太阳能光伏发电系统实训

太阳能光伏发电系统实训

随着我国经济的快速发展和人民生活水平的提高，能源消费也越来越高。节能、减少和能源结构的改善已成为当前的重要课题。我国有丰富的太阳能资源,为从战略上彻底改善能源结构和能源的可持续发展提供了有利条件。近年来太阳能光伏发电行业发展迅速,太阳能光伏发电已经从遥不可及的梦想能源变为随处可见的新能源中的重要一员。本实训装置是将一个完整的光伏发电系统集成于室内,用可调光源模拟太阳光,使得光伏发电系统成为了一个触手可及的实体。为了更好的普及太阳能综合利用技术和熟悉掌握光伏发电常识,本文以太阳能电池伏安特性的测试训练为例,阐述怎样实际利用本装置开展实训教学活动。利用本装置可以进行下述实训项目:1)太阳能电池阵列的组成及联线训练;2)不同材质的太阳能电池伏安特性的测试训练;3)光照强度对太阳能电池伏安特性影响的测试训练;4)电池板温度对太阳能电池伏安特性影响的测试训练;5)DC-AC逆变器变换效率测试训练;6)太阳能光伏发电系统的综合测试训练。1最大功率跟踪mppt技术本实训项目的目的是使学员实际接触太阳能光伏发电系统,通过实训掌握以下内容(1):1)熟悉控制台面板元器件及模拟太阳能光伏发电装置的布局和使用方法;2)熟悉太阳能电池板阵列组成的联线方式;3)掌握太阳能电池板伏安特性测试的测量方法;4)了解、熟悉上位机软件、人机界面的操作。太阳能电池是一种典型的非线性半导体有源器件,其输出伏安特性是一组以太阳光照强度为参变数的具有下垂特性的曲线族。太阳能光伏发电系统在工作时,随着工作条件(光照强度、结温、负载情况等)的变化,太阳能电池阵列的输出功率也会变化。但不论怎样变化,对于一个具体的光伏发电系统,在任一时刻,都会有一个最大的输出功率点。在工作环境变化时,特别是日照强度和结温变化时,太阳能电池阵列的输出特性也随之变化,且其变化非常复杂。要充分利用太阳电池的输出能量,必须控制太阳电池阵列的输出工作在最佳工作点,即通称的“最大功率点”。最大功率点跟踪(MaximumPowerPointerTracking,MPPT)技术是太阳能光伏发电系统中的重要技术,怎样寻找最大功率点和怎样控制系统工作在最大功率点对充分提高光伏阵列的光电转换整体效率有重要意义。为了直观地了解光伏系统中太阳能电池的最大功率点,本系统备有3种不同的太阳能电池板6块(50Wp单晶4块、50Wp多晶1块、8Wp非晶1块),可由跳接线按实训要求自由连接。2界面操作描述伏安特性测试界面如图1所示。1太阳能电池板及其连接方式的确定点击“太阳能电池板选择”下拉菜单,在画面显示子菜单,选择太阳能电池板及其连接方式后,见图2,曲线描绘区的纵(电流值)、横(电压值)坐标将根据所选择的连接方式自动更新标注。2数据输入的处理点击数据源选择框可以对数据源进行“实时数据输入”╱“手动输入数据”切换。选择“实时数据输入”有效时,数据输入文本框的数据由采集器的采样数据予以自动更新;选择“手动输入数据”有效时,数据输入文本框的数据由键盘(或UP/DOWN“▲╱▼”增减)输入;此模式下,点击曲线描绘区可以将其对应点的数据表示于输入文本框中,可用于修改某点的曲线。3编辑、修改、插入数据前任务录入数据:点击“录入数据”按钮,即在录入数据栏增添一行新的数据;已录入数据的编辑:在已录入数据栏里选择需要编辑的数据,点击后该行颜色反转表示选中,其电压、电流值分别显示于对应数据输入文本框中。修改数据:修改输入文本框中的数据后,点击“修改数据”按钮,修改后的数据将覆盖原数据行。插入数据:点击“插入数据”按钮,当前输入文本框中的数据将插入到选中行数据之前一行。删除数据:点击“删除数据”按钮,选中的数据行将被删除。4记录文件的保存绘制曲线:输入数据完毕,点击“绘制曲线”按钮,即绘制出所输入数据的伏安特性曲线,并在提示栏表示最大功率点(电压、电流及功率点)。记录文件:需要保存该组数据时,点击“记录文件”按钮,则可将该组数据以文件形式(*.txt)保存至指定文件夹(d:program/上位机界面/实训一数据记录)里。这里必须注意:(1)没有设置文件自动保存功能,要保存数据必须手动操作;(2)为便于操作,文件夹最大记忆文件数设定为100,超过99个文件后自动删除一个最旧的文件。打开文件:需要打开已保存的记录文件时,点击“打开文件”按钮,在画面显示子菜单(如图3示),选定文件后则可将该组数据分别在曲线描绘区和数据记录列表栏表示。3实验计划和结果3.1控制支架下拉菜单,连接太阳能电池板及连接方式1)闭合主控制操作台面板上的电源开关,主控制操作台送电;2)操作计算机电源开关,计算机启动后自动进入主菜单界面;3)点击“光伏系统”→“实训科目”→“1:伏安特性测试”,进入伏安特性测试界面;4)点击“太阳能电池板”下拉菜单,选择太阳能电池板及其连接方式;5)根据选择的太阳能电池板及其连接方式,用跳接线连接好支架前侧的太阳能电池板输出端子;6)如需改变光照强度可调节三相自藕调压器调光;7)闭合支架右侧对应的灯光控制开关;8)根据选择的太阳能电池板及其连接方式,用跳接线将直流输出端子和变阻器(100Ω或10Ω)连接;9)调节变阻器,键盘输入电压、电流值后,点击“录入数据”按钮,录入当前数据,即在录入数据栏增添一行新的数据(一般从负载开路到短路之间录入10组数据);10)如有必要,对已录入数据进行编辑(修改、插入、删除);11)绘制曲线;3.2太阳能电池阵列的伏安特性1)不同材质太阳能电池板伏安特性比较(单块单晶50Wp、多晶50Wp);※测试条件:光照条件600W/m2、背板温度25℃;※坐标分度:Xmax=25V,Ymax=2A。结果见图4,5。2)太阳能电池阵列的伏安特性(单晶;4并、4串、2串2并);※测试条件:光照条件600W/m2、背板温度25℃;※坐标分度:Xmax=100V,Ymax=6A。结果见图6-8。3)光照条件对太阳能电池板伏安特性的影响(4块单晶2串2并;400,500,600W/m2);※测试条件:背板温度25℃;※坐标分度:Xm