光伏发电系统安装与调试赛项设备介绍

    一、竞赛设备清单

    2011年全国职业院校技能大赛高职组光伏发电系统安装与调试赛项采用的设备是南京康尼科技实业有限公司研发设计的专利产品KNT-SPV01型光伏发电实训系统（图1）。

                         图1  光伏发电系统

    （a）光源模拟跟踪装置

    （b）光源模拟跟踪控制系统  

    （c）能量转换控制存储系统

    （d）离网逆变负载系统   

    （e）监控系统

    设备由光源模拟跟踪装置、光源模拟跟踪控制系统、能量转换控制存储系统、离网逆变负载系统、监控系统五个部分组成，各功能部分通过通讯电缆和连接电缆进行连接，形成一套能够展示并动手设计、安装、调试的太阳能光伏发电工厂应用的设备。

    1. 光源模拟跟踪装置

光源模拟跟踪装置及控制系统由光源模拟跟踪装置和光源模拟跟踪控制系统组成，如图2所示。该系统由太阳能电池组件、模拟太阳光灯、太阳能模拟追日跟踪传感器、太阳能板二维运动机构、直流电动机、减速箱、GE可编程序控制器、按钮和继电器等低压电器等组成。

                        图2（a）光源模拟跟踪装置

    技术参数：

    太阳能电池规格： 20W/18V*4

    模拟光源功率：300W*3

    跟踪方式：双轴，俯仰180°，旋转360°

    跟踪精度：< ±1.5°

    日跟踪驱动功耗：< 1W（根据光照强度工作）

    工作电压：DC24V

    抗风等级：10级

    机械寿命：>25年

    外形尺寸： 1100mm*1240mm*1710mm

    2. 光源模拟跟踪控制系统

    光源模拟跟踪控制系统控制灯光来模拟太阳光源（晨日太阳、午日太阳、夕日太阳）的运行轨迹以及太阳光的入射角度，太阳能电池板上的模拟追日跟踪传感器采集模拟太阳光照度信息及位置信息，控制两维运动机构，使太阳能电池板始终正对着模拟太阳光源，以提高太阳能电池的发电效率。如图3所示。

                      图3  （b）光源模拟跟踪控制系统

     技术参数：

     GE-PLC ：IC200UDR020

     PLC额定电压：24V

     工作环境：温度 -10-40℃  湿度≤80%

     外形尺寸： 800mm*780mm*2000mm

     3. 能量转换控制存储系统

     图4是能量转换控制存储系统。该系统主要由直流电压采集模块、温度采集模块、IGBT驱动模块、直流电流采集模块、继电器驱动模块、蓄电池组、直流负载、通信模块、人机界面、空气开关、直流电压表、直流电流表等模块组成。

    能量转换控制存储系统是将太阳能电池板发出的电量提供给直流负载和蓄电池，或者输送给逆变器使用。该系统具有温度检测，充、放电检测、PWM脉宽调制、最大功率点跟踪（MPPT）功能以及过冲、过放等保护功能。

                   图4（c）  能量转换控制存储系统

    技术参数：

    功率：200W

    蓄电池容量：12V20AH，4节

    控制器额定输出电压、电流：24V/10A

    工作环境：温度 -10-40℃  湿度≤80%

    外形尺寸： 800mm*610mm*2000mm

    4. 离网逆变负载系统

    离网逆变负载系统如图5所示。该系统由直流电压采集模块、直流电流采集模块、IGBT驱动模块、继电器驱动模块、LCD人机对话模块、通信模块、单相逆变器-主电路单元模块、频率采集模块、直流电压表、直流电流表、交流电压表、交流电流表、交流谐波表、空气开关、低压电器、交流负载等组成。

    该系统将太阳能电池板产生的直流电或蓄电池释放的直流电通过逆变器SPWM调制转化为单相220V交流电，供交流负载使用。系统具有输入过、欠压保护，输出过载、短路保护，过热保护等功能。具有逆变输出的电压幅度、频率、功率因数、谐波检测和调整功能。

                      图5（d）  离网逆变负载系统

    技术参数：

    额定输入电压：DC24V；

    额定输出电压：220V±10%、50Hz±1Hz；

    额定功率：200VA；

    输出功率因数：≥0.80（感性负载、容性负载）；

    逆变效率：≥80%；

    电压调整率：线性负载≤3%，非线性负载≤5%。

    外形尺寸： 800mm*610mm*2000mm

    5. 监控系统

    图6是监控系统，由通讯管理机、显示器、打印机、组态软件等组成。

    主要功能：

    显示充电电压、充电电流、功率、运行状态；

    显示蓄电池电压、蓄电池放电电流、蓄电池放电功率、蓄电池运行状态；

    显示负载电压、负载电流、负载功率、负载状态；

    显示当前温度、温度补偿系数，各种参数保护、实时数据显示与处理、详细的事故记录、报警参数设定、对用户提供权限管理、密码登录等。

                  图6 （e） 监控系统

    技术参数：

    组态软件：POWER9000

    外形尺寸： 800mm*900mm*2000mm