太阳能光热光伏一体化教学实验平台，光热光伏实验平台
2023-07-27 09:27
太阳能光热光伏一体化教学实验平台
太阳能光伏光热一体化组件主要由光伏与光热两个部分组成。光伏部分采用技术成熟的太阳能光伏面板，通过控制系统为建筑提供所需电能，主要包括光伏电池、并网逆变器和控制器等构件。光热部分主要为集热器，将太阳能转换为热能，同时使用热循环机制，冷却太阳电池，提高光电转换效率，更高效地利用太阳热能。
一、系统特点
1.新颖性：以前沿技术为导向，与实验相结合。
2.开放性：开放式设计，用户可以利用装置资源进行二次设计。
3.实用性：采用准实物设计。
二、实验台的组成
1.太阳能系统：太阳能真空管式集热器、蓄热水箱
2.太阳能系统：太阳能平板式集热器、蓄热水箱
3.光伏系统：平板式集热器带光伏发电单元、并网模块
4.实验控制系统操作台
5.热水系统：水龙头
6.太阳能集热性能测试系统
7.配套管件
三、实验台系统图
1.太阳能光热系统
2.太阳能光热＋生活热水
四、实验台的主要功能
1.掌握太阳能系统的基本原理，使学生理解各个部件的用途。
2.太阳能热水系统、太阳能＋热水系统、光热+光伏系统。
3.分析当地全年不同的室外条件下，利用太阳能制备生活热水、太阳能供暖和太阳能光伏发电的可行性和经济性，掌握其基本规律，为进一步地深入研究、应用积累实验数据。
4.对在相同的热负荷条件下，调整太阳能集热器面积、蓄热水箱容积，找出最佳的太阳能地板辐射采暖太阳能集热器面积、蓄热水箱容积的配比。
5.根据进出口温度不同，分析全年热泵系统的COP，确定太阳能＋水源热泵空调冷热源系统比例。
五、太阳能集热器性能测试系统
该测试仪是满足国标GB/T20095-2006要求的一款热水检测仪系统，产品还可以长期工作于热水工程中，对整个系统进行在线监测，随时对系统内的热性能进行诊断和报警，并提供运行数据。
5.1、产品测试范围
5.1.1 家用太阳能管式热水器
5.1.2 家用太阳能平板式热水器
5.1.3 太阳能热水工程
5.1.4 太阳能光伏发电工程
5.2、产品运行环境
5.2.1 环境温度 -40℃～60℃
5.2.2 相对湿度 ≤90%
5.2.3 适用电源 220V（±10%），50Hz(±2%),或无电源地区
5.3、技术指标及特点
| 太阳辐射 |
A.通道数:2通道（总辐射） B.测量范围:0～2000W/m2 C.测量精度:小于5% D.显示分辨率:1 W/m2 E.显示内容:瞬时值，小时累计量，日累计量等 |
| 水箱温度 |
A.通道数:3路 B.测量范围:-20～150℃ C.测量精度:±0.2℃ D.显示分辨率：0.1℃,不锈钢封装,￠4*40mm,全密封,防腐,放水 |
| 环境温度 |
A.通道数:1路 B.测量范围:-40～70℃ C.测量精度:±0.2℃ D.显示分辨率：0.1℃,不锈钢封装,￠4*40mm,全密封,防腐,放水，带防辐射罩 |
| 进出水流量 |
A.通道数:2路 B.测量范围:0.2～1.2(立方米/小时) C.耐水温：0---120度 D.测量精度: ＜0.5% |
| 环境风速 | A.通道数:1路B.测量范围:0～70米/秒 C.测量精度:±0.3米/秒 |
| 光伏发电 | 同等条件下适时的光伏并网发电参数：电压、电流、功率、KWh |
5.3.2 太阳热水集热性能测试系统管理软件一套。此软件支持（GB18708， GB/T19141，GB/T20095-2006太阳热水系统性能评定规范）等国标要求，自动打印检测报告，在windows2000以上环境即可运行，实时显示各路数据，检测数据自动存储（存储时间可以设定），自动绘制太阳能热水系统的热量与太阳辐照量的曲线图，与打印机相连自动打印，数据存储格式为EXCEL标准格式,可供其它软件调用。
5.3.3 太阳热水集热性能测试系统采用高性能微处理器为主控CPU，大容量数据存储器，可连续存储数据，数据采样率高于0.5秒/通道，工业控制标准设计，便携式防震结构，大屏幕液晶显示屏，轻触薄膜按键，操作简单。
5.3.4 数据存储容量：4000条数据。
5.3.5 数据存储内容：时间（真太阳时间），太阳辐射（顺时功率，日累计量），温度（环境温度，水温，集热器温度），风速，流量等信息。
5.3.6 显示内容：时间（真太阳时间），太阳辐射（顺时功率，日累计量），温度（环境温度，水温，集热器温度），风速，流量等信息。
5.3.7 系统结构：便携式结构，所有检测仪表放入二台箱内，便于检测人员现场测试。
5.3.8 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）
² 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
² 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
² 硅的生长原理及定型
² 硅的提纯方法：包括化学提纯与物理提纯方法
² 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
² 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
² 单晶硅与多晶硅加工方法
² 硅薄膜材料：包括非晶硅薄膜材料、多晶硅薄膜材料
² 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
² 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）
² 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
² 太阳能电池片分类
² 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
² 晶体硅太阳能电池片生产主要原材料
² 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
² 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）
² 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
² 太阳能电池组件的生产工艺介绍及相关设备
² 太阳电池组件的评定标准
² 太阳能电池组件的测试方法与测试设备
² 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）
² 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
² 太阳能组件对支架铝型材的具体要求
² 太阳能组件对EVA封胶的具体要求
² 太阳能组件对TPT背板的具体要求
² 太阳能组件附属设施检测方法
² 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
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。
² 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；
² 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
v 控制器的主要开关器件；
v 运用脉冲宽度调制（PWM)控制技术；
v 具有单路、双路负载输出和多种工作模式；
v 具有多种保护功能；
v 系统工作状况、蓄电池的剩余电量等的变化；
v 具有温度补偿功能
2、中功率光伏控制器
v 负载电流大于15A的控制器为中功率控制器。
v 系统状态显示；
v 可编程设定负载的控制方式；
v 多种保护功能；
v 浮充电压的温度补偿功能；
v 具有快速充电功能；
v 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
v 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、最大充电电流、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。
5.4、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。
六、太阳能光热系统实验台基本配置
| 序号 | 设备名称 | 型号 | 数量 | 单位 |
| 1 | 太阳能管式集热器 | 1.6 | m2 | |
| 2 | 太阳能平板集热器（带光伏发电模块） | 1.5 | m2 | |
| 3 | 固顶台架（可调倾角） | 1 | 个 | |
| 4 | 蓄热水箱（保温50mm橡塑） | 0.3 ｍ３ | 1 | 个 |
| 5 | 管道 | 1 | 个 | |
| 6 | 太阳能场地施工 | 3 m2屋顶 | 1 | 套 |
| 7 | 太阳热水集热性能测试系统 | PH-1 | 1 | 台 |
| 8 | 太阳总辐射传感器 | JYZ-5V-V2 | 1 | 台 |
| 9 | 精密温度传感器(-40～150℃,精度:±0.1℃,低温型,不锈钢封装,￠4*40mm,全密封,防腐,放水,太阳能热水器专用) | PTWD-2A | 3 | 只 |
| 10 | 环境温度传感器（带防辐射罩） | PTWS-5V-M | 1 | 只 |
| 11 | 数字风速传感器 | WS-5V-M | 1 | 台 |
| 12 | 太阳热水系统监控软件 | SYT-2A | 1 | 套 |
| 13 | 传感器支架(钢制结构) | SYT-ZJ1 | 1 | 台 |
| 14 | 数据通讯线缆及传感器连接线缆 | 标准 | 1 | 套 |
| 15 | 带远程监控功能光伏并网逆变模块 | 非标 | 1 | 套 |
1.太阳能集热能量转换原理
2.太阳能集热管特性测试
3.环境对光热转换的影响
4.太阳能热水器功能实验
5.环境风速对集热性的影响
6.太阳能热水系统管路连接实验
7.平板型集热器的工作原理
8.真空管型与平板型集热器的性能对比实验
9.光伏并网发电运维实验
八、技术资料
提供仪器设备的安装手册、操作手册、等技术文件及产品合格证、质量保证书等全套资料。
九、技术服务
质保与维修：提供一年保修，终身维修，终身提供软件免费升级。
十、检测内容
系统执行国标GB/T18708 ，GB/T19141，GB/T20095-2006太阳热水系统性能评定规范等要求方法测试（热性能：日有用得热量，升温性能，储水箱保温性能等指标）
