⑥ 显示光伏发电系统的 各种工作状态，包括：蓄电池（组）电压、负载状态、电池方阵工作状态、辅助电源状态、 环境温度状态、故障报警等。

   ⑦ 光伏控制器按电路方式的不同，可分为并联型、串联型、脉宽调制型、多路控制型等；

   ⑧ 按组件输入功率分：小功率型、 中功率型、大功率型及专用控制器（如草坪灯控制器）等；

光伏控制器性能特点：

1、小功率光伏控制器

    ① 控制器的主要开关器件；

    ② 运用脉冲宽度调制（PWM)控制技术；

    ㈢ 具有单路、双路负载输出和多种工作模式；

    ④ 具有多种保护功能；

    ⑤ 系统工作状况、蓄电池的剩余电量等的变化；

    ⑥ 具有温度补偿功能

2、中功率光伏控制器

    ① 负载电流大于15A的控制器为中功率控制器。

    ② 系统状态显示；

    ③ 可编程设定负载的控制方式；

    ④ 多种保护功能；

    ⑤ 浮充电压的温度补偿功能；

    ⑥ 具有快速充电功能；

    ⑦ 普通充放电工作模式、光控开/关、光控开/时控关工作模式

3、大功率光伏控制器

        大功率光伏控制器采用微电脑芯片控制系统，控制功能更强，可实现复杂过程控制。

光伏控制器主要技术参数：

系统电压、至大充电电流、太阳电池方阵输入路数、电路自身损耗、充满断开或过压关断电压（HVD) 、欠压断开或欠压关断电压（LVD)、蓄电池充电浮充电压、温度补偿、使用或工作环境温度范围、其他保护功能

控制器的额定负载电流：

即控制器输出到直流负载或逆变器的直流输出电流。该数据要满足负载或逆变器的 输入要求。

八、实验室智慧用电安全控制系统：

智能电源管理系统具有过温、短路、过流、过压、欠压、失压、功率限定7大保护功能；电源具有一键锁定功能，处理故障时，防止漏电保护器合闸，造成触电危险；电源具有故障锁定功能，发生故障导致跳闸时，不能人为上电，只能通过远程清除故障后，才能上电成功；能通过无线4G和有线以太网与手机APP和PC端云平台通讯，没有网络的情况下，教室整套智能电源管理系统可离线独立运行。

1、智能终端：智能电源管理系统以32位ARM为核心，采用4.3寸彩色触摸屏为人机交互界面，实时监控设备运行情况，提供Zigbee、CAN等多种通信模式，具备语音播报功能。能实时监测三相电压、电流、功率，功率因数、频率、电能等参数，液晶触摸屏监测数值。能监控实验室电源的故障类型和故障次数；设备时间管理包含年月日时间的显示；用户通过刷卡方式请求开启设备，PC端进行授权之后，设备可启动使用，PC端可分时预约设备的启动和停止！

2、手机APP：用电状态界面实时显示当前电压、电流、有无功功率、电能、设备温度、漏电电流值等；用电数据界面能智能查找近2年用电数据，设置界面能设置限定电能值、负载值、设备超温值、过欠压值、过欠压恢复时间值等。后台查看报警日志、操作日志、故障日志等。控制：可在微信小程序中远程控制智能开关的通断。

3、PC端软件：每个设备状态信息显示，具有多个子界面，具有故障分析，用电能效分析、集中管理、个人中心资料管理、用户报警定位跟踪与信息统计；具有管理员信息修改与权限管理等功能。可一键开启和关闭所有设备，可单独控制每台设备的开关！

4、后台系统：包含账号管理、设备管理、报修管理、用户管理，设备管理：①、包含监控管理：实时视频监控每个教室，可一键预览所有设备的在线和运行情况，分析设备使用率及运行时间！②、包含设备节点：可显示设备所在位置、编码名称、挂载情况、用户编辑、用户查询等。

5、报修管理：用户可进行远程报修，反应设备故障信息，编辑报修情况，后台可进行远程维护，及时跟进，以有效解决用户设备维护。

6、用户管理：可连通手机号，对账户进行一对一的安全加密，实名认证，防止账户泄密、防盗，现场数据连接云平台后台数据库管理。

现场需对功能逐一演示，提供有效、权威的证明文件，佐证该产品的可靠、安全、先进性。

九、主要设备清单：