太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用平臺

摘 要：太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用平臺應(yīng)用于科研和教學(xué)的太陽能光伏教學(xué)和研究中，可以進(jìn)行太陽能電池板性能檢測，光伏發(fā)電演示及開發(fā)應(yīng)用實驗。通過搭積木的方式，淺顯易懂，讓學(xué)生了解太陽能光伏應(yīng)用整個環(huán)節(jié)的原理及操作方法。

關(guān)鍵詞：太陽能 光伏發(fā)電系統(tǒng) 實驗教學(xué)平臺

中圖分類號：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1673-9795（2013）09（b）-0128-02

隨著全球新能源投資趨勢愈演愈熱，全球許多領(lǐng)域的領(lǐng)先企業(yè)都在關(guān)注新能源的發(fā)展，該領(lǐng)域的人才需求也不斷加大，而且隨著國家對新能源領(lǐng)域的投資加大，專業(yè)的光伏人才也越來越受青睞，對應(yīng)開設(shè)相應(yīng)課程的學(xué)校數(shù)目同樣會激增。從發(fā)展趨勢來看，新能源相關(guān)教學(xué)儀器會有很大的市場需求。但由于新能源技術(shù)是近10年飛速發(fā)展起來的新領(lǐng)域，很多學(xué)校沒有合適的教材和教學(xué)儀器，需要進(jìn)行購置。

湖北眾友科技有限公司與武漢職業(yè)技術(shù)學(xué)院合作研制出《太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用平臺》，并應(yīng)用到科研和教學(xué)中，取得很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效應(yīng)。本產(chǎn)品可以進(jìn)行太陽能電池板性能檢測，光伏發(fā)電演示及開發(fā)應(yīng)用實驗。綜合了太陽能特性測試及太陽能應(yīng)用開發(fā)特點，能夠滿足市場對于太陽能箱體實驗儀的需求，該項目的研究成果將進(jìn)一步完善有關(guān)太陽能方面的實驗。

1 系統(tǒng)介紹（如圖1～2）

太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用平臺主要由太陽能電池組件、太陽能自動跟蹤系統(tǒng)、蓄電池組件、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、太陽能測試系統(tǒng)、太陽能發(fā)電逆變器系統(tǒng)、太陽能應(yīng)用系統(tǒng)組成。通過太陽能自動跟蹤系統(tǒng)控制太陽能電池組件，實現(xiàn)逐日功能，使太陽能電池組件始終與太陽光線垂直，保證太陽能電池組件接收太陽能最大，進(jìn)而太陽能電池一方面可以通過控制器為蓄電池組件充電；另一方面也可以通過逆變器直接將太陽能電池板提供的電能轉(zhuǎn)換為交流電并輸送到電網(wǎng)。其中蓄電池組件既可以直接為負(fù)載供電，也可以通過逆變器轉(zhuǎn)換，將電能輸送到電網(wǎng)，同時系統(tǒng)還可以通過太陽能測試系統(tǒng)實時測試太陽能電池組件的特性參數(shù)，并通過環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)檢測太陽能電池組件的環(huán)境情況及分析環(huán)境因素對太陽能電池組件的特性的影響。

太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用平臺創(chuàng)新點如下所述：

（1）獨有逐日系統(tǒng)，采用光強(qiáng)控制和時間控制兩種控制方式，實現(xiàn)太陽能電池板太陽能自動跟蹤。

（2）太陽能跟蹤系統(tǒng)開放化，電機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和光敏傳感器接口預(yù)留，讓學(xué)生自行連接，通過實訓(xùn)掌握操作方法。目前還沒有其它產(chǎn)品擁有此功能。

（3）增加太陽能電池板工作環(huán)境監(jiān)控，不僅僅對其電性能參數(shù)進(jìn)行驗證，同時對環(huán)境溫度、濕度進(jìn)行實時采樣，更接近實際工業(yè)級運(yùn)用中太陽能電池板的使用。目前還沒有其它產(chǎn)品擁有此功能。

（4）采用多塊工業(yè)級太陽能電池板，可進(jìn)行并串聯(lián)組合，模仿KW級光伏發(fā)電系統(tǒng)的太陽能電池板系統(tǒng)組建。

（5）太陽能跟蹤器采用機(jī)械手產(chǎn)品的活動柜式，控制器以托盤形式展現(xiàn)，并集成基本特性測試及環(huán)境測試顯示。其他系統(tǒng)采用掛箱結(jié)構(gòu)，直接掛在主臺體上，模塊化設(shè)計更利于學(xué)生靈活操作。

（6）讓學(xué)生將太陽能電池板、控制器、逆變器和蓄電池組合起來，構(gòu)成太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)。系統(tǒng)通過逆變器將太陽能變成220V市電，可驅(qū)動實驗室交流或直流負(fù)載（如實驗室日光燈照明、LED顯示屏等），并提供多種應(yīng)用負(fù)載實驗：感性、阻性、功能性應(yīng)用實驗（手機(jī)等智能設(shè)備）。

（7）太陽能路燈是目前光伏最為廣泛的應(yīng)用，太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用平臺根據(jù)實際太陽能路燈構(gòu)架配置了高效LED節(jié)能路燈，可直接用于實驗室夜間照明。（如圖3～4）

2 功能說明

實驗內(nèi)容主要分為6個實驗系列，包括幾十個太陽能光伏發(fā)電的相關(guān)實驗。實驗類型主要分為特性實驗和應(yīng)用實驗。特性實驗主要包括太陽能電池的相關(guān)特性實驗及部分其他模塊的特性實驗。應(yīng)用實驗主要包括太陽能光伏發(fā)電的實際應(yīng)用的相關(guān)實驗。特性實驗主要體現(xiàn)原理性的教學(xué)，適合廣大高教的基礎(chǔ)教學(xué)。應(yīng)用實驗主要體現(xiàn)太陽能光伏發(fā)電的基本流程的具體操作及演示，適合于高教及職教的技能訓(xùn)練。各個實驗?zāi)K相互獨立，接口開放，學(xué)生可自己進(jìn)行實驗?zāi)K的搭建及接線，完成相關(guān)內(nèi)容的實驗。

（1）太陽能電池板特性實驗系列。

實驗包括：太陽能電池板I-V特性測試實驗、短路電流測試實驗、開路電壓測試實驗、負(fù)載特性測試實驗、最大輸出功率測試實驗、短路電流、開路電壓與相對光強(qiáng)的函數(shù)關(guān)系實驗、太陽能轉(zhuǎn)換效率測量實驗、太陽能電池串并聯(lián)實驗、太陽能組件模擬輸出實驗、軟件通訊檢測實驗等。

（2）太陽能自動跟蹤實驗系列。

實驗包括：太陽能電池發(fā)電原理實驗、太陽能電池板能量轉(zhuǎn)換實驗、環(huán)境對光伏轉(zhuǎn)換影響實驗、太陽能自動跟蹤模擬實驗、太陽能光控跟蹤實驗、太陽能時控跟蹤實驗、太陽能光控-時控跟蹤實驗、環(huán)境監(jiān)測實驗、軟件通訊檢測實驗等。

（3）太陽能蓄電池控制器實驗系列。

實驗包括：太陽能蓄電池充電控制實驗、光伏型控制器充放電保護(hù)實驗、蓄電池電壓/電流測試實驗、蓄電池電量估測實驗、控制電池電流流入/輸出實驗、軟件通訊檢測實驗等。

（4）太陽能光伏逆變器實驗系列。

實驗包括：逆變器原理實驗、逆變過載保護(hù)實驗、逆變器與市電互補(bǔ)實驗、逆變器欠過壓保護(hù)實驗、太陽能網(wǎng)逆變器—負(fù)載供電實驗、軟件通訊檢測實驗等。

（5）太陽能并網(wǎng)實驗系列。

實驗包括：MPPT跟蹤實驗、孤島保護(hù)實驗、通訊控制并/脫網(wǎng)實驗、電網(wǎng)擾動實驗、發(fā)電功率測量實驗、效率檢測實驗、并網(wǎng)原理實驗、軟件通訊檢測實驗等。

（6）太陽能應(yīng)用實驗系列。

實驗包括：太陽能電池—風(fēng)扇實驗、太陽能節(jié)電照明燈實驗、太陽能路燈實驗、太陽能警示燈實驗、太陽能電池充電器實驗、太陽能音樂聲響器設(shè)計實驗，太陽能汽車模擬實驗、軟件通訊檢測實驗等。

3 結(jié)語

太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用平臺主要應(yīng)用于科研和教學(xué)，以實驗實訓(xùn)為主，采用模塊化設(shè)計工業(yè)級太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，各個模塊都能獨立成為一套教學(xué)系統(tǒng)，通過搭積木的方式，淺顯易懂，讓學(xué)生了解太陽能光伏應(yīng)用整個環(huán)節(jié)的原理及操作方法。

參考文獻(xiàn)

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