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摘 要：太阳能光伏发电应用平台应用于科研和教学的太阳能光伏教学和研究中，可以进行太阳能电池板性能检测，光伏发电演示及开发应用实验。通过搭积木的方式，浅显易懂，让学生了解太阳能光伏应用整个环节的原理及操作方法。
关键词：太阳能 光伏发电系统 实验教学平台
中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2013）09（b）-0128-02
随着全球新能源投资趋势愈演愈热，全球许多领域的领先企业都在关注新能源的发展，该领域的人才需求也不断加大，而且随着国家对新能源领域的投资加大，专业的光伏人才也越来越受青睐，对应开设相应课程的学校数目同样会激增。从发展趋势来看，新能源相关教学仪器会有很大的市场需求。但由于新能源技术是近10年飞速发展起来的新领域，很多学校没有合適的教材和教学仪器，需要进行购置。
湖北众友科技有限公司与武汉职业技术学院合作研制出《太阳能光伏发电应用平台》，并应用到科研和教学中，取得很好的经济效益和社会效应。本产品可以进行太阳能电池板性能检测，光伏发电演示及开发应用实验。综合了太阳能特性测试及太阳能应用开发特点，能够满足市场对于太阳能箱体实验仪的需求，该项目的研究成果将进一步完善有关太阳能方面的实验。
1 系统介绍（如图1～2）
太阳能光伏发电应用平台主要由太阳能电池组件、太阳能自动跟踪系统、蓄电池组件、环境监测系统、太阳能测试系统、太阳能发电逆变器系统、太阳能应用系统组成。通过太阳能自动跟踪系统控制太阳能电池组件，实现逐日功能，使太阳能电池组件始终与太阳光线垂直，保证太阳能电池组件接收太阳能最大，进而太阳能电池一方面可以通过控制器为蓄电池组件充电；另一方面也可以通过逆变器直接将太阳能电池板提供的电能转换为交流电并输送到电网。其中蓄电池组件既可以直接为负载供电，也可以通过逆变器转换，将电能输送到电网，同时系统还可以通过太阳能测试系统实时测试太阳能电池组件的特性参数，并通过环境监测系统检测太阳能电池组件的环境情况及分析环境因素对太阳能电池组件的特性的影响。
太阳能光伏发电应用平台创新点如下所述：
（1）独有逐日系统，采用光强控制和时间控制两种控制方式，实现太阳能电池板太阳能自动跟踪。
（2）太阳能跟踪系统开放化，电机执行机构和光敏传感器接口预留，让学生自行连接，通过实训掌握操作方法。目前还没有其它产品拥有此功能。
（3）增加太阳能电池板工作环境监控，不仅仅对其电性能参数进行验证，同时对环境温度、湿度进行实时采样，更接近实际工业级运用中太阳能电池板的使用。目前还没有其它产品拥有此功能。
（4）采用多块工业级太阳能电池板，可进行并串联组合，模仿KW级光伏发电系统的太阳能电池板系统组建。
（5）太阳能跟踪器采用机械手产品的活动柜式，控制器以托盘形式展现，并集成基本特性测试及环境测试显示。其他系统采用挂箱结构，直接挂在主台体上，模块化设计更利于学生灵活操作。
（6）让学生将太阳能电池板、控制器、逆变器和蓄电池组合起来，构成太阳能光伏发电系统。系统通过逆变器将太阳能变成220V市电，可驱动实验室交流或直流负载（如实验室日光灯照明、LED显示屏等），并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）。
（7）太阳能路灯是目前光伏最为广泛的应用，太阳能光伏发电应用平台根据实际太阳能路灯构架配置了高效LED节能路灯，可直接用于实验室夜间照明。（如图3～4）
2 功能说明
实验内容主要分为6个实验系列，包括几十个太阳能光伏发电的相关实验。实验类型主要分为特性实验和应用实验。特性实验主要包括太阳能电池的相关特性实验及部分其他模块的特性实验。应用实验主要包括太阳能光伏发电的实际应用的相关实验。特性实验主要体现原理性的教学，适合广大高教的基础教学。应用实验主要体现太阳能光伏发电的基本流程的具体操作及演示，适合于高教及职教的技能训练。各个实验模块相互独立，接口开放，学生可自己进行实验模块的搭建及接线，完成相关内容的实验。
（1）太阳能电池板特性实验系列。
实验包括：太阳能电池板I-V特性测试实验、短路电流测试实验、开路电压测试实验、负载特性测试实验、最大输出功率测试实验、短路电流、开路电压与相对光强的函数关系实验、太阳能转换效率测量实验、太阳能电池串并联实验、太阳能组件模拟输出实验、软件通讯检测实验等。
（2）太阳能自动跟踪实验系列。
实验包括：太阳能电池发电原理实验、太阳能电池板能量转换实验、环境对光伏转换影响实验、太阳能自动跟踪模拟实验、太阳能光控跟踪实验、太阳能时控跟踪实验、太阳能光控-时控跟踪实验、环境监测实验、软件通讯检测实验等。
（3）太阳能蓄电池控制器实验系列。
实验包括：太阳能蓄电池充电控制实验、光伏型控制器充放电保护实验、蓄电池电压/电流测试实验、蓄电池电量估测实验、控制电池电流流入/输出实验、软件通讯检测实验等。
（4）太阳能光伏逆变器实验系列。
实验包括：逆变器原理实验、逆变过载保护实验、逆变器与市电互补实验、逆变器欠过压保护实验、太阳能网逆变器—负载供电实验、软件通讯检测实验等。
（5）太阳能并网实验系列。
实验包括：MPPT跟踪实验、孤岛保护实验、通讯控制并/脱网实验、电网扰动实验、发电功率测量实验、效率检测实验、并网原理实验、软件通讯检测实验等。
（6）太阳能应用实验系列。
实验包括：太阳能电池—风扇实验、太阳能节电照明灯实验、太阳能路灯实验、太阳能警示灯实验、太阳能电池充电器实验、太阳能音乐声响器设计实验，太阳能汽车模拟实验、软件通讯检测实验等。
3 结语
太阳能光伏发电应用平台主要应用于科研和教学，以实验实训为主，采用模块化设计工业级太阳能光伏发电系统，各个模块都能独立成为一套教学系统，通过搭积木的方式，浅显易懂，让学生了解太阳能光伏应用整个环节的原理及操作方法。
参考文献
[1] 沈辉，曾祖勤.太阳能光伏发电技术[M].北京：化学工业出版社，2005：6.
[2] 文励洪，范维浩，侯志坚.太阳能综合利用教学、实训装置的研发[J].深圳职业技术学院学报，2008（4）：12-14.
关键词：太阳能 光伏发电系统 实验教学平台
中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2013）09（b）-0128-02
随着全球新能源投资趋势愈演愈热，全球许多领域的领先企业都在关注新能源的发展，该领域的人才需求也不断加大，而且随着国家对新能源领域的投资加大，专业的光伏人才也越来越受青睐，对应开设相应课程的学校数目同样会激增。从发展趋势来看，新能源相关教学仪器会有很大的市场需求。但由于新能源技术是近10年飞速发展起来的新领域，很多学校没有合適的教材和教学仪器，需要进行购置。
湖北众友科技有限公司与武汉职业技术学院合作研制出《太阳能光伏发电应用平台》，并应用到科研和教学中，取得很好的经济效益和社会效应。本产品可以进行太阳能电池板性能检测，光伏发电演示及开发应用实验。综合了太阳能特性测试及太阳能应用开发特点，能够满足市场对于太阳能箱体实验仪的需求，该项目的研究成果将进一步完善有关太阳能方面的实验。
1 系统介绍（如图1～2）
太阳能光伏发电应用平台主要由太阳能电池组件、太阳能自动跟踪系统、蓄电池组件、环境监测系统、太阳能测试系统、太阳能发电逆变器系统、太阳能应用系统组成。通过太阳能自动跟踪系统控制太阳能电池组件，实现逐日功能，使太阳能电池组件始终与太阳光线垂直，保证太阳能电池组件接收太阳能最大，进而太阳能电池一方面可以通过控制器为蓄电池组件充电；另一方面也可以通过逆变器直接将太阳能电池板提供的电能转换为交流电并输送到电网。其中蓄电池组件既可以直接为负载供电，也可以通过逆变器转换，将电能输送到电网，同时系统还可以通过太阳能测试系统实时测试太阳能电池组件的特性参数，并通过环境监测系统检测太阳能电池组件的环境情况及分析环境因素对太阳能电池组件的特性的影响。
太阳能光伏发电应用平台创新点如下所述：
（1）独有逐日系统，采用光强控制和时间控制两种控制方式，实现太阳能电池板太阳能自动跟踪。
（2）太阳能跟踪系统开放化，电机执行机构和光敏传感器接口预留，让学生自行连接，通过实训掌握操作方法。目前还没有其它产品拥有此功能。
（3）增加太阳能电池板工作环境监控，不仅仅对其电性能参数进行验证，同时对环境温度、湿度进行实时采样，更接近实际工业级运用中太阳能电池板的使用。目前还没有其它产品拥有此功能。
（4）采用多块工业级太阳能电池板，可进行并串联组合，模仿KW级光伏发电系统的太阳能电池板系统组建。
（5）太阳能跟踪器采用机械手产品的活动柜式，控制器以托盘形式展现，并集成基本特性测试及环境测试显示。其他系统采用挂箱结构，直接挂在主台体上，模块化设计更利于学生灵活操作。
（6）让学生将太阳能电池板、控制器、逆变器和蓄电池组合起来，构成太阳能光伏发电系统。系统通过逆变器将太阳能变成220V市电，可驱动实验室交流或直流负载（如实验室日光灯照明、LED显示屏等），并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）。
（7）太阳能路灯是目前光伏最为广泛的应用，太阳能光伏发电应用平台根据实际太阳能路灯构架配置了高效LED节能路灯，可直接用于实验室夜间照明。（如图3～4）
2 功能说明
实验内容主要分为6个实验系列，包括几十个太阳能光伏发电的相关实验。实验类型主要分为特性实验和应用实验。特性实验主要包括太阳能电池的相关特性实验及部分其他模块的特性实验。应用实验主要包括太阳能光伏发电的实际应用的相关实验。特性实验主要体现原理性的教学，适合广大高教的基础教学。应用实验主要体现太阳能光伏发电的基本流程的具体操作及演示，适合于高教及职教的技能训练。各个实验模块相互独立，接口开放，学生可自己进行实验模块的搭建及接线，完成相关内容的实验。
（1）太阳能电池板特性实验系列。
实验包括：太阳能电池板I-V特性测试实验、短路电流测试实验、开路电压测试实验、负载特性测试实验、最大输出功率测试实验、短路电流、开路电压与相对光强的函数关系实验、太阳能转换效率测量实验、太阳能电池串并联实验、太阳能组件模拟输出实验、软件通讯检测实验等。
（2）太阳能自动跟踪实验系列。
实验包括：太阳能电池发电原理实验、太阳能电池板能量转换实验、环境对光伏转换影响实验、太阳能自动跟踪模拟实验、太阳能光控跟踪实验、太阳能时控跟踪实验、太阳能光控-时控跟踪实验、环境监测实验、软件通讯检测实验等。
（3）太阳能蓄电池控制器实验系列。
实验包括：太阳能蓄电池充电控制实验、光伏型控制器充放电保护实验、蓄电池电压/电流测试实验、蓄电池电量估测实验、控制电池电流流入/输出实验、软件通讯检测实验等。
（4）太阳能光伏逆变器实验系列。
实验包括：逆变器原理实验、逆变过载保护实验、逆变器与市电互补实验、逆变器欠过压保护实验、太阳能网逆变器—负载供电实验、软件通讯检测实验等。
（5）太阳能并网实验系列。
实验包括：MPPT跟踪实验、孤岛保护实验、通讯控制并/脱网实验、电网扰动实验、发电功率测量实验、效率检测实验、并网原理实验、软件通讯检测实验等。
（6）太阳能应用实验系列。
实验包括：太阳能电池—风扇实验、太阳能节电照明灯实验、太阳能路灯实验、太阳能警示灯实验、太阳能电池充电器实验、太阳能音乐声响器设计实验，太阳能汽车模拟实验、软件通讯检测实验等。
3 结语
太阳能光伏发电应用平台主要应用于科研和教学，以实验实训为主，采用模块化设计工业级太阳能光伏发电系统，各个模块都能独立成为一套教学系统，通过搭积木的方式，浅显易懂，让学生了解太阳能光伏应用整个环节的原理及操作方法。
参考文献
[1] 沈辉，曾祖勤.太阳能光伏发电技术[M].北京：化学工业出版社，2005：6.
[2] 文励洪，范维浩，侯志坚.太阳能综合利用教学、实训装置的研发[J].深圳职业技术学院学报，2008（4）：12-14.