光伏發(fā)電系統(tǒng)由光伏方陣（光伏方陣由光伏組件串并聯(lián)而成）、控制器、蓄電池組、直流/交流逆變器等部分組成。光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件是光伏組件，而光伏組件又是由光伏電池串、并聯(lián)并封裝而成，它將太陽的光能直接轉化為電能。光伏組件產(chǎn)生的電為直流電，我們可以直接以直流電的形式應用，也可以用逆變器將其轉換成為交流電，加以應用。從另一個角度來看，對于光伏系統(tǒng)產(chǎn)生的電能我們可以即發(fā)即用，也可以用蓄電池等儲能裝置將電能存放起來，按照需要隨時釋放出來使用。其系統(tǒng)組成如下圖所示。
太陽電池發(fā)電系統(tǒng)示意圖
什么是配電網(wǎng)？配電網(wǎng)與分布式光伏發(fā)電有什么關系？
答：配電網(wǎng)是從輸電網(wǎng)或地區(qū)發(fā)電廠接受電能，通過配電設施就地分配或按電壓逐級分配給各類用戶的電力網(wǎng)，是由架空線路、電纜、桿塔、配電變壓器、隔離開關、無功補償電容、計量裝置以及一些附屬設施等組成的，一般采用閉環(huán)設計、開環(huán)運行，其結構呈輻射狀。
分布式電源接入配電網(wǎng)，使配電系統(tǒng)中發(fā)電與用電并存，配電網(wǎng)結構從放射狀結構變?yōu)槎嚯娫唇Y構，短路電流大小、流向以及分布特性均發(fā)生改變。
為什么說光伏電力是綠色低碳能源？
光伏發(fā)電具有顯著的能源、環(huán)保和經(jīng)濟效益，是最優(yōu)質的綠色能源之一。
在我國平均日照條件下，光伏發(fā)電系統(tǒng)全壽命周期內能量回報超過其能源消耗的15倍以上，光伏發(fā)電的碳排放量僅是燃煤發(fā)電的5%左右。歐盟已提出2030年光伏發(fā)電約占總發(fā)電量15%的宏偉愿景。世界發(fā)達國家已經(jīng)將其作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，并在近20年中獲得了快速發(fā)展。我國面臨著更為嚴峻的能源和環(huán)境壓力，如參比歐盟相同的光伏占發(fā)電量15%的目標，則到2030年我國光伏總裝機容量將達到10.5億千瓦，按年發(fā)電1200小時計算，年發(fā)電量可達12600億千瓦時，相當于2012年全國總用電量的25%，可節(jié)約用煤4.08億噸標準煤，實現(xiàn)減排二氧化碳約9.9億噸，年減排二氧化硫、氮氧化物、粉塵分別達到914萬噸、184萬噸、23萬噸，同時可減少因燃煤發(fā)電帶來的固廢排放1.4億噸和用水31.75億噸。根據(jù)世界自然基金會（WWF）研究結果：從減排二氧化碳效果而言，安裝1平米太陽能光伏相當于植樹造林100平米，發(fā)展光伏發(fā)電等可再生能源將是根本上解決霧霾、酸雨等環(huán)境問題的有效手段。
如何看待有報道說“生產(chǎn)光伏電池組件時消耗大量能源”的消息？
太陽電池在其生產(chǎn)過程中確實要消耗一定的能量，特別是工業(yè)硅提純、高純多晶硅生產(chǎn)、單晶硅硅棒/多晶硅硅錠生產(chǎn)三個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能耗較高。但是太陽能電池在20-25年的使用壽命期內能夠不斷產(chǎn)生能量。據(jù)測算，在我國平均日照條件下，光伏發(fā)電系統(tǒng)全壽命周期內能量回報超過其能源消耗的15倍以上。在北京以最佳傾角安裝的1kWp屋頂光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的能量回收期 為1.5-2年，遠低于光伏系統(tǒng)的使用壽命期20-30年。也就是說，該光伏系統(tǒng)前1.5-2年發(fā)出的電量是用來抵消其生產(chǎn)等過程消耗的能量，1.5-2年之后發(fā)出的能量都是純產(chǎn)出的能量。所以應該從全生命周期的角度評價光伏電池的能耗。
我們有多少太陽光可以利用？它能夠成為未來主導能源嗎？
地球表面接受的太陽能輻射能夠滿足全球能源需求的1萬倍。地表每平方米平均每年接收到的輻射隨地域不同大約在1000-2000kWh之間。國際能源署數(shù)據(jù)顯示，在全球4%的沙漠上安裝太陽能光伏系統(tǒng)，就足以滿足全球能源需求。太陽能光伏享有廣闊的發(fā)展空間（屋頂、建筑面、空地和沙漠等），其潛力十分巨大。
隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，面臨著能源和環(huán)境的雙重壓力，從2007年開始我國已經(jīng)成為世界二氧化碳第一排放國，且還將持續(xù)走高。據(jù)國際能源署統(tǒng)計，2012年我國二氧化碳排放新增量為3億噸，超過歐美當年減排2.5億噸的總減排量，我國承受的國際壓力越來越大。據(jù)預測，直到2030年，我國才會達到排放頂點；我國不僅是原油進口大國，也已成為原煤進口的第一大國，2012年凈進口原煤2.4億噸。原油的對外依存度高達56%，我國還是電力消費和電力裝機世界第一大國，可常規(guī)能源儲采比卻遠遠低于世界平均水平。如果不把光伏發(fā)電等可再生能源戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)作為我國的百年大計，能源短缺和環(huán)境的持續(xù)惡化就不能得到根本的改善。大力發(fā)展光伏發(fā)電等可再生能源是我國能源和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的主要出路之一。隨著光伏發(fā)電的技術進步和規(guī)模化應用，其發(fā)電成本還將進一步降低，成為更加具有競爭力的能源供應方式，逐步從補充能源到替代能源并極有希望成為未來的主導能源。
DB-TYN11 風光互補發(fā)電實訓平臺
一、產(chǎn)品概述
在當今世界，電已經(jīng)成為人們日常生活中最常用的動力來源，人們對電的依賴也越來越強，在遠離電網(wǎng)的地區(qū)，獨立供電系統(tǒng)就成為人們最需要的電源。部隊的邊防哨所、郵電通訊的中繼站、公里和鐵路的信號燈、地質勘探和野外考察的工作站、偏遠的農(nóng)牧民等。隨著人們生活水平的不斷提高和技術進步，我們需要優(yōu)美舒適的生活環(huán)境，所以太陽能、風能等清潔能源是我們最好的選擇。
風光互補發(fā)電實訓平臺是集于太陽能發(fā)電及風力發(fā)電為一體的新型教學演示實驗系統(tǒng)。可完成風力發(fā)電和太陽能發(fā)電及基站的供電及離網(wǎng)逆變電源系統(tǒng)集成的相關實驗及教學演示。
1.1 系統(tǒng)主要應用范圍
本產(chǎn)品集成風力、光伏互補發(fā)電為一體的教學實驗、實訓系統(tǒng)�？赏瓿娠L力發(fā)電和太陽能發(fā)電基站的充放電及逆變電源方面實驗及教學演示�？梢詭椭鷮W生，進一步理解風光互補發(fā)電站整個系統(tǒng)的原理學習并探討工程實際應用技能。
主要提供于職高、大學、研究生、企業(yè)技工以太陽能發(fā)電為主課題的研究和培訓�？梢詭椭鷮W生，進一步理解風光互補發(fā)電站整個系統(tǒng)的原理學習并探討工程實際應用技能。
1.2 系統(tǒng)主要特點
系統(tǒng)采用立式結構，面板采用標準網(wǎng)孔板，實驗模塊完全暴露在外，較強的臨場感、可快速讓學習者進入學習角色，集成了風速測量報警系統(tǒng)，完全閉環(huán)的控制方式讓使用者操作起來更人性化。
風光互補發(fā)電控制系統(tǒng)采用16位高性能MCU，對蓄電池充、放電和風機剎車進行全智能化的控制。
離網(wǎng)逆變模塊boot前端采用8位MCU驅動控制，前后橋輸出采用進口MOS場效應管使性能更穩(wěn)定。可以為學習過程中提供穩(wěn)定的220V純正弦波交流電能。
風光互補發(fā)電實訓系統(tǒng)，可以讓學生自行拆裝移動，使用簡便、無噪音、無污染。
1.3、設備組成
風光互補發(fā)電實訓系統(tǒng)主要由光源模擬控制系統(tǒng)、模擬風場系統(tǒng)，風力發(fā)電機，風速、風向檢測裝置，風光互補充放電管理系統(tǒng)、離網(wǎng)逆變與負載系統(tǒng)。
二、技術參數(shù)
2.1、太陽能電池板
光伏組件方陣：由太陽電池組件（也稱光伏電池組件）按照系統(tǒng)需求串、并聯(lián)而成，在太陽光照射下將太陽能轉換成電能輸出，它是太陽能光伏系統(tǒng)的核心部件。
系統(tǒng)主要采用2塊（10W單晶硅1塊，20W多晶硅1塊）小型太陽能電池板組建，可實現(xiàn)太陽能電池板的并接方式和串接方式，進而提供大電流或大電壓的兩種太陽能電池板組網(wǎng)方式。
1#電池板
電池板：單晶硅
最大輸出功率：10W
開路電壓：21.24V
短路電流：0.58A
2#電池板
電池板：多晶硅
最大輸出功率：20W
開路電壓：21.24V
短路電流：1.17A
2.2、投射燈（模擬太陽燈）
電壓：220V
頻率：50Hz
最大功率：200W
電流：0.9A
2.3、風力發(fā)電機
額定功率：300(W)
額定電壓：12(V)
額定電流：22.5（A）
風輪直徑：1.52(m)
啟動風速：2.5(m/s)
額定風速：9.6(m/s)
安全風速：35(m/s)
工作形式：永磁同步發(fā)電機
風葉旋轉方向：順時針
風葉數(shù)量：3（片）
風葉材料：玻璃增強聚丙烯材料
2.4、模擬風洞模塊（鼓風機）
風量：10000 mз/h
風壓：215Pa
轉速：1440 r/min
電壓：220V
頻率：50Hz
功率：0.75kW
可調風速：0～13級連續(xù)可調
2.5、風光互補控制器規(guī)格
工作電壓：12VDC
充電功率Pmax ：650W
光伏功率Pmax ：100W
風機功率Pmax ：550W
充電方式：PWM脈寬調制
充電最大電流 35A
過放保護電壓 11V
過放恢復電壓 12.6V
輸出保護電壓 16V
卸載開始電壓（出廠值）15.5V
卸載開始電流（出廠值） 15A
控制器設有蓄電池過充、過放電保護、蓄電池開路保護、負載過電壓保護、夜間防反充電保護、輸出短路保護、電池接反保護、欠壓和過壓防震蕩保護、均衡充電、溫度補償、光控開關功能；
負載為100W以下的12V/24V直流負載，控制單元一通道為常開輸出，另一通道為多類定時輸出（光控開、光控關，定時開、定時關，）。
2.6、離網(wǎng)逆變電源
直流輸入電壓：9～16VDC 電壓可選
額定蔬出功率：300W
輸出電壓：110/220VAC
輸出波形：純正弦波
輸出頻率：50Hz
工作效率：85%
功率因數(shù)：>0.88
波形失真率≤5%
工作環(huán)境：溫度-20℃～50℃
相對濕度：﹤90﹪（25℃）
保護功能：短路、過熱、過載保護
2.7、測風系統(tǒng)
測量范圍 風速：0～60m/s
精 度 ±0.1m/s
工作電源：AC 220V±20%
環(huán)境溫度： -40℃～50℃
2.8、數(shù)字電壓表
光電池電壓表：0-200V×1只
負載電壓表： 0-200V×1只
逆變電能計量模塊：電參數(shù)測量、運行時間、超載報警、功率報警門限預置、掉電數(shù)據(jù)保存
溫度、濕度表:溫度測量范圍：-50℃-+70℃ 濕度測量范圍：20%-90%
2.9、蓄電池容量55Ah、電壓12V × 1只
2.10、負載單元
（1）DC12V直流負載五組。（感性負載3組，阻性負載2組）
1）感性負載有：12V直流風扇、12V直流電機、12V蜂鳴器
2）阻性負載有：12V交通燈、3W LED燈
（2）AC220V交流負載四組。（感性負載1組，阻性負載3組）
1）感性負載有：220V直流風扇
2）阻性負載：220V交通燈.220V 3WLED燈
三、主要實驗實訓內容
實驗一 基本實驗內容
1-1 風光互補發(fā)電實驗
1-2 風力發(fā)電實驗
1-3 光伏發(fā)電實驗
1-4 風光互補控制器實驗
1-5 蓄電池充放電實驗
1-6 離網(wǎng)逆變器實驗
實驗二 太陽能電池板特性實驗系列
2-1、太陽能電池板開路電壓測試實驗
2-2、太陽能電池板短路電流測試實驗
2-3、太陽能電板I-V特性測試實驗
2-4、太陽能電池板最大輸出功率計算實驗
2-5、太陽能電池板填充因子計算實驗
2-6、太陽能電池板轉換效率測量實驗
2-7、開路電壓與相對光強的函數(shù)關系實驗
2-8、短路電流與相對光強的函數(shù)關系實驗
2-9、太陽能電池板P-V特性測試實驗
2-10、太陽能電池板暗伏安特性測試實驗
2-11、太陽能組件輸出特性測試實驗
2-12、串聯(lián)電阻對填充因子的影響測試實驗
2-13、并聯(lián)電阻對填充因子的影響測試實驗
2-14、太陽能電池光譜特性測試實驗
2-15、太陽能電池板的串聯(lián)開路電壓測試實驗
2-16、太陽能電池板的串聯(lián)短路電流測試實驗
2-17、太陽能電池板的并聯(lián)開路電壓測試實驗
2-18、太陽能電池板的并聯(lián)短路電流測試實驗
實驗三 太陽能蓄電池控制器實驗系列
3-1、太陽能蓄電池充電控制實驗
3-2、控制器充放電保護實驗
3-3、蓄電池電壓、電流測試實驗
3-4、蓄電池電量估測實驗
3-5、控制電池電流流入、輸出實驗
3-6、控制器環(huán)境溫度測量實驗
3-7、控制器光控-時控輸出實驗
實驗四 太陽能光伏逆變器實驗系列
4-1、逆變器的工作原理分析實驗；
4-2、輸出電壓、電流測試實驗；
4-3、最大輸出功率的估算實驗；
4-4、過載或短路保護演示實驗；
4-5、輸入電壓防反接演示實驗；
4-6、輸入電壓范圍測試實驗；
4-7、轉換效率計算實驗；
實驗五 風力發(fā)電機運行過程與風能量變換演示實驗
5-1、風力發(fā)電基礎理論原理性實驗
5-2、風力發(fā)電系統(tǒng)設計實驗
5-3、風力發(fā)電控制技術實驗
5-4、風力發(fā)電相關測量技術實驗
5-5、風力發(fā)電基礎理論與應用技術仿真實驗
5-6、發(fā)電機轉速與輸出電壓關系實驗
5-7、發(fā)電機轉速與輸出電流關系實驗
5-8、發(fā)電機轉速與輸出頻率關系實驗
5-9、風速即轉速與出功率關系實驗
5-10、鼓風機調速實驗
四、系統(tǒng)基本配置
| 序號 | 名稱 | 主要技術指標 | 數(shù)量 | 單位 | 備注 |
| 1 | 風力發(fā)電機 | 三葉片，風能利用系數(shù)0.32，額定輸出電壓12VAC，額定輸出功率300W | 1 | 臺 | |
| 2 | 風速傳感器 | 輸入電壓5V 碼盤結構輸出 | 1 | 只 | |
| 3 | 鼓風機 | 額定功率0.75KW,額定電壓220V額定轉速1440r/min | 1 | 臺 | |
| 4 |
單晶硅 太陽能電池板 |
工作功率10W，工作電壓17.5V， 工作電流0.65A光照強度AM1.5 1000W/M2 T 25℃ |
1 | 塊 | |
| 5 |
多晶硅 太陽能電池板 |
工作功率20W，工作電壓17.5V， 工作電流0.65A光照強度AM1.5 1000W/M2 T 25℃ |
1 | 塊 | |
| 6 | 智能電壓表 | 測量范圍DC 0-200V 供電：AC9V | 2 | 只 | |
| 7 |
逆變電能 計量模塊 |
電參數(shù)測量、運行時間、超載報警 功率報警門限預置、掉電數(shù)據(jù)保存 |
1 | 只 | |
| 8 | 風光互補控制器 | 充電、放電管理、輸出模式管理 | 1 | 臺 | |
| 9 | 電源逆變器 | 輸入電壓12VDC 輸出電壓220VAC 額定功率300W | 1 | 臺 | |
| 10 | 模擬太陽燈 | 100W 220VAC 50HZ/60HZ | 2 | 套 | 投射燈 |
| 11 | 直流感性負載 | 風扇、電機、蜂鳴器 電壓12V | 1 | 套 | |
| 12 | 直流阻性負載 | 交通燈、LED燈、電阻箱 電壓12V | 1 | 套 | |
| 13 | 交流感性負載 | 17寸 寬屏液晶電視機 電壓AC220V | 1 | 套 | |
| 14 | 鼓風機調速裝置 | 額定功率5.0KW 額定電壓220VAC | 1 | 只 | |
| 15 | 儲能蓄電池 | 12V 55AH | 1 | 只 |