的稳定性。2、太阳能光伏发电系统的分类(1）并网型光伏发电系统由太阳能电池组件产生的直流电，经并网逆变器转换为电网要求的电压等级的交流电后直接送入公共电网的光伏发电系统称为并网型光伏发电系统。并网型光伏发电系统分为带蓄电池和不带蓄电池的2种。带有蓄电池的并网发电系统可以根据需要并入或退出电网，有备用电源的功能，当电网因故停电时可紧急供电，具备可调度性。多用于居民建筑；不带蓄电池的并网发电系统不具备可调度性和备用电源的功能，应用在较大型的系统上。并网型光伏发电系统有集中式和分散式之分：集中式是大型并网光伏电站，其特点是将所发电能直接输送到电网，由电网统一调配向用户供电。但这种电站投资大、建设周期长占地面积大。而分散式小型并网光伏系统一般是分散布置在不同的发电区域，比如光伏建筑一体化光伏发电，由于投资小、建设快、占地面积小、政策支持力度大等优点，发展较快。电压与充电控制并网逆变器计量与奶换控制国日0K三柜A80V=8交流电交电电力变压器井网变器太阳能电池阵列10V电网自用电客电池图17太阳能并网发电系统(2）分布式光伏发电系统分布式光伏发电系统通俗来讲就是“自发自用，余量上网”，是指用户在自己的场区内或在靠近用电现场附近建设的较小型的光伏发电系统，以满足其自身的用电的需求，并且支持接入现存配电网的运行。(3）独立式光伏发电也称为离网光伏发电系统，是不依赖公共电网而独立运行的发电系统。由于独立式光伏发电系统完全摆脱了对电网的依赖，特别适用于没有公共电网覆盖的偏远地区、孤岛、通信20
20 的稳定性。 2、太阳能光伏发电系统的分类 （1）并网型光伏发电系统 由太阳能电池组件产生的直流电，经并网逆变器转换为电网要求的电压等级的交流电后， 直接送入公共电网的光伏发电系统称为并网型光伏发电系统。 并网型光伏发电系统分为带蓄电池和不带蓄电池的 2 种。带有蓄电池的并网发电系统 可以根据需要并入或退出电网，有备用电源的功能，当电网因故停电时可紧急供电，具备可 调度性。多用于居民建筑；不带蓄电池的并网发电系统不具备可调度性和备用电源的功能， 应用在较大型的系统上。 并网型光伏发电系统有集中式和分散式之分：集中式是大型并网光伏电站，其特点是将 所发电能直接输送到电网，由电网统一调配向用户供电。但这种电站投资大、建设周期长、 占地面积大。 而分散式小型并网光伏系统一般是分散布置在不同的发电区域，比如光伏建筑一体化光 伏发电，由于投资小、建设快、占地面积小、政策支持力度大等优点，发展较快。 图 17 太阳能并网发电系统 （2）分布式光伏发电系统 分布式光伏发电系统通俗来讲就是“自发自用，余量上网”，是指用户在自己的场区内 或在靠近用电现场附近建设的较小型的光伏发电系统，以满足其自身的用电的需求，并且支 持接入现存配电网的运行。 （3）独立式光伏发电 也称为离网光伏发电系统，是不依赖公共电网而独立运行的发电系统。由于独立式光伏 发电系统完全摆脱了对电网的依赖，特别适用于没有公共电网覆盖的偏远地区、孤岛、通信
基站电源、太阳能路灯等各种独立运行的供电系统。但也是因为上述特点，独立式光伏发电系统往往需要配备蓄电池以实现持续供电要求NS能灯LED灯国太阳能电池手机蓄电池笔记本电脑送电池电风电手机笔记本电脑FE图18太阳能独立光伏发电系统及其应用3、光伏发电系统的组成太阳能光伏发电系统一般由：太阳能电池组件、支架、汇流箱、逆变器、变压器、输电线路、控制及保护装置等组成。(1)支架系统太阳能光伏支架系统可分为固定式和跟踪式。用于摆放、固定光伏组件的支撑系统，一般由铝合金、碳钢或不锈钢材料制成。支架系统保证了光伏组件的最佳朝向和倾角，并且能够抵抗风荷载、雪荷载、地震等要求。(2)太阳能电池组件太阳能电池组件是一种将太阳能电池片联接并封装起来，在工程应用中是能够产生直流电电能的最小的太阳能电池片的组合单元。电池组件中的电池片由硅基、硒基半导体材料制成。目前市场上的组件以硅基半导体材料为主，常见的有单晶硅电池片和多晶硅电池片，转换率和可靠性较高。(3)汇流箱汇流箱是将多组太阳能光伏电池阵列汇集后接入到逆变器的装置，其作用是减少光伏组21
21 基站电源、太阳能路灯等各种独立运行的供电系统。但也是因为上述特点，独立式光伏发电 系统往往需要配备蓄电池以实现持续供电要求。 图 18 太阳能独立光伏发电系统及其应用 3、光伏发电系统的组成 太阳能光伏发电系统一般由：太阳能电池组件、支架、汇流箱、逆变器、变压器、输电 线路、控制及保护装置等组成。 (1)支架系统 太阳能光伏支架系统可分为固定式和跟踪式。用于摆放、固定光伏组件的支撑系统，一 般由铝合金、碳钢或不锈钢材料制成。支架系统保证了光伏组件的最佳朝向和倾角，并且能 够抵抗风荷载、雪荷载、地震等要求。 (2)太阳能电池组件 太阳能电池组件是一种将太阳能电池片联接并封装起来，在工程应用中是能够产生直流 电电能的最小的太阳能电池片的组合单元。电池组件中的电池片由硅基、硒基半导体材料制 成。目前市场上的组件以硅基半导体材料为主，常见的有单晶硅电池片和多晶硅电池片，转 换率和可靠性较高。 (3) 汇流箱 汇流箱是将多组太阳能光伏电池阵列汇集后接入到逆变器的装置，其作用是减少光伏组
串与逆变器之间的接线数量。工程中一般把一定数量并且规格相同的光伏电池组件串联起来组成光伏阵列，然后再将若干个光伏阵列并联接入光伏防雷汇流箱中，在防雷汇流箱内完成汇流后，通过控制器将组件所产生的直流电流送入到光伏逆变器。(4)逆变器能够将直流电能转换成交流电能的电气设备叫做逆变器。逆变器不仅具有直流、交流变换功能，还具有自动启动和停机、最大功率跟踪控制、防单独运行（并网系统用）、自动电压调整（并网系统用）、直流检测（并网系统用）、直流接地检测（并网系统用）等功能。光伏逆变器根据布置型式的不同可分为：集中式逆变器、组串式逆变器和集散式逆变器。(5)变压器太阳能光伏发电系统中所使用的变压器，一般是为了将系统所发电能的电压转变到所要求的电压等级、增加电能传输距离而设置，因此一般为交流升压变压器。(6)输电线路太阳能光伏发电系统中的输电线路一般是为了将光伏发电系统发出的电能收集或并网送出。在并网型光伏发电系统中输电线路是为了将光伏发电站所生产的电能送入公共电网。4、实训主要内容本次实训安装的是太阳能独立光伏发电系统，学生根据自己的情况设计多种光伏电站主要改变的是串、并联情况来改变电站的供电模式。三、实验仪器及药品单晶、多晶、非晶硅电池板、连接导线和万用表四、实训步骤1、选择实验设备（1）单晶硅电池板功率为40W，总数14块；(2）多晶硅电池板功率为40W，总数14块；（3）非晶硅电池板功率为40W，总数2块；（4）导线和万用表2、光伏独立发电系统的设计（1）光伏电池板的串联数设计；（2）光伏电池板并联数设计；（3）确定电站的输出情况，此处请采用理论计算之后再链接。3、光伏电池板的安装22
22 串与逆变器之间的接线数量。工程中一般把一定数量并且规格相同的光伏电池组件串联起来， 组成光伏阵列，然后再将若干个光伏阵列并联接入光伏防雷汇流箱中，在防雷汇流箱内完成 汇流后，通过控制器将组件所产生的直流电流送入到光伏逆变器。 (4)逆变器 能够将直流电能转换成交流电能的电气设备叫做逆变器。逆变器不仅具有直流、交流变 换功能，还具有自动启动和停机、最大功率跟踪控制、防单独运行（并网系统用）、自动电 压调整（并网系统用）、直流检测（并网系统用）、直流接地检测（并网系统用）等功能。光 伏逆变器根据布置型式的不同可分为：集中式逆变器、组串式逆变器和集散式逆变器。 (5)变压器 太阳能光伏发电系统中所使用的变压器，一般是为了将系统所发电能的电压转变到所要 求的电压等级、增加电能传输距离而设置，因此一般为交流升压变压器。 (6)输电线路 太阳能光伏发电系统中的输电线路一般是为了将光伏发电系统发出的电能收集或并网 送出。在并网型光伏发电系统中输电线路是为了将光伏发电站所生产的电能送入公共电网。 4、实训主要内容 本次实训安装的是太阳能独立光伏发电系统，学生根据自己的情况设计多种光伏电站， 主要改变的是串、并联情况来改变电站的供电模式。 三、实验仪器及药品 单晶、多晶、非晶硅电池板、连接导线和万用表 四、实训步骤 1、选择实验设备 （1）单晶硅电池板功率为 40W，总数 14 块； （2）多晶硅电池板功率为 40W，总数 14 块； （3）非晶硅电池板功率为 40W，总数 2 块； （4）导线和万用表 2、光伏独立发电系统的设计 （1）光伏电池板的串联数设计； （2）光伏电池板并联数设计； （3）确定电站的输出情况，此处请采用理论计算之后再链接。 3、光伏电池板的安装
（1）将光伏电池板支架按要求安装完毕；（2）将太阳能光伏电池板安装于支架上面；(3）检查电路链接情况。五、实训报告撰写1、在上课之前撰写原理部分，可以选择性抄录；2、记录自己现场系统组装步骤，对关键步骤需要图片；3、自己到网络上查找太阳能光伏发电系统设计步骤，并将其撰写于实训报告当中；4、记录自己安装过程当中出现的故障及错误；5、安装过程当中切记不要边安装边链接线路，容易出现高压伤人；6、每一组必须设计5种不同的链接方式，并且记录电站的输出性能。7、对自己的安装失误进行分析和评价。六、注意事项1、实验过程中严禁导线靠近水源；2、实验操作中不要带电插拨导线，应该在熟悉原理后，按照电路图连接，检查无误后方可打开电源进行实验；3、若照度计、电流表或电压表显示为“1”时说明超出量程，选择合适的量程再测量；4、严禁将任何电源对地短路。5、人体安全电压36V，设计过程当中请注意超过安全电压时应该怎么办。七、思考题1、在电站容量相同的条件下太阳能光伏组件串联和并联的最大区别是什么？2、请根据自己设计的电站性能确定自己所设计的电站能为生活当中的什么用电器提供电源，每一个电站列举一个并说明理由。23
23 （1）将光伏电池板支架按要求安装完毕； （2）将太阳能光伏电池板安装于支架上面； （3）检查电路链接情况。 五、实训报告撰写 1、在上课之前撰写原理部分，可以选择性抄录； 2、记录自己现场系统组装步骤，对关键步骤需要图片； 3、自己到网络上查找太阳能光伏发电系统设计步骤，并将其撰写于实训报告当中； 4、记录自己安装过程当中出现的故障及错误； 5、安装过程当中切记不要边安装边链接线路，容易出现高压伤人； 6、每一组必须设计 5 种不同的链接方式，并且记录电站的输出性能。 7、对自己的安装失误进行分析和评价。 六、注意事项 1、实验过程中严禁导线靠近水源； 2、实验操作中不要带电插拔导线，应该在熟悉原理后，按照电路图连接，检查无误后， 方可打开电源进行实验； 3、若照度计、电流表或电压表显示为“1”时说明超出量程，选择合适的量程再测量； 4、严禁将任何电源对地短路。 5、人体安全电压 36V，设计过程当中请注意超过安全电压时应该怎么办。 七、思考题 1、在电站容量相同的条件下太阳能光伏组件串联和并联的最大区别是什么？ 2、请根据自己设计的电站性能确定自己所设计的电站能为生活当中的什么用电器提供 电源，每一个电站列举一个并说明理由
实训四太阳能单轴跟踪操作实训(学时：6学时)一、实训目的1、了解太阳能单轴和双轴跟踪的基本原理；2、掌握太阳能单轴跟踪的基本特点3、学会太阳单轴跟踪控制器的基本操作。二、实训内容及原理1、太阳能电池的视日运动跟踪法电池板的控制系统根据控制方式分为三种视日运动跟踪法、光电跟踪法、混合控制法。视日运动跟踪法是一种主动式跟踪，主要有地平坐标系跟踪与赤道坐标系跟踪。（1）地平坐标系双轴跟踪主动式跟踪控制根据控制计算机预先存储的当地经纬度等数据与太阳运动的轨迹函数再根据实时时钟的精确时间信号，按地平坐标系相关函数计算出实时的太阳高度角与方位角发出控制信号。电池板的轴系驱动部件根据这些信号把电池板转向指定的高度角与方位角从而对准太阳。在整个控制过程中无需检测电池板是否对准了太阳，直接发控制命令，所以是主动式控制。由于控制过程不检测太阳位置，不是根据检测到的太阳位置偏差进行控制的，在自动控制技术中称为开环控制。这种直接输出太阳高度角与方位角信号进行跟踪控制的方法称为高度角和方位角双轴跟踪或地平坐标系双轴跟踪。图19是其控制框图。控制计算机转动信号根据日历时钟电机驱动与高度角、方位角装置计算公式实时发出角度信号太阳能电池板高度角、方位角的控制信号：驱动电机视日运动跟踪（高度角与方位角）控制框图图19高度角和方位角双轴跟踪主动式控制框图由于控制过程不检测电池板的转动位置与太阳位置是否有偏差，为了保证电池板的转动的机械位置正确就必须保证整个驱动装置与执行电机有较高的精度。对于高精度跟踪的聚光太阳能系统可采用步进电机带动电池板，为防止失步或其他误动作，还必须有精密的机械位24
24 实训四 太阳能单轴跟踪操作实训 （学时：6 学时） 一、实训目的 1、了解太阳能单轴和双轴跟踪的基本原理； 2、掌握太阳能单轴跟踪的基本特点； 3、学会太阳单轴跟踪控制器的基本操作。 二、实训内容及原理 1、太阳能电池的视日运动跟踪法 电池板的控制系统根据控制方式分为三种：视日运动跟踪法、光电跟踪法、混合控制法。 视日运动跟踪法是一种主动式跟踪，主要有地平坐标系跟踪与赤道坐标系跟踪。 （1）地平坐标系双轴跟踪 主动式跟踪控制根据控制计算机预先存储的当地经纬度等数据与太阳运动的轨迹函数， 再根据实时时钟的精确时间信号，按地平坐标系相关函数计算出实时的太阳高度角与方位角， 发出控制信号。电池板的轴系驱动部件根据这些信号把电池板转向指定的高度角与方位角， 从而对准太阳。在整个控制过程中无需检测电池板是否对准了太阳，直接发控制命令，所以 是主动式控制。由于控制过程不检测太阳位置，不是根据检测到的太阳位置偏差进行控制的， 在自动控制技术中称为开环控制。 这种直接输出太阳高度角与方位角信号进行跟踪控制的方法称为高度角和方位角双轴 跟踪或地平坐标系双轴跟踪。图 19 是其控制框图。 图 19 高度角和方位角双轴跟踪主动式控制框图 由于控制过程不检测电池板的转动位置与太阳位置是否有偏差，为了保证电池板的转动 的机械位置正确就必须保证整个驱动装置与执行电机有较高的精度。对于高精度跟踪的聚光 太阳能系统可采用步进电机带动电池板，为防止失步或其他误动作，还必须有精密的机械位