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DB-TYN23 5KW光伏儲能及微電網(wǎng)發(fā)電教學(xué)系統(tǒng)

一、項目概況
1.1 項目背景
某地大學(xué)規(guī)劃建設(shè)一套小型分布式光伏儲能及微電網(wǎng)發(fā)電教學(xué)系統(tǒng)，一方面可作為學(xué)生教學(xué)實踐的平臺，另一方面為校內(nèi)實驗室負荷進行供電，盡量減少對市電的依賴，實現(xiàn)節(jié)能減排的目的，同時在具有示范意義。該光伏儲能發(fā)電系統(tǒng)利用校內(nèi)的建筑屋頂建設(shè)光伏系統(tǒng)，為教學(xué)樓內(nèi)的實驗室負荷供電，白天負荷較小，晚上學(xué)生自習(xí)時負荷較大，總負載不超過5kW；當(dāng)?shù)厝照召Y源豐富，日照峰值時間3.5-4h，晚間備電時間約1小時,考慮系統(tǒng)容量，光伏組件容量設(shè)計為：5kWp,儲能系統(tǒng)容量為：5kWh。
1.2 項目意義
建設(shè)光伏儲能發(fā)電系統(tǒng)主要實現(xiàn)目的如下：
? 為教學(xué)提供實踐應(yīng)用平臺；
? 為學(xué)校實驗室負載供電，節(jié)省電費支出；
? 鼓勵低碳技術(shù)的應(yīng)用，節(jié)能減排，保護生態(tài)環(huán)境，在校內(nèi)啟到示范效應(yīng)；
二、光伏儲能發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計
5KW光伏儲能發(fā)電系統(tǒng)主要由光伏子單元、儲能子單元、電網(wǎng)接入裝置和能量管理系統(tǒng)四大部分構(gòu)成，系統(tǒng)主要設(shè)備包括：
(1)  儲能電池
(2)  BMS系統(tǒng)
(3)  電池控制系統(tǒng)
(4)  儲能逆變器
(5)  光伏組件
(6)  匯流箱
(7)  通訊裝置
(8)  防雷及接地裝置
(9)  設(shè)備之間的連接電纜（包括直流側(cè)和交流側(cè)）
2.1 光儲系統(tǒng)拓撲圖

圖1 ：光伏儲能系統(tǒng)拓撲圖

圖2 ：光伏儲能系統(tǒng)接線圖

2.2 系統(tǒng)運行原理
控制原則如下：
? 白天，光伏系統(tǒng)發(fā)電優(yōu)先給實驗室內(nèi)負載供電，當(dāng)光伏發(fā)電功率大于負荷功率時多余電能儲存在蓄電池中，當(dāng)光伏發(fā)電功率小于負荷功率時，儲能電池和光伏發(fā)電一起給負載供電；

? 夜晚，光伏側(cè)直流停機，由儲能電池通過儲能逆變器單獨給負載供電，當(dāng)電池剩余容量（SOC）放到設(shè)定值，系統(tǒng)自動切入電網(wǎng)，由電網(wǎng)給負載供電，根據(jù)需求，電網(wǎng)可以通過儲能逆變器給電池充電，也可以不充電；

? 當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)故障時，光儲系統(tǒng)自動切換至離網(wǎng)運行模式，由光伏電池和儲能電池同時向負載供電；

? 電網(wǎng)可以向儲能電池充電，充電功率及充電時間可調(diào)；

三、主要設(shè)備配置表
表1：該系統(tǒng)配置按照夜晚2小時供電要求，備單元配置如下

四、系統(tǒng)主要設(shè)備功能參數(shù)介紹

4.1儲能逆變器功能介紹

4.1.1 產(chǎn)品主電路

主電路框圖
產(chǎn)品主電路采用雙向PWM逆變電路及相應(yīng)的控制電路、保護和監(jiān)控電路。直流側(cè)由緩沖電阻、防反二極管和直流接觸器組成了直流側(cè)緩沖電路，當(dāng)初始連接各種電池時對直流母線電容進行緩沖。主電路電源可有交直兩用供電，以使系統(tǒng)在電池或電網(wǎng)有電時都可以工作。

4.1.2 產(chǎn)品特點

1）技術(shù)領(lǐng)先，全面滿足電網(wǎng)或負荷的接入與控制要求

• 具有并網(wǎng)充放電、獨立逆變功能，適合各種應(yīng)用場合
• 具有并網(wǎng)和離網(wǎng)并聯(lián)功能，良好的擴容性
• 可與多種蓄電池接口，具有多種充放電工作模式
• 可以實時接受系統(tǒng)調(diào)度指令和BMS指令，通訊方式有RS485、CAN、以太網(wǎng)
• 無功功率可調(diào)，功率因數(shù)范圍超前0.9至滯后0.9
• 直流電壓范圍，支持低壓48V蓄電池輸入
• 110%額定輸出功率可實現(xiàn)長時間運行

2）高效節(jié)能，更集成，更好的客戶體驗

• 正面維護，可靠墻安裝，安裝維護更方便，降低維護成本
• 防護等級為IP21，具有防滴水功能，具備防凝露功能
• 高效PWM調(diào)制算法，降低開關(guān)損耗

3）更多優(yōu)點

• 雙電源冗余供電方案提升系統(tǒng)可靠性
• 完善的保護及故障告警系統(tǒng)，更加安全可靠
• 采用動態(tài)圖形液晶界面，提供友好的操作體驗
• -25℃~+55℃可連續(xù)滿功率運行
• 適應(yīng)高海拔惡劣環(huán)境，可長期連續(xù)、可靠運行
• 支持離網(wǎng)主動運行功能
• 適合共直流母線系統(tǒng)和共交流母線系統(tǒng)

4.1.3 產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)

4.1.3 工作邏輯架構(gòu)

a.——并網(wǎng)發(fā)電、離網(wǎng)備用功能
電網(wǎng)供電時，儲能逆變器并網(wǎng)工作在恒壓模式，維持蓄電池SOC在一定水平，光伏逆變器并網(wǎng)發(fā)電
微網(wǎng)供電時，儲能逆變器工作在獨立逆變模式建網(wǎng)，光伏逆變器并網(wǎng)工作，光伏發(fā)電大于負載時，光伏優(yōu)先供負載供電，剩余電力給電池充電；光伏發(fā)電小于負載時，儲能和光伏共同為負載供電。
可選擇電網(wǎng)優(yōu)先或微網(wǎng)優(yōu)先，根據(jù)選擇的模式進行供電邏輯切換
觸摸屏控制啟動、停止和參數(shù)設(shè)置
b. ——電網(wǎng)（或柴油機）、微網(wǎng)切換功能
電網(wǎng)供電時，當(dāng)電池組SOC超過設(shè)定值時，儲能逆變器和光伏逆變器不工作；當(dāng)電池組SOC不足時，儲能逆變器獨立逆變建網(wǎng)，光伏逆變器并網(wǎng)工作，給電池組充電。
微網(wǎng)供電時，儲能逆變器工作在獨立逆變模式建網(wǎng)，光伏逆變器并網(wǎng)工作，光伏發(fā)電大于負載時，光伏優(yōu)先供負載供電，剩余電力給電池充電；光伏發(fā)電小于負載時，儲能和光伏共同為負載供電。
可選擇電網(wǎng)優(yōu)先或微網(wǎng)優(yōu)先，根據(jù)選擇的模式進行供電邏輯切換
觸摸屏控制啟動、停止和參數(shù)設(shè)置

4.2磷酸鐵鋰電池性能介紹
4.2.1磷酸鋰電池介紹
磷酸鐵鋰電池，是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池，磷酸鐵鋰晶體中的P-O鍵穩(wěn)固，難以分解，即便在高溫或過充時也不會像鈷酸鋰一樣結(jié)構(gòu)崩塌發(fā)熱或是形成強氧化性物質(zhì)，因此擁有良好的安全性。
1．安全性領(lǐng)先
材料/電芯級6重安全裝置，開關(guān)盒系統(tǒng)級雙重保護回路，確保系統(tǒng)安全性；從電芯到系統(tǒng)具有全球級安全性權(quán)威認證：UL1642、UN38.3、UL1973、VDE、JET。

內(nèi)置可靠的安全閥，當(dāng)過充電或溫度急劇上升時，伴隨者副反應(yīng)發(fā)生，單體內(nèi)壓增加到一定值，安全閥自動開啟泄氣，防止電池鼓脹或爆炸 ；
隔膜采用耐高溫陶瓷涂布技術(shù)，防止由枝晶或電池遭沖擊時造成的內(nèi)部短路，高溫時切斷鋰離子傳輸通道。
內(nèi)置正極保險絲（即正極通過熔絲與外殼相連），當(dāng)電池短路或過充電等意外時，內(nèi)置正極保險絲熔斷，起保護作用；
負極具有過充電的保護裝置OSD，過充電等濫用情況下，單體內(nèi)部氣壓上升，誘發(fā)OSD變形，充電電流迂回至殼體回路，促使正極保險絲熔斷，切斷充電回路；
正極性鋁質(zhì)方形外殼，具有良好的導(dǎo)熱散熱性能，又能阻止表面腐蝕，在長期使用時避免電解質(zhì)的泄漏；
殼體內(nèi)置放針刺保護層（NSD），當(dāng)外殼被尖銳硬物刺穿時，NSD層提前與殼體形成回路，降低電芯短路風(fēng)險。
回路斷路器可避免電池組因外部短路造成的損害。
2．優(yōu)異的電化學(xué)性能
循環(huán)壽命長、耐受性強，良好的高低溫性能；
圓形電芯設(shè)計，極高的電解液量和電解液保持率（相比較軟包電池），確保單體電芯在25℃下，@0.5C1C、DOD100%、 EOL80%循環(huán)次數(shù)高于4000次，同款產(chǎn)品已大批量應(yīng)用在電動車領(lǐng)域，其性能也獲得多家車企的驗證，該產(chǎn)品儲能領(lǐng)域應(yīng)用，建議放電倍率在0.5C以下，預(yù)期其循環(huán)壽命遠高于6000次。

3．剩余容量無瞬間跌落特性
EOL低于50%，放電性能仍能預(yù)測；
圓形電芯設(shè)計極高的電解液保持率，電池生命周期內(nèi)不存在電解液的干涸（與軟包電池相比），即使容量衰減到50%，剩余容量不會出現(xiàn)“瞬間跌落”現(xiàn)象。意味著更長的資產(chǎn)利用率和更高的投資回報率。

4．系統(tǒng)適用性強
圓形鋁殼電芯、標(biāo)準(zhǔn)化模組、通用型機架設(shè)計，便于規(guī)?；a(chǎn)組裝，靈活的系統(tǒng)組合，可滿足各種定制化需要；
寬廣的系統(tǒng)電壓范圍，通過不同的串聯(lián)組合可提供不同電壓等級的電池系統(tǒng)。
寬廣的系統(tǒng)容量范圍，通用型機架式并聯(lián)組合可提供容量多樣式電池系統(tǒng)?？梢杂袔资叩綆渍椎姆秶┻x擇。
5．系統(tǒng)易于安裝、維護
系統(tǒng)部件模塊化設(shè)計，標(biāo)準(zhǔn)機架安裝，全部接線端子前端設(shè)計，易于安裝維護。
4.2.2磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)參數(shù)

BMS介紹

磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)的BMS系統(tǒng)分三級管理，分別為托盤BMS(Tray BMS)、機柜BMS (Rack BMS)、系統(tǒng)BMS(System BMS),每級BMS主要功能如下：

• Tray BMS (TBMS，托盤級，控制20個單體電芯，內(nèi)置在模組內(nèi)) : 監(jiān)測單體電芯的電壓、溫度和單個托盤的總電壓， 并通過CAN協(xié)議向上級BMS實時傳遞以上信息，能夠控制單體電芯的電壓均衡性。
• Rack BMS (RBMS，機架級，控制10個或多個TBMS，內(nèi)置在開關(guān)盒內(nèi))： 檢測整組電池的總電壓、總電流，并通過CAN協(xié)議向上級BMS實時傳遞以上信息。 能夠顯示電池充放電時容量、健康狀態(tài)，對功率的預(yù)測、內(nèi)阻的計算。控制繼電開關(guān)和盤級單元電壓的均衡性。              
• System BMS (SBMS,系統(tǒng)級，最多控制48個RBMS)： 收集下級RBMS信息，能夠?qū)崟r對電池剩余容量、健康狀況進行預(yù)估，功率的預(yù)測、內(nèi)阻的計算。通過RS-485或Modbus-TCP/IP 的方式與上位和外部系統(tǒng)進行通信。
• 每級BMS實現(xiàn)功能如下

4.3 PVS-4M匯流箱性能介紹

為了減少光伏陣列到直流變換器之間的連接線，方便維護，提高系統(tǒng)的可靠性，需要光伏陣列與直流變換器之間配置光伏陣列匯流箱。

本項目使用的匯流箱為我公司自主研發(fā)設(shè)備，已在多個電站運用，效果極佳，光伏陣列匯流箱型號為PVS-2M。光伏組串輸入路數(shù)為2路,輸出路數(shù)為1路：

• 該匯流箱具有以下特點：
• 冷軋鋼板，防護等級IP65，滿足室外安裝的要求，可直接掛在電池支架上；
• 可同時接入2路光伏組串，每路光伏組串的最大開路電壓可達DC1000V；
• 每路光伏組串輸入回路的正負極都配置高壓直流熔絲，其耐壓值可達DC1000V，額定電流為15A；
• 直流匯流輸出的正極對地、負極對地、正負極之間配有光伏專用防雷器；
• 直流匯流的輸出端配有可分斷的直流斷路器；
• 防雷器失效報警；
• 直流拉弧檢測及切斷輸出功能。

五、監(jiān)控及通訊裝置

系統(tǒng)配置1 套監(jiān)控裝置，配置光伏并網(wǎng)系統(tǒng)專用網(wǎng)絡(luò)版監(jiān)測軟件，采用 USB2.0 或 Wifi通訊方式，可以連續(xù)每天 24 小時對所有的系統(tǒng)運行狀態(tài)和數(shù)據(jù)進行監(jiān)測。

5.1 監(jiān)控軟件功能

1. 實時顯示電站的當(dāng)前發(fā)電總功率、日總發(fā)電量、累計總發(fā)電量、累計CO2 總減排量以及每天發(fā)電功率曲線圖；
2. 可查看運行參數(shù)，主要包括：

a. 直流電壓
b. 直流電流
c. 交流電壓
d. 交流電流
e. 逆變器機內(nèi)溫度
f. 時鐘
g. 頻率
h. 當(dāng)前發(fā)電功率
i. 日發(fā)電量
j. 累計發(fā)電量
k. 累計CO2 減排量
l. 每天發(fā)電功率曲線圖

1. 監(jiān)控所有設(shè)備的運行狀態(tài)，采用聲光報警方式提示設(shè)備出現(xiàn)故障，可查看故障原因及故障時間，監(jiān)控的故障信息至少因包括以下內(nèi)容：

a. 電網(wǎng)電壓過高
b. 電網(wǎng)電壓過低
c. 電網(wǎng)頻率過高
d. 電網(wǎng)頻率過低
e. 直流電壓過高
f. 逆變器過載
g. 逆變器過熱
h. 逆變器短路
i. DSP 故障 
J. 通訊失敗

1. 監(jiān)控軟件具有集成環(huán)境監(jiān)測功能，能實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測功能，主要包括日照強度、風(fēng)速、風(fēng)向、和溫度等參量。
2. 可每隔5 分鐘存儲一次電站所有運行數(shù)據(jù)，包括環(huán)境數(shù)據(jù)。故障數(shù)據(jù)需要實時存儲。 
3. 能夠分別以日、月、年為單位記錄和存儲數(shù)據(jù)、運行事件、警告、故障信息等。
4. 可以連續(xù)存儲20 年以上的電站所有的運行數(shù)據(jù)和所有的故障紀(jì)錄。
5. 可通過監(jiān)控軟件對逆變器進行控制，可以以電子表格的形式存儲運行數(shù)據(jù)，并可以圖表的形式顯示電站的運行情況。
6. BMS系統(tǒng)終端可查看數(shù)據(jù)信息內(nèi)容

單體電壓管理、總電壓管理、充放電溫度管理、充放電流管理、電池均衡管理、過充保護、過放保護、過溫保護、過流保護、短路保護等。

5.2 監(jiān)控系統(tǒng)介紹

系統(tǒng)所采用的逆變器配置Wifi卡，PMB能保存?zhèn)鞲衅鞯乃兄匾獢?shù)據(jù)。同時配備RS485、RS232、USB和以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)接口?？梢赃x擇使用wifi和USB2.0免費的監(jiān)控軟件能夠通過電腦及移動終端清晰直觀的查看輸出數(shù)據(jù)，您可以在任何時候查看光伏電站的太陽能產(chǎn)量和公共電網(wǎng)的供電量情況。

• 數(shù)據(jù)采集和控制

（1）逆變器監(jiān)控
采集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：當(dāng)前總功率、發(fā)電量、二氧化碳減排量、直流電壓、直流電流、直流功率、交流電壓、電流、逆變器機內(nèi)溫度等。

（2）匯流箱監(jiān)控
采集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)： 光伏陣列每路電流或每個光伏陣列電流。
報警數(shù)據(jù)：設(shè)備可提供的所有報警數(shù)據(jù)。
（3）光伏陣列監(jiān)控
采集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)有高度角、方位角、運行狀態(tài)、報警數(shù)據(jù)。

（4）氣象監(jiān)測儀監(jiān)控
采集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)有環(huán)境溫度 、光照強度、風(fēng)速、風(fēng)向等。
統(tǒng)一的設(shè)備維護管理
軟件平臺提供監(jiān)控設(shè)備使用狀況功能，顯示逆變器等設(shè)備的運轉(zhuǎn)情況、電流和電壓、設(shè)備的故障信息，提供自動報警顯示并存儲，并且對重要儀表統(tǒng)一管理，提示維修人員及時更換備件、及時維護，延長儀表的使用壽命。
數(shù)據(jù)存儲和顯示
調(diào)度中心負責(zé)實時采集重要參量并進行定期存儲，操作員可查詢歷史數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，并且以報表和曲線、棒圖等形式的展示，同時可以打印數(shù)據(jù)，為技術(shù)員分析系統(tǒng)運行狀況提供科學(xué)的依據(jù)。
系統(tǒng)報警與告警通知
當(dāng)系統(tǒng)任何節(jié)點、任務(wù)模塊出現(xiàn)故障或異常，在處理系統(tǒng)實時的或歷史的數(shù)據(jù)過程中發(fā)現(xiàn)異常、故障時，系統(tǒng)自動給出各種報警提示，包含預(yù)設(shè)的語音報警、報警簡報窗口顯示、報警總表顯示、報警即時打印、報警畫面、圖元變色等。
系統(tǒng)產(chǎn)生的報警信息保存，包括告警時間、站點信息、告警類別、告警描述等。同時可以按時間、地域信息、報警類別、描述等做復(fù)雜的關(guān)鍵字組合查詢和進行復(fù)雜的統(tǒng)計。
告警通知向使用者提供故障設(shè)備的告警以及設(shè)備在故障前的預(yù)警功能。
（6）分布式光伏仿真規(guī)劃軟件
概述：
    基于Unity3D軟件，使用C#語言進行開發(fā)，采用My Sql作為后臺數(shù)據(jù)庫，通過FTP協(xié)議與數(shù)據(jù)庫進行通信。軟件使用者通過使用光伏、風(fēng)力、地?zé)?、生物質(zhì)4種能源設(shè)計多能互補方案，完成區(qū)域能源的供能結(jié)構(gòu)改造方案設(shè)計，并結(jié)合區(qū)域的氣候數(shù)據(jù)，模擬區(qū)域內(nèi)實時能耗與供能數(shù)據(jù)，從而優(yōu)化出合理的能源結(jié)構(gòu)。
二、用戶管理功能：
注冊：支持學(xué)生或教師按照學(xué)校名稱和手機號碼注冊用戶
登錄：支持學(xué)生或教師根據(jù)手機號碼或用戶名登錄系統(tǒng)。
找回密碼：支持學(xué)生或教師根據(jù)手機號碼找回密碼
權(quán)限管理：支持主用戶添加或刪除子用戶
用戶信息管理：支持用戶信息查看，包括用戶名、學(xué)校、真實姓名、學(xué)號、上級用戶等
異地登錄：同一個賬號24小時內(nèi)只能在同一臺電腦上登錄，無法在其他電腦上登錄。
三、組件數(shù)據(jù)庫
支持查看市面上超過15家光伏組件廠商的實際數(shù)據(jù)
涵蓋了至少500種規(guī)格型號的光伏組件數(shù)據(jù)。
每種光伏組件的型號常規(guī)參數(shù)均可查看：價格、功率、組件類型、峰值電壓、開路電壓、最大允許電壓、電壓溫度系數(shù)、峰值電流、短路電流、電流溫度系數(shù)、光電轉(zhuǎn)化效率、長度、重量等
四、逆變器數(shù)據(jù)庫
支持查看市面上超過6家逆變器廠商的實際數(shù)據(jù)。
涵蓋了至少40種規(guī)格型號的逆變器數(shù)據(jù)。
每種型號的逆變器常規(guī)參數(shù)均可查看：價格、最大直流輸入、額定交流輸出、最大效率、歐洲效率、最小電壓、mppt電壓、MPPT數(shù)量、最大直流電壓、最大直流電流、尺寸、重量等。
五、氣象數(shù)據(jù)庫
支持查看全國超過32個城市的模擬地圖氣候數(shù)據(jù)。
支持查看2013-2016年的精確到天的模擬地圖氣候數(shù)據(jù)，可自由設(shè)置日期進行查看。
每個城市的氣候數(shù)據(jù)均可查看：平均氣溫、最高最低氣溫、濕度、降水量、輻照量、氣壓、風(fēng)速、土地濕度攝氏度等。
六、3D地圖功能
6.1 模型
支持教師通過3D地圖上的模擬能耗布置相應(yīng)學(xué)習(xí)任務(wù)，同時可以修改多種參數(shù)以最大化的適應(yīng)不同實際情況，最后可以根據(jù)學(xué)生完成情況進行相應(yīng)的評分。
根據(jù)項目及學(xué)習(xí)任務(wù)需要規(guī)劃設(shè)計的區(qū)域面積大小，選擇對應(yīng)面積以及地形相似度高的區(qū)域，并定期更新可用的區(qū)域3d地圖
加載在3D地圖上的是真實的地形地貌，包含設(shè)計成虛擬的地形地貌、3D地圖模型、山川、河流與樹木；
支持修改光伏發(fā)電的相關(guān)評分參數(shù)：整機效率、最佳傾角、除組件和逆變器以外的其他成本參數(shù)等。
支持修改風(fēng)力發(fā)電的相關(guān)評分參數(shù)：整機效率、風(fēng)力波動（自定義風(fēng)速的每小時波動數(shù)據(jù)以體現(xiàn)出風(fēng)力發(fā)電機組隨著每小時風(fēng)速數(shù)據(jù)的變化，發(fā)電量在1天24小時內(nèi)隨機波動的特點；）
支持修改地?zé)崮艿南嚓P(guān)評分參數(shù)：換熱能力、熱協(xié)調(diào)參數(shù)、成本單價
支持修改生物質(zhì)能的相關(guān)評分參數(shù)：生物質(zhì)年供應(yīng)、整機效率、生物質(zhì)殘余物平均能源折算系數(shù)、生物質(zhì)平均谷草比系數(shù)、生物質(zhì)殘余物能源利用可獲得系數(shù)、建設(shè)成本、燃料成本、運維成本等。同時可自動根據(jù)公司計算得出每年最大可建設(shè)的電站功率作為評分準(zhǔn)則。
（最大生物質(zhì)電站功率=年供應(yīng)量*1000*平均能源折算系數(shù)*谷草比系數(shù)*殘余物能源利用可獲得系數(shù)/ 3600/365/24）
設(shè)計區(qū)域內(nèi)的5種用能建筑模型（底層住宅、交通樞紐、酒店、小高層、寫字樓），通過設(shè)置每個建筑模型的最大功率、制冷制熱能耗占比、每小時實際用電系數(shù)、日能耗時長，可以獲得區(qū)域內(nèi)建筑每小時、每天、全年的耗電情況以及制冷制熱能耗需求；
可選擇全國任意地區(qū)（精確城市）、任意氣候時段作為區(qū)域能源模擬的目標(biāo)區(qū)域，通過對比數(shù)據(jù)庫可以得出當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度、光伏組件全年最高、最低工作溫度，并可以自動計算最大、最小電壓、最大開路電壓、最大直流電流等數(shù)據(jù)
可以自行比較同一模型不同規(guī)劃方案的優(yōu)劣，通過比較傾角偏差、組件逆變器功率比、間距誤差、逆變器數(shù)量、生物質(zhì)電站容量、淺層地?zé)崛萘俊L(fēng)力電站布局、外部電力輸入、外部電力波動、建設(shè)總成本等，可以對同一模型下的方案進行自動評分
命名：教師可以自行命名模型的名字
刪除：教師可以對模型進行刪除操作

6.2 方案
支持學(xué)生通過設(shè)置3D地圖上的各種能源搭配的方案來解答教師給出的學(xué)習(xí)任務(wù)，并給出相應(yīng)的數(shù)據(jù)報表
在3d地圖上，根據(jù)模擬的每小時用能數(shù)據(jù)，合理布局“光伏發(fā)電”“風(fēng)力發(fā)電”“生物質(zhì)發(fā)電”“淺層地?zé)嵩O(shè)施”設(shè)置各種產(chǎn)能模塊的產(chǎn)能參數(shù)，滿足區(qū)域用能需求，以完成需求側(cè)區(qū)域能源規(guī)劃方案的設(shè)計；
使用光伏、風(fēng)力、生物質(zhì)、地?zé)?種新能源并結(jié)合外部電力輸入以進行能源供應(yīng)模擬并能自動計算產(chǎn)能。
根據(jù)設(shè)施地區(qū)經(jīng)緯度與氣候參數(shù)，通過選擇不同型號規(guī)格的逆變器與光伏組件，來完成光伏組件方陣的設(shè)計，主要包含參數(shù)有：方陣行數(shù)、方陣列數(shù)、組件安裝方式設(shè)計、傾角設(shè)計、逆變器數(shù)量、組件間距設(shè)計、組串串并聯(lián)的數(shù)量等完成區(qū)域光伏電站設(shè)置
根據(jù)每小時的用電情況，實現(xiàn)戶式/小型分布式光伏電站的模擬設(shè)計，并根據(jù)所選光伏組件與逆變器估算該電站的建設(shè)成本以及模擬該分布式電站與負載的合并運行情況
可設(shè)置不同容量大小的風(fēng)機，模擬風(fēng)力發(fā)電功率
根據(jù)模擬時段內(nèi)的氣溫數(shù)據(jù)，判斷當(dāng)日是否存在制冷制熱需求，并根據(jù)當(dāng)日的冷熱程度模擬制冷制熱能耗情況。
模擬淺層地?zé)釗Q熱能力與埋管面積的關(guān)系；同時學(xué)生根據(jù)模擬數(shù)據(jù)需要，設(shè)置生物質(zhì)能建設(shè)所需面具，以滿足模擬建筑制冷制熱能耗需求；
學(xué)習(xí)生物質(zhì)發(fā)電過程中，通過生物質(zhì)能電站的一系列參數(shù)，強化學(xué)生對于生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化公式學(xué)習(xí)。（最大生物質(zhì)電站功率=年供應(yīng)量*1000*平均能源折算系數(shù)*谷草比系數(shù)*殘余物能源利用可獲得系數(shù)/ 3600/365/24）
模擬白天時段，光伏發(fā)電設(shè)施每小時發(fā)電數(shù)據(jù)，體現(xiàn)出白天每小時光伏發(fā)電量隨光照強度變化、夜晚光伏沒有發(fā)電的量的特點；
根據(jù)逆變器、光伏組件的價格，風(fēng)機機組價格，地?zé)犭娬緝r格，生物質(zhì)電站價格對所設(shè)計的多能互補方案的建設(shè)總成本自動統(tǒng)計
在初始化并部署完成后，展示整個區(qū)域能源狀態(tài)，并根據(jù)預(yù)設(shè)值進行計算和輸出，根據(jù)輸出結(jié)果形成各類報表。包括總數(shù)據(jù)和日數(shù)據(jù)；
能源數(shù)據(jù)報表中，通過模擬時間過程，以及設(shè)計好的方案，可以顯示各種能源的產(chǎn)能情況，包括：總產(chǎn)能、光伏發(fā)電量、風(fēng)力發(fā)電量、淺層地?zé)崮芰俊⑸镔|(zhì)能發(fā)電量以及外部電力輸入等。
根據(jù)用能模塊預(yù)設(shè)的用能參數(shù)，模擬計算出用能情況實時曲線與各類產(chǎn)能設(shè)施的產(chǎn)能占比，并同步圖表顯示，包括總能耗、一般能耗、制冷制熱能耗等，有助于學(xué)生進行相應(yīng)能源的設(shè)計配比。
命名：學(xué)生可自行對設(shè)計方案進行命名或重命名
刪除：教師或?qū)W生可刪除方案
七、其他
1.小工具：
光伏陣列間距計算器：可通過計算器自動計算出最佳傾角下的方陣最佳間距。涵蓋了全國32個城市?？刹樵兊臄?shù)據(jù)有：經(jīng)緯度、不同光伏陣列傾角下的日平均輻射、年度總太陽輻射等。同時根據(jù)選擇的組件尺寸，根據(jù)傾角自動計算出方陣最佳間距。
2.參考計算公示：D=0.707H/tan[arcsin(0.648cosα-0.399sinα）]
（7）新能源教學(xué)系統(tǒng)仿真軟件（具有軟件著作權(quán)）
一、多媒體教學(xué)軟件概述
1、通過該軟件可以系統(tǒng)性學(xué)習(xí)太陽能光伏硅材料、電池片、光伏組件、光伏組件附屬材料、光伏應(yīng)用產(chǎn)品等全部系列光伏知識內(nèi)容。
2、配備文字與動畫展示并介紹從原材料至成品包括中間環(huán)節(jié)加工工藝等與使用方法。
3、多媒體系統(tǒng)自帶語音講解，圖、文、聲并茂展示講解、與系統(tǒng)所述文字同步播放，幫助教師對光伏發(fā)電課程教案的快速編寫，提高學(xué)生對新能源專業(yè)知識快速掌握和快速學(xué)習(xí)。
4、多媒體軟件組成
(1)太陽能光伏硅材料講解與展示系統(tǒng)
主要功能
1、可以展示各種太陽能光伏電池使用的硅材料實物；
2、配備文字與動畫展示各種材料的生產(chǎn)工藝與使用方法
3、目錄（約11課時）
光伏硅產(chǎn)品基本情況介紹
硅單質(zhì)性質(zhì)：包括硅的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、硅的分類與應(yīng)用
硅化合物性質(zhì)：包括二氧化硅、一氧化硅、硅的鹵化物、三氯氫硅、硅烷等
硅的生長原理及定型
硅的提純方法：包括化學(xué)提純與物理提純方法
多晶硅的制備及其缺陷和雜質(zhì)：包括冶金硅級制備、高純多晶硅制備、鑄造多晶硅制備
單晶硅的制備及其缺陷和雜質(zhì)：包括單晶硅生長、單晶硅的雜質(zhì)與缺陷
單晶硅與多晶硅加工方法
硅薄膜材料：包括非晶硅薄膜材料、多晶硅薄膜材料
硅材料的測試與分析方法：包括導(dǎo)電型號測量、電阻率測量、少子壽命測量、霍爾系數(shù)的測定、遷移率的測量、化學(xué)性能分析、晶體結(jié)構(gòu)分析等
硅材料測試與分析依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)（GB標(biāo)準(zhǔn)、UL標(biāo)準(zhǔn)、IEC標(biāo)準(zhǔn)、SEMI標(biāo)準(zhǔn)）
(2)太陽能光伏電池片講解與展示系統(tǒng)
主要功能
1、可以展示各種太陽能光伏電池片；
2、配備文字與動畫展示各種電池片的生產(chǎn)工藝與使用方法
3、目錄（約9課時）
太陽能電池片基本情況介紹
太陽能電池片基本結(jié)構(gòu)分析
太陽能電池片分類
晶體硅太陽能電池片生產(chǎn)工藝：包括生產(chǎn)方法與生產(chǎn)設(shè)備介紹
晶體硅太陽能電池片生產(chǎn)主要原材料
太陽能電池片測試技術(shù)與方法：包括測試方法與測試設(shè)備介紹
太陽能電池片測試依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)
(3)太陽能光伏組件講解與展示系統(tǒng)
1、可以展示各種太陽能光伏光伏組件；
2、配備文字與動畫展示各種光伏組件的生產(chǎn)工藝與使用方法
3、目錄（約10課時）
太陽能電池組件基本介紹
太陽能電池組件的分類及各種組件的優(yōu)缺點
太陽能電池組件的生產(chǎn)工藝介紹及相關(guān)設(shè)備
太陽電池組件的評定標(biāo)準(zhǔn)
太陽能電池組件的測試方法與測試設(shè)備
太陽能電池組件的發(fā)展方向
(4)太陽能光伏組件附屬材料講解與展示系統(tǒng)
主要功能
1、可以展示各種太陽能光伏光伏組件附屬材料；
2、配備文字與動畫展示各種光伏組件附屬材料的生產(chǎn)工藝與使用方法
3、目錄（約7課時）
太陽能組件附屬設(shè)施情況介紹
太陽能組件對鋼化玻璃的具體要求
太陽能組件對支架鋁型材的具體要求
太陽能組件對EVA封膠的具體要求
太陽能組件對TPT背板的具體要求
太陽能組件附屬設(shè)施檢測方法
太陽能組件附屬設(shè)施測試標(biāo)準(zhǔn)
* 二、展示與講解內(nèi)容目錄（圖、文、聲并茂）：
2.1 太陽能光伏應(yīng)用產(chǎn)品講解與展示系統(tǒng)（約5課時）
2.1.1 太陽能發(fā)電系統(tǒng)：
2.1.2 家用太陽能發(fā)電機直流系統(tǒng)多媒體電視機
2.1.3 太陽能便攜電源：
2.1.4 太陽能殺蟲燈
2.1.5 太陽能警示燈
2.1.6 太陽能野營燈
2.2 太陽能光伏發(fā)電基本原理
2.3 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)組成部分介紹
2.4 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計方法
2.5 太陽能光伏電站施工建設(shè)方法
2.5.1、項目前期考察
2.5.2、項目建設(shè)前期資料及批復(fù)文件
第一階段：可研階段
第二階段：獲得省級/市級相關(guān)部門的批復(fù)文件
第三階段：獲得開工許可
2.5.3、項目施工圖設(shè)計
2.5.4、項目實施建設(shè)
2.5.5、帶電前的必備條件
2.6太陽能光伏并網(wǎng)電站介紹
2.6.1、光伏并網(wǎng)電站簡要描述
2.6.2、光伏并網(wǎng)電站設(shè)備組成
2.6.2、光伏并網(wǎng)電站設(shè)備功能
2.7 家用型太陽能電站建設(shè)方案
2.7.1、項目概述
2.7.2、方案設(shè)計 （附詳細方案設(shè)計）
（一）用戶負載信息
（二）系統(tǒng)方案設(shè)計
（三）效益計算： 
2.8 逆變器基本原理介紹
2.9 控制器基本原理介紹
主要作用：
在小型光伏系統(tǒng)中，用來保護蓄電池；在大中型系統(tǒng)中，起平衡光伏系統(tǒng)能量、保護蓄電池及整個系統(tǒng)正常運行等；
光伏控制器應(yīng)具有以下功能：
①防止蓄電池過充電和過放電，延長蓄電池壽命；
②防 止太陽能電池板或電池方陣、蓄電池極性接反；
③防止負載、控制器、逆變器和其他設(shè)備內(nèi) 部短路；
④具有防雷擊引起的擊穿保護；
⑤具有溫度補償?shù)墓δ?/span>
⑥顯示光伏發(fā)電系統(tǒng)的 各種工作狀態(tài)，包括：蓄電池（組）電壓、負載狀態(tài)、電池方陣工作狀態(tài)、輔助電源狀態(tài)、 環(huán)境溫度狀態(tài)、故障報警等。
光伏控制器按電路方式的不同，可分為并聯(lián)型、串聯(lián)型、脈寬調(diào)制型、多路控制型等；
按組件輸入功率分：小功率型、 中功率型、大功率型及專用控制器（如草坪燈控制器）等；
光伏控制器性能特點：
1.小功率光伏控制器
控制器的主要開關(guān)器件；
運用脈沖寬度調(diào)制（PWM)控制技術(shù)；
具有單路、雙路負載輸出和多種工作模式；
具有多種保護功能；
系統(tǒng)工作狀況、蓄電池的剩余電量等的變化；
具有溫度補償功能
2、中功率光伏控制器
負載電流大于15A的控制器為中功率控制器。
系統(tǒng)狀態(tài)顯示；
可編程設(shè)定負載的控制方式；
多種保護功能；
浮充電壓的溫度補償功能；
具有快速充電功能；
普通充放電工作模式、光控開/關(guān)、光控開/時控關(guān)工作模式
3、大功率光伏控制器
大功率光伏控制器采用微電腦芯片控制系統(tǒng)，控制功能更強，可實現(xiàn)復(fù)雜過程控制。
光伏控制器主要技術(shù)參數(shù)：
系統(tǒng)電壓、最大充電電流、太陽電池方陣輸入路數(shù)、電路自身損耗、充滿斷開或過壓關(guān)斷電壓（HVD) 、欠壓斷開或欠壓關(guān)斷電壓（LVD)、蓄電池充電浮充電壓、溫度補償、使用或工作環(huán)境溫度范圍、其他保護功能
控制器的額定負載電流：
即控制器輸出到直流負載或逆變器的直流輸出電流。該數(shù)據(jù)要滿足負載或逆變器的 輸入要求。
六、環(huán)境監(jiān)測儀
    本系統(tǒng)配置 1套環(huán)境監(jiān)測儀(如下圖所示)，用來監(jiān)測現(xiàn)場的環(huán)境情況：

該裝置由風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器、日照輻射表、測溫探頭、控制盒及支架組成，適用于氣象、軍事、航空、海港、環(huán)保、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通等部門測量水平風(fēng)參量及太陽輻射能量的測量?？蓽y量環(huán)境溫度、風(fēng)速、風(fēng)向和輻射強度等參量，其 RS485 通訊接口可接入并網(wǎng)監(jiān)控裝置的監(jiān)測系統(tǒng)，實時記錄環(huán)境數(shù)據(jù)。
七、主要教學(xué)實訓(xùn)內(nèi)容
7.1 光伏能量變換實驗
實驗1、光伏陣列單元組成原理
實驗2、太陽能光電池能量轉(zhuǎn)換組合原理
實驗3、陣列電池最大功率跟蹤器原理
實驗4、陣列匯流與防雷接地原理
實驗5、陣列結(jié)構(gòu)件組合安裝原理
實驗6、在不同天氣和日照強度下光強度對光伏轉(zhuǎn)換效率的影響實驗
實驗7、在不同季節(jié)環(huán)境溫度變換下對光伏能量轉(zhuǎn)換的影響實驗
7.2  光伏儲能系統(tǒng)應(yīng)用與教學(xué)
實驗1、光伏儲能發(fā)電系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)分析
實驗2、光儲系統(tǒng)匯流、防雷原理學(xué)習(xí)與實踐
實驗3、鋰電池組在光儲系統(tǒng)中的應(yīng)用與電能管理
實驗4、（BMS）鋰電池組管理系統(tǒng)在光儲系統(tǒng)中的應(yīng)用
實驗5、（EMS）能量管理系統(tǒng)在光儲系統(tǒng)的應(yīng)用與重要性
實驗6、（EMS）能量管理系統(tǒng)在中小型微電網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用
實驗7、直流變換器在光儲系統(tǒng)的應(yīng)用與重要性
實驗8、儲能逆變器的原理分析
實驗9、儲能逆變器與普通逆變器應(yīng)用比較
實驗10、光儲微網(wǎng)系統(tǒng)在無電地區(qū)、海島應(yīng)用及設(shè)計
實驗11、光儲微網(wǎng)系統(tǒng)在多能互補、自發(fā)自用等聯(lián)網(wǎng)型微電網(wǎng)中的應(yīng)用
八、系統(tǒng)基本配置表