一、系統(tǒng)概述
太陽能光伏發(fā)電是新能源和可再生能源的重要組成部分，由于它集開發(fā)利用綠色可再生能源、改善生態(tài)環(huán)境、改善人民生活條件于一體，被認(rèn)為是當(dāng)今世界上最有發(fā)展前景的新能源技術(shù)，因而越來越受到人們的青睞。
太陽能發(fā)電的利用通常有兩種方式，一種是將太陽能發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)出的電力輸送到電網(wǎng)中供給其他負(fù)載使用，而在需要用電的時候則從電網(wǎng)中獲取電能，稱謂并網(wǎng)發(fā)電方式。另一種是依靠蓄電池來進(jìn)行能量存儲的所謂獨立發(fā)電方式，它主要用于因架設(shè)線路困難市電無法到達(dá)的場合，應(yīng)用十分廣泛。
太陽能微網(wǎng)發(fā)電教學(xué)系統(tǒng)主要由光伏方陣及其支撐支架、直流匯流箱、防雷系統(tǒng)、并網(wǎng)逆變器、離網(wǎng)逆變器、儲能蓄電池、交流配電箱、監(jiān)控系統(tǒng)及其連接線纜等組成。
在晴朗的白天，裝在屋頂上的光伏組件發(fā)出的直流電經(jīng)過并網(wǎng)逆變器逆變成與電網(wǎng)同頻率同相位的單相交流電給負(fù)載進(jìn)行供電，在夜晚或陰雨天等太陽光照不足的情況下，系統(tǒng)處于待機(jī)狀態(tài)，負(fù)載用電全部來自電網(wǎng)。
系統(tǒng)運(yùn)行時，可以通過系統(tǒng)監(jiān)控軟件來實時查看系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和故障信息，或者是選配遠(yuǎn)程通訊數(shù)據(jù)采集器，將系統(tǒng)工作數(shù)據(jù)通過GPRS或以太網(wǎng)，傳輸?shù)侥氖謾C(jī)、平板電腦或任意一臺聯(lián)網(wǎng)的電腦，以便于您遠(yuǎn)程實時掌控電站的信息。
系統(tǒng)工作原理
室外5KW太陽能電池方陣，分成2路進(jìn)入室內(nèi)系統(tǒng)主控柜。第1路太陽電池組件在太陽能控制器控制下，對蓄電池充電和對負(fù)載的工作狀態(tài)進(jìn)行管理,具有自動防止儲能蓄電池過充電和過放電的功能。蓄電池在系統(tǒng)中的作用就是存儲能量，還能對系統(tǒng)起著調(diào)節(jié)電量、穩(wěn)定輸出的作用。逆變器的作用是將蓄電池的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)檫m合負(fù)載使用的正弦波交流電，逆變器輸出的交流電能通過系統(tǒng)輸出回路，供給外部用電設(shè)備用電，系統(tǒng)輸出設(shè)有過流、過載、短路等保護(hù)功能。
第2路通過直流匯流箱、并網(wǎng)逆變器、電能計量儀表、輸出開關(guān)直接與市電相連；太陽能電池板所產(chǎn)生的直流電經(jīng)并網(wǎng)逆變器整流、濾波、升壓、同步后與市電進(jìn)行并網(wǎng)。
系統(tǒng)特點：
1、實驗臺工控一體計算機(jī)，采用RS232或RS485格式與光伏控制系統(tǒng)通訊，對各項參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控；
2、充放電控制系統(tǒng)主控制模塊采用數(shù)字化MCU技術(shù)，對蓄電池充放電進(jìn)行全智能化的管理；
3、離網(wǎng)逆系統(tǒng)采用電信機(jī)房專用系統(tǒng)、高隔離度、具有高穩(wěn)定、高功率因數(shù)輸出；可以為用戶提供純正弦波220V/4KVA穩(wěn)定交流輸出，供應(yīng)外部設(shè)備用電及照明用電；
4、系統(tǒng)運(yùn)行過程智能化控制，正常工作情況下、蓄電池充滿電后，可自動進(jìn)入并網(wǎng)工作模式，大大節(jié)省光伏發(fā)電效率。
5、實驗臺面板設(shè)置有切換開關(guān)（按鈕）可實現(xiàn)離網(wǎng)、并網(wǎng)兩種模式自由切換
二、系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)參數(shù)
2.1 太陽能電池組件
1、抗鹽霧和氨腐蝕等國際權(quán)威測試；
2、可承受風(fēng)壓2400Pa,雪壓7200Pa；
3、優(yōu)秀的弱光環(huán)境發(fā)電性能，陰天也能發(fā)電；
4、輸出功率年衰減率小于0.7%，第25年不低于組件初始功率的80.70%
 組件型號：ZM250P-29b 多晶
 最大功率（W）：250
 開路電壓（V）：35.9
 短路電流（A）：7.27
 最大功率點的工作電壓（V）：28.1
 最大功率點的工作電流（Ａ）：6.7
 轉(zhuǎn)化效率：17.12%
 開路電壓溫度系數(shù)：-0.292%/K
 短路電流溫度系數(shù)：+0.045%/K
 功率溫度系統(tǒng)：-0.408%/K
 最大系統(tǒng)電壓（V）：1000
 組件尺寸（長×寬×高）：1650×990×40mm
 重量：19.1kg
 框架：陽極氧化鋁
 玻璃：白色鋼化安全玻璃3.2mm
 電池片封裝：EVA
 背板：復(fù)合薄膜
 太陽能電池片：6×10片多晶硅太陽能電池片（156mm×156mm）
 接線盒
1) 6個旁路二極管
2) 絕緣材料：PPO
3) 防水等級：IP65
 連接器
1) 常規(guī)額定電流：30A
2) 耐電壓：DC1000V
3) 接觸電阻：<2mΩ
4) 絕緣電阻：＞500MΩ
5) 適用單芯電纜截面：2.5-6mm2
6) 電纜外徑范圍：Φ5mm～Φ 7mm
7) 環(huán)境溫度：-40℃～+ 105℃
8) 防護(hù)等級：IP67
9) 安全等級：Ⅱ
10) 殼體：PC料，黑色
11) 接觸件：紫銅CN，鍍錫SN
12) 接線方式：壓接
 電 纜
1) 長度：450mm,
2) 規(guī)格：1×4mm²
3) 顏色：紅、黑
 溫度范圍系數(shù)：-40°C to+85°C
 抗冰雹系數(shù)：最大直徑25mm,撞擊速度23m/s(51.2mph)
 最大表面負(fù)荷：7200pa
2.2 太陽能組件固定支架
系統(tǒng)支架設(shè)計容量為5KW，采用標(biāo)準(zhǔn)工程件，鍍鋅方鋼，鍍鋅C型鋼，20塊250Wp太陽能光伏組件，固定于C型鋼架上，與室外陽臺相結(jié)合

2.3 太陽能控制器
該項目主控系統(tǒng)采用國內(nèi)知名廠商所生產(chǎn)的MPPT控制器，該控制器是一款基于多相位同步整流技術(shù)的高端產(chǎn)品，適用于離網(wǎng)型光伏系統(tǒng)，控制器內(nèi)建靈敏的最大功率點跟蹤算法，迅速并準(zhǔn)確地找到光伏電池最大功率點以獲取更多的光伏能源，提高效率，降低系統(tǒng)成本?？刂破魍ㄟ^配套RS232、RS485、USB等通訊方式、連接PC機(jī)監(jiān)控軟件，可實現(xiàn)單臺或多臺控制器的遠(yuǎn)程實時監(jiān)控、參數(shù)修改、負(fù)載設(shè)置等光伏系統(tǒng)管理功能。
2.3.1 系統(tǒng)概述
專為高端的中小型光伏系統(tǒng)設(shè)計，采用MPPT或PWM（脈寬調(diào)制）控制方式控制光伏板發(fā)出的電能給蓄電池充電。
采用智能化、模塊化設(shè)計，結(jié)構(gòu)簡單、功能強(qiáng)大，使用工業(yè)級優(yōu)質(zhì)的元器件，并按照嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，使控制器性能可靠、系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。
2.3.2 系統(tǒng)原理框圖
光伏充放電控制器在系統(tǒng)中主要作用是將光伏組件所發(fā)出的電能高效給蓄電池充電，同時確保蓄電池長時間的使用壽命。控制器內(nèi)部主要有光伏輸入保護(hù)電路，蓄電池保護(hù)電路以及充電控制電路組成。系統(tǒng)原理簡圖如下。
2.3.3 功能描述
PWM充電模式
當(dāng)蓄電池電量達(dá)到飽和狀態(tài)時，采用PWM控制方式控制充電，既能夠?qū)π铍姵剡M(jìn)行有效充電，又可以防止蓄電池過充延長蓄電池的使用壽命。
人機(jī)界面
以直觀的數(shù)字和圖形形式顯示光伏系統(tǒng)的狀態(tài)和參數(shù)，顯示包括：蓄電池電壓、光伏電壓、光伏功率、光伏電流參數(shù)和相關(guān)圖標(biāo)等，可以通過按鍵瀏覽顯示內(nèi)容。
完善的保護(hù)功能
蓄電池過充、過放、防反接保護(hù)；光伏防反充、防反接保護(hù)；防雷保護(hù)等。
通訊功能
標(biāo)準(zhǔn)的RS232通訊/RS485通訊，可實時監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，包括控制器LCD液晶屏上顯示的所有數(shù)據(jù)，通過軟件可以對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定和修改，還可以對系統(tǒng)中光伏電池板的運(yùn)行狀況進(jìn)行控制，并在故障發(fā)生時報警。
干接點信號功能
根據(jù)現(xiàn)場實際需要當(dāng)蓄電池電壓達(dá)到設(shè)定電壓時，輸出干接點信號。
MPPT充電功能
實時監(jiān)測光伏板發(fā)電電壓，并追蹤最高電壓電流值（VI），使光伏系統(tǒng)以最大功率給蓄電池充電。

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