学校太阳能发电实验装置

Ⅰ 人类真的能造出太阳吗，制造人造太阳有何目的呢

说到“人造太阳”，我们都知道是可控核聚变技术装置，但是不清楚的朋友可能仍然会认为是人类造出了一个“小太阳”，实际上它是利用的可控核聚变技术制造出来的一团高温等离子体，通常并非球形，而是呈环状，其目的是为了发电用。

所以“东方超环”这样的托卡马克装置所创造的温度其实比太阳的温度还要高，因此也难怪会被称为“人造太阳”了。

Ⅱ 北京海瑞克科技发展有限公司的太阳能电池实训设备

设备名称： 光伏电池组件生产实训系统 设备编号： HIK-SET-1 Ø 技术指标：
1、输入电源：220V±10% 50HZ
2、设备尺寸：1550mm×800mm×1750mm
3、占地面积：2平米（单台）
4、设备整体重量：120Kg
5、工作环境：温度-10℃～40℃
6、 相对湿度﹤85﹪（25℃）
7、设备包装：木箱整体包装
Ø 系统组成
太阳能电池板、离网逆变器、并网逆变器、太阳能控制器、蓄电池、直流负载、交流负载、数字式交直流电压电流表、按键，开关模块、人造光源等
Ø 产品特点及功能
1、系统功能配置完善，模块化设计，做工精细。
2、实验台实用价值强，所采用的太阳能电池板、智能控制器、蓄电池均与现场应用中一样，可使学生深刻理解太阳能光伏发电的现场应用。
3、实验台配备了发光效果（光谱）最接近太阳光的氙灯来模拟太阳光源，使得实训项目随时都可以进行，从而不需要受天气变化的限制。
4、具备光伏型和家用型两种控制方式。
5、带有蓄电池电源存储系统，可进行市电充电，形成混合供电系统。留有光伏组件升级端口，可外置较大功率的光伏组件。光伏组件可选择室内放置和室外两种模式。
6、太阳能电池组具体参数如下：
峰值功率：15W；最大功率电压：18V；最大功率电流：0.84A；开路电压：21.24V；短路电流：0.91A；安装尺寸：420*350*25mm
7、太阳能控制器具体功能如下：
使用单片机和专用软件，实现智能控制，自动识别24V系统。采用串联式PWM
充电控制方式，使充电回路的电压损失较原二极管充电方式降低一半，充电效率较非PWM高3－6%;过放恢复的提升充电，正常的直充，浮充自动控制方式有利于提高蓄电池寿命。 多种保护功能，包括蓄电池反接、蓄电池过、欠压保护、太阳能电池组件短路保护，具有自动恢的输出过流保护功能，输出短路保护功能。
8、蓄电池：为铅酸电池，具有如下特点：
自放电率低； 使用寿命长；深放电能力强；充电效率高；工作温度范围宽 。
9、离网逆变器：正弦波逆变器，具体功能参数如下：
纯正弦波输出(失真率<4%)
输入输出完全隔离设计
能快速并行启动电容、电感负载
三色指示灯显示，输入电压,输出电压，负载水准和故障情形
负载控制风扇冷却
过压/欠压/短路/过载/超温保护
10、负载：
负载包括：LED灯，节能灯等，可提供多种应用负载实验：感性、阻性、功能性应用实验（手机等智能设备）。
11、并网逆变器：
模拟并网系统的实验项目，实现DC－AC变换，输出电压：220VAC；输入电压：DC12V，数据读取功能。
12、联网功能（微机另配）：
配备通讯适配器，与计算机进行连接，显示光伏发电系统的充电电流，负载电流，蓄电池电压等技术参数，完成实验时数据的读取，可监测太阳能发电系统的运转情况等。
&Oslash; 实验项目
实验一：太阳能电池发电原理实验
实验二：太阳能光伏板能量转换实验
实验三：环境对光伏转换影响实验
实验四：太阳能电池光伏系统直接负载特性实验
实验五：太阳能控制器工作原理实验
实验六：接反保护实验
实验七：太阳能控制器对蓄电池的过充保护实验
实验八：太阳能控制器对蓄电池的过放保护实验
实验九：夜间防反充实验
实验十：离网逆变器工作原理实验
实验十一：并网型逆变器工作原理实验
实验十二：光伏并网实验 设备名称： 风光互补发电实训系统 设备编号： HIK-SET-2 &Oslash; 产品简介
风光互补发电实验台，可完成风力机、太阳能互补独立运行系统实验，和风能、太阳能并网运行实验系统的大部分控制过程实验及运行过程演示。
&Oslash; 实验内容
1、限速机械保护系统原理实验
2、限速电控保护系统原理实验
3、风、光互补最大功率点跟踪控制实验
4、过功率保护实验
5、蓄电池充放电特性及过压、欠压保护实验
6、风力发电、太阳能发电相关控制、测量、技术实验验
7、风力发电基础理论与应用技术仿真实验
8、分布式风力发电、太阳能发电互补供电系统控制技术实验仿真
9、固态并联逆变器系统稳定性仿真
10、太阳能发电系统用逆变器课程设计仿真实验
&Oslash; 实验配置
太阳电池组件、免维护蓄电池、逆变器、控制器、负载、风机、实验讲义、测试报告等 设备名称： 光伏发电并网系统实验台 设备编号： HIK-SET-3 &Oslash; 产品简介
太阳能光伏并网发电系统实训装置太阳能光伏发电有无限的太阳光资源，绿色、环保、低碳、无需资源分配等优点。在国家能源建设和储备中得到了广泛的应用。光伏并网发电，是当前全球最大规模利用太阳能资源发电的一种重要方式。并网发电，是将太阳能电池所发出的直流电通过逆变器转换成波形良好的交流电，直接向电网供电，无储能装置，运行可靠性和转换效率比较高，系统的建设和维护成本较低。我公司结合多年在新能源行业的研发和生产经验，特别推出了光伏并网系统实验室室，主要可以提供系统配套件，电池组件阵列、最大功率跟踪调节支架、方阵避雷汇流箱、并网逆变器、升压输变箱、计量监控通讯等。
&Oslash; 组成部分
1、光伏阵列单元：
在院区修建约10平方米的平台，安装支架，铺设总峰值功率为0.6～12kW的光伏阵列。
在条件允许的情况下，光伏阵列选用三种不同类型的太阳能电池进行实验。
单晶硅太阳能电池，变换效率15～17%，厚度300um，黑色，硬质不可卷曲，拉制温度1400度。在光伏并网发电系统中得到普遍使用。
多晶硅太阳能电池，变换效率12～14%，厚度300um，深蓝色，硬质不可卷曲，拉制温度1000度。具有接近于单晶硅太阳电池的稳定性和较强的空间抗辐射性能，成本低于单晶硅太阳能电池。
非晶硅太阳能电池，变换效率6～10%，厚度1um，可卷曲，暗红色，生产温度200度，生产成本低，温度系数低，高温条件和弱光条件下，任然获得高功率输出。
2、逆变控制单元：系统根据实验的需要，通过开关单元的开和关，最多可以实现6台不同型号和产地的并网逆变器同时运行，配备同时并网通道，可满足对比实验和各种数据采集的需要。
3、开关控制单元：所有系统内外单元的引线经隔离开关接至各自的跳线端子上，在实验过程中，一旦发生漏电、短路、过流、过热情况，开关自动断开电源，起到保护仪器仪表和人身的安全。
4、方阵连接单元：示意接线面板上,最小单元的引线经隔离开关接至各自的跳线端子，根据实验的需要，可以用跳线自由地组合成不同开路电压（180～450VDC 和200～450VDC），峰值功率（600～1200W）的系统。
5、显示单元：直流电压、直流电流、交流电压、交流电流、频率、室内温度、湿度、时钟、当前发电功率、有功和无功功率、日发电量累计。
6、环境监测单元：系统配置1套环境监测仪，用来监测现场的环境情况。该装置由风速传感器、风向传感器、日照辐射表、测温探头、控制盒及支架组成。可测量环境温度、风速、风向和辐射强度等参数，通过RS485接口与并网监控装置工控机通讯。
7、并网监控单元：
监控装置包括监控主机、监控软件和显示设备。本系统采用高性能工业控制PC机作为系统的监控主机，配置光伏并网系统多机版监控软件，采用RS485通讯方式，可以实时获取所有并网逆变器的运行参数和工作数据，并对外提供以太网远程通讯接口。
工控机的性能特点：嵌入式低功耗C3系列处理器；带LCD/CRTVGA接口；以太网口；RS232通讯接口；配备RS485/RS232转接器;USB2.0；256M内存(可升级)；40G 笔记本硬盘(可升级)。
并网系统的网络版监控软件（SPS-PVNET）功能：实时显示电站的当前发电总功率、日总发电量、累计总发电量、累计CO2总减排量以及每天发电功率曲线图；可查看每台逆变器的运行参数，主要包括（但不限于）：直流电压、直流电流、交流电压、交流电流、逆变器机内温度、时钟、频率、当前发电功率、日发电量、累计发电量、累计CO2减排量、每天发电功率曲线图。
监控所有逆变器的运行状态，采用声光报警方式提示设备出现故障，可查看故障原因及故障时间，监控的故障信息至少包括：电网电压过高、电网电压过低、电网频率过高、电网频率过低、直流电压过高、逆变器过载、逆变器过热、逆变器短路、逆变器孤岛、DSP故障、通讯失败显示单元可采用液晶电视，具有非常好的展示效果。
8、 监控软件
集成环境监测功能，主要包括日照强度、风速、风向和环境温度。
监控主机同时提供对外的数据接口，即用户可以通过网络方式，异地实时查看整个电源系统的实时运行数据以及历史数据和故障数据。
可每隔5分钟存储一次电站实验所有运行数据，包括实时存储环境数据、故障数据等参数。
可连续存储20年以上的电站实验所有的运行数据和所有的故障纪录。
可提供中文和英文两种语言版本。
&Oslash; 实验项目
v 不同太阳能电池组件通过跳线，相互结合后能量转换的综合比较和实验，如何提高品质和信价比。
v 不同并网逆变器电路拓扑和调制方式的比较和实验，确定优化产品设计方案。
v 不同并网逆变器防孤岛保护方式的比较和实验，探讨新技术。
v 不同并网逆变器的最大功率跟踪控制方法的比较实验，探讨新方法。
v 方阵电子跟踪器与MPPT的有效结合和分离控制方法的比较实验，探讨新技术。
v 在不同天气和日照强度下并网逆变器电流的波形，谐波含有率实验。
v 与风力发电互补并网系统控制技术实验。
&Oslash; 工作技术条件
1、光伏阵列输出电压180～450VDC
2、并网输出电压180～456VAC
3、并网频率范围47.8～51.2Hz
4、效率94.5%
5、功率因数>0.99
6、最大功率跟踪180～400VDC
7、通讯接口RS485
8、保护功能：防雷、极性反接、短路、漏电、过热、孤岛效应、过载保护、电网过欠压、电网过欠频保护、接地故障保护等。
9、工作环境：温度-20℃～50℃
10、相对湿度﹤90﹪（25℃） 设备名称： 光伏电池实验仪 设备编号： HIK-SET-4 &Oslash; 产品简介
太阳能是一种新能源，对太阳能的充分利用可以解决人类日趋增长的能源需求问题。目前，太阳能的利用主要集中在热能和发电两方面。利用太阳能发电目前有两种方法，一是利用热能产生蒸气驱动发电机发电，二是太阳能电池。太阳能的利用和太阳能电池的特性研究是21世纪的热门课题，许多发达国家正投入大量人力物力对太阳能接收器进行研究。为此，我们开发了太阳能电池的特性研究实验。
GCGF-B型太阳能电池实验仪主要研究太阳能电池的电学性质和光学性质，并对两种性质进行测量。该实验作为一个综合设计性实验，联系科技开发实际，能激发学生的学习兴趣。
&Oslash; 教学目的
1、无光照时，测量太阳能电池的伏安特性曲线
2、了解并掌握太阳能电池的特性及其测量方法
3、了解太阳能电池基本应用
&Oslash; 仪器功能
1、太阳能电池短路电流测试实验
2、太阳能电池开路电压测试实验
3、太阳能电池伏安特性测试实验
4、太阳能电池负载特性测试实验
5、太阳能LED驱动实验
&Oslash; 实验配置
太阳能电池实验仪主机箱、光路组件、实验讲义、测试报告等 设备名称： 光伏发电教学实验箱 设备编号： HIK-SET-5 &Oslash; 产品简介
太阳能教学实验箱,控制器的作用是对蓄电池的充、放电条件加以规定和控制，并按照负载对电源的需求控制太阳能电池和蓄电池对负载的电能输出。控制器是对自动充电、用电的监控装置，当蓄电池充满电时，它会自动切断充电回路，使蓄电池不至过充；如果蓄电池电能减少，它会自动恢复充电。当蓄电池放电超过规定值时，即过放电时，它会自动切断放电回路，不至使蓄电池放电过深；电能增加后，它会自动恢复供电。
&Oslash; 产品工作原理
1.太阳能电池组件
太阳能电池组件由多个单晶或多晶、非晶电池单元串、并联并经封装后制成。其中的单晶电池单元的功能是将太阳的光线吸收发生伏打效应产生一定的电压、电流，并按照需求串、并联而将太阳能转换成电能输出，经电缆送至控制器。
2.蓄电池
蓄电池的作用是将太阳能电池组件产生的电能储存起来。当光照不足或晚上，或者负载需求大于太阳能电池组件所产生的电能时，将存储的电能释放出来以满足负载的能量需求。
3.正弦波逆变器
正弦波逆变器的作用是将太阳能电池组件产生的直流电或者蓄电池释放的12V直流电转化为负载需要的36V正弦交流电。
&Oslash; 主要技术指标
1.太阳能电池组件功率：20W
2.蓄电池容量：12V/7Ah
3.控制器：
额定输出电压、电流：12V/2A
蓄电池过充保护：16.2V,恢复14.4V
蓄电池过放保护：10.8V,恢复12.4V
三种输出模式：普通开/关模式、光控开/光控关模式、光控开/时控关模式
4.正弦波逆变器：
输出波形与频率：正弦波/50HZ±1HZ
额定输入电压、电流：10.8V～13.2V/2A
额定输出电压、电流：36V±10%/0.42A
额定输出功率：15VA
输出功率因数：≥95%（线性负载）
逆变效率：≥75%
5.输入市电：AC220V/50HZ
6.箱体尺寸：660×490×240mm
7.工作环境：0°C～40°C、≤85%RH
&Oslash; 实验内容
实验一：太阳能电池发电原理实验
实验1-1 ：太阳能光伏板能量转换实验
实验1-2：环境对光伏转换影响实验
实验二：太阳能电池光伏系统直接负载实验
实验三：光伏控制型太阳能系统发电实验
实验3-1：光伏型控制器工作原理实验
实验3-2：光伏型控制器充放电保护实验
实验四：户用型太阳能发电和利用实验
实验4-1：户用型控制器工作原理
实验4-2：户用型控制器充放电保护实验
实验五：太阳能系统电器负载实验；
实验六：综合实验
实验七：户用型控制器电脑软体实验
实验八：光伏型控制器电脑软体实验
实验九：直接负载电脑软体实验
实验十：Zigbee远端无线监测
外型尺寸手提箱式：50cm*40cm*10cm 设备名称： 光伏建筑一体化实训系统 设备编号： HIK-SET-6 &Oslash; 产品简介
本实验装置的创新点是以建筑模型为载体，充分利用光电、光热和温差物理效应的原理和实验方法，将半导体，光纤、传感和测控技术融为一体，构建了多模块的组合式的智能建筑物理综合创新设计平台。
该装置设计理念先进，科技含量高，综合性强，属于多学科交叉的实验仪器，实验设计平台的各个模块，既有与光电、光热和温差物理效应的原理和实验方法密切相关的基础物理实验，又有与半导体器件、光纤和各种传感器的物性测量的实验，还有利用物理效应、传感器和各种实验技术围绕智能建筑载体进行应用设计的实验。本实验装置是基于国家大学生创新实验项目和竞赛项目（2010年获湖北省首届大学生物理实验创新设计竞赛一等奖）的基础上改进完善提高后定型的。通过智能化立体建筑模型激发学生的兴趣，自主设计和综合实验研究与探索的欲望。
&Oslash; 教学目的
1、观测光电、光热和温差物理现象和规律
2、了解和掌握光电、光热和温差物理效应的原理和实验方法
3、了解和掌握半导体器件、光纤和相关传感器工作原理了
4、掌握测量半导体器件、光纤和相关传感器的物理特性的实验技术和方法
5、学习组装相关实验模块或测量装置，检测各种器件、材料和传感器的基本特性
6、学习应用光电、光热和温差物理效应原理和实验方法及相关器件进行各种应用设计
7、学科交叉有助提高学生科学思维、创新意识、综合实验、自主设计和实验研究能力
&Oslash; 仪器功能
Ⅰ、光电效应模块（光伏发电系统）
1、太阳能电池短路电流测量
2、太阳能电池开路电压测量
3、太阳能电池伏安特性测量
4、太阳能电池负载特性测量
5、超级电容物性测量
6、太阳能电池时间响应特性研究
7、太阳能电池光谱相应特性研究
8、光伏发电效率研究
9、超级电容电池的设计与组装
10、太阳能电池充电器设计
11、太阳能LED驱动电路设计
12、向日葵式太阳能跟踪系统的设计
Ⅱ、光热效应模块（太阳能集热系统）
1、光热转换效率测量
2、真空管的集热效率的测量
3、太阳能聚光系统设计
4、简易太阳能集热系统设计
5、简易太阳能干燥箱的设计
6、简易太阳能热水器的设计
7、简易太阳能灶具的设计
8、简易光热均衡自循环系统的设计
Ⅲ、温差效应模块（温差发电与制冷系统）
1、塞贝克效应
2、半导体制冷片的基本性能测量（短路电流、开路电压、伏安特性等）
3、制冷片冷、热端温度与短路电流的关系
4、制冷片冷、热端温度与开路电压的关系
5、制冷片塞贝克系数测量
6、半导体制冷片输出功率曲线测量
7、半导体制冷阱的设计
8、简易微型半导体恒温器的设计
9、简易微型半导体制冷器的设计
10、简易微型温差发电模块的设计
11、简易微型温差照明系统的设计
Ⅳ、光纤特性与照明模块（系统）
1、光敏元件的光敏特性研究
2、端面发光光纤传输特性测量与照明设计
3、通体发光光纤传输特性测量与照明设计
4、流星光纤传输特性测量与照明设计
5、照明颜色控制
6、光纤一维寻光与照明系统设计（电动式、机械式、一维）
Ⅴ、室内外环境控制和安防模块（系统）
1、红外砷化镓发光二极管物性测量
2、热释电传感器的物性测量
3、光电二极管的物性测量
4、智能节能百叶窗设计（根据气候环境进行采光的智能控制）
5、室内环境智能调控设计（利用通风、采光、开启家用电器调控室内宜人环境）
6、简易红外安防系统的设计
7、热释电报警器的设计
Ⅵ、环境监测和温室控制模块（系统）
1、数字风向和风速仪的设计
2、环境温度与湿度监测仪的设计
3、土壤温、湿度和PH值监测仪的设计
4、太阳光谱分析仪的设计
5、简易紫外线辐射测试仪的设计
6、简易空气污染监测仪的设计
7、简易微型环境监测站的设计
8、简易微型无人职守野外科考监测站的设计
&Oslash; 实验配置
光电效应模块、光热效应模块、温差效应模块、光纤特性与照明模块、环境控制和安防模块、环境监测和温室控制模块、采集系统、显示系统、相关软件、仪器说明书、实验讲义 设备名称： 光伏电池组件生产实训系统 设备编号： HIK-SCPL （1）生产线运行的基本工艺路线
&Oslash; 准备材料: 将所需原材料准备到位.
&Oslash; 焊接电池: 将电池片检测分档,并焊接在一起,形成电池串.
&Oslash; 材料裁切: 将EVA. TPT. 焊带,汇流条按设计尺寸进行切割.
&Oslash; 组件铺设: 将准备好的材料按照技术要求进行排版, 叠放,形成待层压组件.
&Oslash; 组件层压: 将准备好的待层压组件在层压机中层压和固化.
&Oslash; 装框: 裁掉组件边缘的多余部分并进行初检, 组装上边框和接线盒,完成组件层压.
&Oslash; 性能测试: 测试层压后组件光电性能,并按要求分选.
&Oslash; 品质测试: 在制作过程中执行其他测试, IV 曲线测试,外观和高电压隔离.
&Oslash; 入库: 合格品入库,不合格品进行修复.
主要原材料
① 钢化玻璃
②电池片
③EVA
④TPT
⑤接线盒
⑥焊带,汇流条
⑦铝合金边框及附属件
⑧密封硅胶
（2）实验室内设备安装模式
（3）组件生产线设备清单 序号 名称 单位 数量 1 半自动组件层压机（固化、修复一体） 台 1 2 太阳电池组件测试仪 台 1 3 玻璃清洗机 台 1 4 YAG激光划片机 台 1 5 组框装框机 台 1 6 待压组件周转车 台 2 7 待装组件周转车 台 2 8 焊接台（每台含有2个单焊工位，1个串焊工位，集中风道，加热温度控制系统） 台 4 9 铺设台（含太阳能模拟光源、粗检测系统） 台 2 10 工作台（修边，清洁）EVA、TPT裁剪工作台 台 2 11 单片分选机 台 1