光伏发电系统由光伏方阵（光伏方阵由光伏组件串并联而成）、控制器、蓄电池组、直流/交流逆变器等部分组成。光伏发电系统的核心部件是光伏组件，而光伏组件又是由光伏电池串、并联并封装而成，它将太阳的光能直接转化为电能。光伏组件产生的电为直流电，我们可以直接以直流电的形式应用，也可以用逆变器将其转换成为交流电，加以应用。从另一个角度来看，对于光伏系统产生的电能我们可以即发即用，也可以用蓄电池等储能装置将电能存放起来，按照需要随时释放出来使用。其系统组成如下图所示。
太阳电池发电系统示意图
什么是配电网？配电网与分布式光伏发电有什么关系？
答：配电网是从输电网或地区发电厂接受电能，通过配电设施就地分配或按电压逐级分配给各类用户的电力网，是由架空线路、电缆、杆塔、配电变压器、隔离开关、无功补偿电容、计量装置以及一些附属设施等组成的，一般采用闭环设计、开环运行，其结构呈辐射状。
分布式电源接入配电网，使配电系统中发电与用电并存，配电网结构从放射状结构变为多电源结构，短路电流大小、流向以及分布特性均发生改变。
为什么说光伏电力是绿色低碳能源？
光伏发电具有显著的能源、环保和经济效益，是最优质的绿色能源之一。
在我国平均日照条件下，光伏发电系统全寿命周期内能量回报超过其能源消耗的15倍以上，光伏发电的碳排放量仅是燃煤发电的5%左右。欧盟已提出2030年光伏发电约占总发电量15%的宏伟愿景。世界发达国家已经将其作为战略性新兴产业，并在近20年中获得了快速发展。我国面临着更为严峻的能源和环境压力，如参比欧盟相同的光伏占发电量15%的目标，则到2030年我国光伏总装机容量将达到10.5亿千瓦，按年发电1200小时计算，年发电量可达12600亿千瓦时，相当于2012年全国总用电量的25%，可节约用煤4.08亿吨标准煤，实现减排二氧化碳约9.9亿吨，年减排二氧化硫、氮氧化物、粉尘分别达到914万吨、184万吨、23万吨，同时可减少因燃煤发电带来的固废排放1.4亿吨和用水31.75亿吨。根据世界自然基金会（WWF）研究结果：从减排二氧化碳效果而言，安装1平米太阳能光伏相当于植树造林100平米，发展光伏发电等可再生能源将是根本上解决雾霾、酸雨等环境问题的有效手段。
如何看待有报道说“生产光伏电池组件时消耗大量能源”的消息？
太阳电池在其生产过程中确实要消耗一定的能量，特别是工业硅提纯、高纯多晶硅生产、单晶硅硅棒/多晶硅硅锭生产三个生产环节的能耗较高。但是太阳能电池在20-25年的使用寿命期内能够不断产生能量。据测算，在我国平均日照条件下，光伏发电系统全寿命周期内能量回报超过其能源消耗的15倍以上。在北京以最佳倾角安装的1kWp屋顶光伏并网系统的能量回收期 为1.5-2年，远低于光伏系统的使用寿命期20-30年。也就是说，该光伏系统前1.5-2年发出的电量是用来抵消其生产等过程消耗的能量，1.5-2年之后发出的能量都是纯产出的能量。所以应该从全生命周期的角度评价光伏电池的能耗。
我们有多少太阳光可以利用？它能够成为未来主导能源吗？
地球表面接受的太阳能辐射能够满足全球能源需求的1万倍。地表每平方米平均每年接收到的辐射随地域不同大约在1000-2000kWh之间。国际能源署数据显示，在全球4%的沙漠上安装太阳能光伏系统，就足以满足全球能源需求。太阳能光伏享有广阔的发展空间（屋顶、建筑面、空地和沙漠等），其潜力十分巨大。
随着我国经济的高速发展，面临着能源和环境的双重压力，从2007年开始我国已经成为世界二氧化碳第一排放国，且还将持续走高。据国际能源署统计，2012年我国二氧化碳排放新增量为3亿吨，超过欧美当年减排2.5亿吨的总减排量，我国承受的国际压力越来越大。据预测，直到2030年，我国才会达到排放顶点；我国不仅是原油进口大国，也已成为原煤进口的第一大国，2012年净进口原煤2.4亿吨。原油的对外依存度高达56%，我国还是电力消费和电力装机世界第一大国，可常规能源储采比却远远低于世界平均水平。如果不把光伏发电等可再生能源战略性新兴产业作为我国的百年大计，能源短缺和环境的持续恶化就不能得到根本的改善。大力发展光伏发电等可再生能源是我国能源和环境可持续发展的主要出路之一。随着光伏发电的技术进步和规模化应用，其发电成本还将进一步降低，成为更加具有竞争力的能源供应方式，逐步从补充能源到替代能源并极有希望成为未来的主导能源。
DB-TYN11 风光互补发电实训平台
一、产品概述
在当今世界，电已经成为人们日常生活中最常用的动力来源，人们对电的依赖也越来越强，在远离电网的地区，独立供电系统就成为人们最需要的电源。部队的边防哨所、邮电通讯的中继站、公里和铁路的信号灯、地质勘探和野外考察的工作站、偏远的农牧民等。随着人们生活水平的不断提高和技术进步，我们需要优美舒适的生活环境，所以太阳能、风能等清洁能源是我们最好的选择。
风光互补发电实训平台是集于太阳能发电及风力发电为一体的新型教学演示实验系统。可完成风力发电和太阳能发电及基站的供电及离网逆变电源系统集成的相关实验及教学演示。
1.1 系统主要应用范围
本产品集成风力、光伏互补发电为一体的教学实验、实训系统。可完成风力发电和太阳能发电基站的充放电及逆变电源方面实验及教学演示。可以帮助学生，进一步理解风光互补发电站整个系统的原理学习并探讨工程实际应用技能。
主要提供于职高、大学、研究生、企业技工以太阳能发电为主课题的研究和培训。可以帮助学生，进一步理解风光互补发电站整个系统的原理学习并探讨工程实际应用技能。
1.2 系统主要特点
系统采用立式结构，面板采用标准网孔板，实验模块完全暴露在外，较强的临场感、可快速让学习者进入学习角色，集成了风速测量报警系统，完全闭环的控制方式让使用者操作起来更人性化。
风光互补发电控制系统采用16位高性能MCU，对蓄电池充、放电和风机刹车进行全智能化的控制。
离网逆变模块boot前端采用8位MCU驱动控制，前后桥输出采用进口MOS场效应管使性能更稳定。可以为学习过程中提供稳定的220V纯正弦波交流电能。
风光互补发电实训系统，可以让学生自行拆装移动，使用简便、无噪音、无污染。
1.3、设备组成
风光互补发电实训系统主要由光源模拟控制系统、模拟风场系统，风力发电机，风速、风向检测装置，风光互补充放电管理系统、离网逆变与负载系统。
二、技术参数
2.1、太阳能电池板
光伏组件方阵：由太阳电池组件（也称光伏电池组件）按照系统需求串、并联而成，在太阳光照射下将太阳能转换成电能输出，它是太阳能光伏系统的核心部件。
系统主要采用2块（10W单晶硅1块，20W多晶硅1块）小型太阳能电池板组建，可实现太阳能电池板的并接方式和串接方式，进而提供大电流或大电压的两种太阳能电池板组网方式。
1#电池板
电池板：单晶硅
最大输出功率：10W
开路电压：21.24V
短路电流：0.58A
2#电池板
电池板：多晶硅
最大输出功率：20W
开路电压：21.24V
短路电流：1.17A
2.2、投射灯（模拟太阳灯）
电压：220V
频率：50Hz
最大功率：200W
电流：0.9A
2.3、风力发电机
额定功率：300(W)
额定电压：12(V)
额定电流：22.5（A）
风轮直径：1.52(m)
启动风速：2.5(m/s)
额定风速：9.6(m/s)
安全风速：35(m/s)
工作形式：永磁同步发电机
风叶旋转方向：顺时针
风叶数量：3（片）
风叶材料：玻璃增强聚丙烯材料
2.4、模拟风洞模块（鼓风机）
风量：10000 mз/h
风压：215Pa
转速：1440 r/min
电压：220V
频率：50Hz
功率：0.75kW
可调风速：0～13级连续可调
2.5、风光互补控制器规格
工作电压：12VDC
充电功率Pmax ：650W
光伏功率Pmax ：100W
风机功率Pmax ：550W
充电方式：PWM脉宽调制
充电最大电流 35A
过放保护电压 11V
过放恢复电压 12.6V
输出保护电压 16V
卸载开始电压（出厂值）15.5V
卸载开始电流（出厂值） 15A
控制器设有蓄电池过充、过放电保护、蓄电池开路保护、负载过电压保护、夜间防反充电保护、输出短路保护、电池接反保护、欠压和过压防震荡保护、均衡充电、温度补偿、光控开关功能；
负载为100W以下的12V/24V直流负载，控制单元一通道为常开输出，另一通道为多类定时输出（光控开、光控关，定时开、定时关，）。
2.6、离网逆变电源
直流输入电压：9～16VDC 电压可选
额定蔬出功率：300W
输出电压：110/220VAC
输出波形：纯正弦波
输出频率：50Hz
工作效率：85%
功率因数：>0.88
波形失真率≤5%
工作环境：温度-20℃～50℃
相对湿度：﹤90﹪（25℃）
保护功能：短路、过热、过载保护
2.7、测风系统
测量范围 风速：0～60m/s
精 度 ±0.1m/s
工作电源：AC 220V±20%
环境温度： -40℃～50℃
2.8、数字电压表
光电池电压表：0-200V×1只
负载电压表： 0-200V×1只
逆变电能计量模块：电参数测量、运行时间、超载报警、功率报警门限预置、掉电数据保存
温度、湿度表:温度测量范围：-50℃-+70℃ 湿度测量范围：20%-90%
2.9、蓄电池容量55Ah、电压12V × 1只
2.10、负载单元
（1）DC12V直流负载五组。（感性负载3组，阻性负载2组）
1）感性负载有：12V直流风扇、12V直流电机、12V蜂鸣器
2）阻性负载有：12V交通灯、3W LED灯
（2）AC220V交流负载四组。（感性负载1组，阻性负载3组）
1）感性负载有：220V直流风扇
2）阻性负载：220V交通灯.220V 3WLED灯
三、主要实验实训内容
实验一 基本实验内容
1-1 风光互补发电实验
1-2 风力发电实验
1-3 光伏发电实验
1-4 风光互补控制器实验
1-5 蓄电池充放电实验
1-6 离网逆变器实验
实验二 太阳能电池板特性实验系列
2-1、太阳能电池板开路电压测试实验
2-2、太阳能电池板短路电流测试实验
2-3、太阳能电板I-V特性测试实验
2-4、太阳能电池板最大输出功率计算实验
2-5、太阳能电池板填充因子计算实验
2-6、太阳能电池板转换效率测量实验
2-7、开路电压与相对光强的函数关系实验
2-8、短路电流与相对光强的函数关系实验
2-9、太阳能电池板P-V特性测试实验
2-10、太阳能电池板暗伏安特性测试实验
2-11、太阳能组件输出特性测试实验
2-12、串联电阻对填充因子的影响测试实验
2-13、并联电阻对填充因子的影响测试实验
2-14、太阳能电池光谱特性测试实验
2-15、太阳能电池板的串联开路电压测试实验
2-16、太阳能电池板的串联短路电流测试实验
2-17、太阳能电池板的并联开路电压测试实验
2-18、太阳能电池板的并联短路电流测试实验
实验三 太阳能蓄电池控制器实验系列
3-1、太阳能蓄电池充电控制实验
3-2、控制器充放电保护实验
3-3、蓄电池电压、电流测试实验
3-4、蓄电池电量估测实验
3-5、控制电池电流流入、输出实验
3-6、控制器环境温度测量实验
3-7、控制器光控-时控输出实验
实验四 太阳能光伏逆变器实验系列
4-1、逆变器的工作原理分析实验；
4-2、输出电压、电流测试实验；
4-3、最大输出功率的估算实验；
4-4、过载或短路保护演示实验；
4-5、输入电压防反接演示实验；
4-6、输入电压范围测试实验；
4-7、转换效率计算实验；
实验五 风力发电机运行过程与风能量变换演示实验
5-1、风力发电基础理论原理性实验
5-2、风力发电系统设计实验
5-3、风力发电控制技术实验
5-4、风力发电相关测量技术实验
5-5、风力发电基础理论与应用技术仿真实验
5-6、发电机转速与输出电压关系实验
5-7、发电机转速与输出电流关系实验
5-8、发电机转速与输出频率关系实验
5-9、风速即转速与出功率关系实验
5-10、鼓风机调速实验
四、系统基本配置
| 序号 | 名称 | 主要技术指标 | 数量 | 单位 | 备注 |
| 1 | 风力发电机 | 三叶片，风能利用系数0.32，额定输出电压12VAC，额定输出功率300W | 1 | 台 | |
| 2 | 风速传感器 | 输入电压5V 码盘结构输出 | 1 | 只 | |
| 3 | 鼓风机 | 额定功率0.75KW,额定电压220V额定转速1440r/min | 1 | 台 | |
| 4 |
单晶硅 太阳能电池板 |
工作功率10W，工作电压17.5V， 工作电流0.65A光照强度AM1.5 1000W/M2 T 25℃ |
1 | 块 | |
| 5 |
多晶硅 太阳能电池板 |
工作功率20W，工作电压17.5V， 工作电流0.65A光照强度AM1.5 1000W/M2 T 25℃ |
1 | 块 | |
| 6 | 智能电压表 | 测量范围DC 0-200V 供电：AC9V | 2 | 只 | |
| 7 |
逆变电能 计量模块 |
电参数测量、运行时间、超载报警 功率报警门限预置、掉电数据保存 |
1 | 只 | |
| 8 | 风光互补控制器 | 充电、放电管理、输出模式管理 | 1 | 台 | |
| 9 | 电源逆变器 | 输入电压12VDC 输出电压220VAC 额定功率300W | 1 | 台 | |
| 10 | 模拟太阳灯 | 100W 220VAC 50HZ/60HZ | 2 | 套 | 投射灯 |
| 11 | 直流感性负载 | 风扇、电机、蜂鸣器 电压12V | 1 | 套 | |
| 12 | 直流阻性负载 | 交通灯、LED灯、电阻箱 电压12V | 1 | 套 | |
| 13 | 交流感性负载 | 17寸 宽屏液晶电视机 电压AC220V | 1 | 套 | |
| 14 | 鼓风机调速装置 | 额定功率5.0KW 额定电压220VAC | 1 | 只 | |
| 15 | 储能蓄电池 | 12V 55AH | 1 | 只 |