ZRXNY-FB01型（分布式）3.5KW并网型光伏发电教学系统

​一、系统概述                   

分布式并网光伏电教学系统，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。另外在系统与互联网联网情况下，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，以便于远程实时掌控电站的信息。

二、系统主要特点

一站式交钥匙服务；

系统所选设备及材料质量可靠、价格低廉，使电站最具性价比；

选用带隔离压器的并网逆变器，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；

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。

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；

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；

五、主要单元参数

  5.1 太阳能电池组件

组件型号：YL250P-29b  多晶

最大功率（W）：250

开路电压（V）：38.4

短路电流（A）：8.81

最大功率点的工作电压（V）：29.9

最大功率点的工作电流（Ａ）：8.36

转化效率：17.12%

开路电压温度系数：-0.292%/K

短路电流温度系数：+0.045%/K

功率温度系统：-0.408%/K

最大系统电压（V）：1000

保险丝额定电流（A）：20

组件尺寸（长×宽×高）：1650×990×40mm

重量：19.1kg

框架：阳极氧化铝

玻璃：白色钢化安全玻璃3.2mm

电池片封装：EVA

背板：复合薄膜

太阳能电池片：6×10片多晶硅太阳能电池片（156mm×156mm）

接线盒

6个旁路二极管

绝缘材料：PPO

防水等级：IP65

连接器

常规额定电流：30A

耐电压：DC1000V

接触电阻：<2mΩ

绝缘电阻：＞500MΩ

适用单芯电缆截面：2.5-6mm2

电缆外径范围：Φ5mm～Φ 7mm

环境温度：-40℃～+ 105℃

防护等级：IP67

安全等级：Ⅱ

壳体：PC料，黑色

接触件：紫铜CN，镀锡SN

接线方式：压接

锁紧系统：嵌入式常规额定电流：30A

耐电压：DC1000V

接触电阻：<2mΩ

绝缘电阻：＞500MΩ

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

电缆外径范围：Φ5mm～Φ 7mm

环境温度：-40℃～+ 105℃

防护等级：IP67

安全等级：Ⅱ

壳体：PC料，黑色

接触件：紫铜CN，镀锡SN

接线方式：压接

锁紧系统：嵌入式

重量：约0.025Kg

电 缆

长度：450mm,

规格：1×4mm²

颜色：红、黑

温度范围系数：-40°C to+85°C

抗冰雹系数：最大直径25mm,撞击速度23m/s(51.2mph)

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，配备wifi模块，实现远程数据监视。

5.2.1 产品特点

无变压器设计，最大效率可达97.5%，欧洲效率可达96.6%

极高的MPP跟踪精度（>99.9%）

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

接线、安装简单，易于操作

IP65设计，适合室内外各种环境下的安装

5.2.2 创新的智能监控系统

教学系统所采用的逆变器内置Wifi卡，PMB能保存传感器的所有重要数据。同时配备RS485、RS232、USB和以太网标准接口。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。

两个RJ45插头用于多点通信，也就是说，通过这两个插头和电缆，最多可连接 50 台逆变器到一个上位机上，上位机可以在同一时间通过一个单一的信号电缆与这些逆变器通信，通过这些插头，用户可以从这些逆变器中得到数据，并且可以配置参数。

5.2.3 界面友好，便于操作

系统采用的逆变器拥有精美的显示屏，显示机器所有相关的运行信息和设置，三个LED灯分别指示机器的运行状况，通信状态和是否有错误信息，用户可以一目了然的了解机器的实时运行状况。

直流侧参数

最大输入功率：4500W

PV短路电流：20A

最大输入电流：20A

满载MPP电压范围：180-450V

最大输入电压：500V

最小输入电压：150V

启 动 电 压：170V

最大功率跟踪数：1

防逆流功能：有，配套防逆流传感器

交流侧参数

额定交流功率：4000W

最大输出电流：19A

连接方式：单相

额定输出电压：220Vac,230Vac（电网匹配）

输出电压范围：185v-276v

额定输出频率：50Hz/60Hz

总电流波形畸变率：＜3%

功率因数：≥0.99

最大功率跟踪效率：99.9%

安全等级：一级

防护等级：IP65

参考标准

安规标准：EN 62109, AS/NZS 3100

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

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

支架

斜面式，标准工程用C型镀锌钢

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。

方阵点地面积：安装于楼顶或地面点地约 23平方米

电缆

规格：阻燃电力电缆  4mm2 ,颜色：黑色，红色， 光伏专用

光电联接方式：14块250W太阳能组件，每7块串联，分2组输送至室内实验台

断路器

断路器品牌：正泰交流，  正品施奈德：交流/直流                

电表：单项电子电能表 DDS607   5（20）A                   

双向计量电度表：             

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（20）A

主要功能

•液晶LCD数字显示

•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）。

六、主要实验内容

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 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）

6.5新能源系统教学软件

一、软件要求

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、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、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、功能列表（约11课时）

光伏硅产品基本情况介绍

硅单质性质：包括硅的物理性质、化学性质、硅的分类与应用

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

硅的生长原理及定型

硅的提纯方法：包括化学提纯与物理提纯方法

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

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

单晶硅与多晶硅加工方法

硅薄膜材料：包括非晶硅薄膜材料、多晶硅薄膜材料

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

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、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、功能列表（约9课时）

太阳能电池片基本情况介绍

太阳能电池片基本结构分析

太阳能电池片分类

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

晶体硅太阳能电池片生产主要原材料

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

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、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、功能列表（约10课时）

太阳能电池组件基本介绍

太阳能电池组件的分类及各种组件的优缺点

太阳能电池组件的生产工艺介绍及相关设备

太阳电池组件的评定标准

太阳能电池组件的测试方法与测试设备

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、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、功能列表（约7课时）

太阳能组件附属设施情况介绍

太阳能组件对钢化玻璃的具体要求

太阳能组件对支架铝型材的具体要求

太阳能组件对EVA封胶的具体要求

太阳能组件对TPT背板的具体要求

太阳能组件附属设施检测方法

太阳能组件附属设施测试标准

二、展示与讲解功能内容（要求图、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、带电前的必备条件 

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

6.6 仿真规划软件

    基于Unity3D软件，使用C#语言进行开发，采用My Sql作为后台数据库，通过FTP协议与数据库进行通信。软件使用者通过使用光伏、风力、地热、生物质4种能源设计多能互补方案，完成区域能源的供能结构改造方案设计，并结合区域的气候数据，模拟区域内实时能耗与供能数据，从而优化出合理的能源结构。

用户管理功能：

注册：支持学生或教师按照学校名称和手机号码注册用户

登录：支持学生或教师根据手机号码或用户名登录系统。

找回密码：支持学生或教师根据手机号码找回密码

权限管理：支持主用户添加或删除子用户

用户信息管理：支持用户信息查看，包括用户名、学校、真实姓名、学号、上级用户等

异地登录：同一个账号24小时内只能在同一台电脑上登录，无法在其他电脑上登录。

气象数据库

支持查看全国超过32个城市的模拟地图气候数据。支持查看2013-2016年的精确到天的模拟地图气候数据，可自由设置日期进行查看。每个城市的气候数据均可查看：平均气温、最高最低气温、湿度、降水量、辐照量、气压、风速、土地湿度摄氏度等。

3D地图功能

支持教师通过3D地图上的模拟能耗布置相应学习任务，同时可以修改多种参数以最大化的适应不同实际情况，最后可以根据学生完成情况进行相应的评分。

根据项目及学习任务需要规划设计的区域面积大小，选择对应面积以及地形相似度高的区域，并定期更新可用的区域3d地图、加载在3D地图上的是真实的地形地貌，包含设计成虚拟的地形地貌、3D地图模型、山川、河流与树木；

支持修改光伏发电的相关评分参数：整机效率、最佳倾角、除组件和逆变器以外的其他成本参数等。

支持修改风力发电的相关评分参数：整机效率、风力波动（自定义风速的每小时波动数据以体现出风力发电机组随着每小时风速数据的变化，发电量在1天24小时内随机波动的特点；）

支持修改地热能的相关评分参数：换热能力、热协调参数、成本单价

支持修改生物质能的相关评分参数：生物质年供应、整机效率、生物质残余物平均能源折算系数、生物质平均谷草比系数、生物质残余物能源利用可获得系数、建设成本、燃料成本、运维成本等。同时可自动根据公司计算得出每年最大可建设的电站功率作为评分准则。

（最大生物质电站功率=年供应量*1000*平均能源折算系数*谷草比系数*残余物能源利用可获得系数/ 3600/365/24）

设计区域内的5种用能建筑模型（底层住宅、交通枢纽、酒店、小高层、写字楼），通过设置每个建筑模型的最大功率、制冷制热能耗占比、每小时实际用电系数、日能耗时长，可以获得区域内建筑每小时、每天、全年的耗电情况以及制冷制热能耗需求；

可选择全国任意地区（精确城市）、任意气候时段作为区域能源模拟的目标区域，通过对比数据库可以得出当地经纬度、光伏组件全年最高、最低工作温度，并可以自动计算最大、最小电压、最大开路电压、最大直流电流等数据，可以自行比较同一模型不同规划方案的优劣，通过比较倾角偏差、组件逆变器功率比、间距误差、逆变器数量、生物质电站容量、浅层地热容量、风力电站布局、外部电力输入、外部电力波动、建设总成本等，可以对同一模型下的方案进行自动评分

命名：教师可以自行命名模型的名字

删除：教师可以对模型进行删除操作