光伏發電系統由光伏方陣（光伏方陣由光伏組件串并聯而成）、控制器、蓄電池組、直流/交流逆變器等部分組成。光伏發電系統的核心部件是光伏組件，而光伏組件又是由光伏電池串、并聯并封裝而成，它將太陽的光能直接轉化為電能。光伏組件產生的電為直流電，我們可以直接以直流電的形式應用，也可以用逆變器將其轉換成為交流電，加以應用。從另一個角度來看，對于光伏系統產生的電能我們可以即發即用，也可以用蓄電池等儲能裝置將電能存放起來，按照需要隨時釋放出來使用。其系統組成如下圖所示。
太陽電池發電系統示意圖
什么是配電網？配電網與分布式光伏發電有什么關系？
答：配電網是從輸電網或地區發電廠接受電能，通過配電設施就地分配或按電壓逐級分配給各類用戶的電力網，是由架空線路、電纜、桿塔、配電變壓器、隔離開關、無功補償電容、計量裝置以及一些附屬設施等組成的，一般采用閉環設計、開環運行，其結構呈輻射狀。
分布式電源接入配電網，使配電系統中發電與用電并存，配電網結構從放射狀結構變為多電源結構，短路電流大小、流向以及分布特性均發生改變。
為什么說光伏電力是綠色低碳能源？
光伏發電具有顯著的能源、環保和經濟效益，是最優質的綠色能源之一。
在我國平均日照條件下，光伏發電系統全壽命周期內能量回報超過其能源消耗的15倍以上，光伏發電的碳排放量僅是燃煤發電的5%左右。歐盟已提出2030年光伏發電約占總發電量15%的宏偉愿景。世界發達國家已經將其作為戰略性新興產業，并在近20年中獲得了快速發展。我國面臨著更為嚴峻的能源和環境壓力，如參比歐盟相同的光伏占發電量15%的目標，則到2030年我國光伏總裝機容量將達到10.5億千瓦，按年發電1200小時計算，年發電量可達12600億千瓦時，相當于2012年全國總用電量的25%，可節約用煤4.08億噸標準煤，實現減排二氧化碳約9.9億噸，年減排二氧化硫、氮氧化物、粉塵分別達到914萬噸、184萬噸、23萬噸，同時可減少因燃煤發電帶來的固廢排放1.4億噸和用水31.75億噸。根據世界自然基金會（WWF）研究結果：從減排二氧化碳效果而言，安裝1平米太陽能光伏相當于植樹造林100平米，發展光伏發電等可再生能源將是根本上解決霧霾、酸雨等環境問題的有效手段。
如何看待有報道說“生產光伏電池組件時消耗大量能源”的消息？
太陽電池在其生產過程中確實要消耗一定的能量，特別是工業硅提純、高純多晶硅生產、單晶硅硅棒/多晶硅硅錠生產三個生產環節的能耗較高。但是太陽能電池在20-25年的使用壽命期內能夠不斷產生能量。據測算，在我國平均日照條件下，光伏發電系統全壽命周期內能量回報超過其能源消耗的15倍以上。在北京以最佳傾角安裝的1kWp屋頂光伏并網系統的能量回收期 為1.5-2年，遠低于光伏系統的使用壽命期20-30年。也就是說，該光伏系統前1.5-2年發出的電量是用來抵消其生產等過程消耗的能量，1.5-2年之后發出的能量都是純產出的能量。所以應該從全生命周期的角度評價光伏電池的能耗。
我們有多少太陽光可以利用？它能夠成為未來主導能源嗎？
地球表面接受的太陽能輻射能夠滿足全球能源需求的1萬倍。地表每平方米平均每年接收到的輻射隨地域不同大約在1000-2000kWh之間。國際能源署數據顯示，在全球4%的沙漠上安裝太陽能光伏系統，就足以滿足全球能源需求。太陽能光伏享有廣闊的發展空間（屋頂、建筑面、空地和沙漠等），其潛力十分巨大。
隨著我國經濟的高速發展，面臨著能源和環境的雙重壓力，從2007年開始我國已經成為世界二氧化碳第一排放國，且還將持續走高。據國際能源署統計，2012年我國二氧化碳排放新增量為3億噸，超過歐美當年減排2.5億噸的總減排量，我國承受的國際壓力越來越大。據預測，直到2030年，我國才會達到排放頂點；我國不僅是原油進口大國，也已成為原煤進口的第一大國，2012年凈進口原煤2.4億噸。原油的對外依存度高達56%，我國還是電力消費和電力裝機世界第一大國，可常規能源儲采比卻遠遠低于世界平均水平。如果不把光伏發電等可再生能源戰略性新興產業作為我國的百年大計，能源短缺和環境的持續惡化就不能得到根本的改善。大力發展光伏發電等可再生能源是我國能源和環境可持續發展的主要出路之一。隨著光伏發電的技術進步和規模化應用，其發電成本還將進一步降低，成為更加具有競爭力的能源供應方式，逐步從補充能源到替代能源并極有希望成為未來的主導能源。
DB-TYN11 風光互補發電實訓平臺
一、產品概述
在當今世界，電已經成為人們日常生活中最常用的動力來源，人們對電的依賴也越來越強，在遠離電網的地區，獨立供電系統就成為人們最需要的電源。部隊的邊防哨所、郵電通訊的中繼站、公里和鐵路的信號燈、地質勘探和野外考察的工作站、偏遠的農牧民等。隨著人們生活水平的不斷提高和技術進步，我們需要優美舒適的生活環境，所以太陽能、風能等清潔能源是我們最好的選擇。
風光互補發電實訓平臺是集于太陽能發電及風力發電為一體的新型教學演示實驗系統。可完成風力發電和太陽能發電及基站的供電及離網逆變電源系統集成的相關實驗及教學演示。
1.1 系統主要應用范圍
本產品集成風力、光伏互補發電為一體的教學實驗、實訓系統。可完成風力發電和太陽能發電基站的充放電及逆變電源方面實驗及教學演示。可以幫助學生，進一步理解風光互補發電站整個系統的原理學習并探討工程實際應用技能。
主要提供于職高、大學、研究生、企業技工以太陽能發電為主課題的研究和培訓。可以幫助學生，進一步理解風光互補發電站整個系統的原理學習并探討工程實際應用技能。
1.2 系統主要特點
系統采用立式結構，面板采用標準網孔板，實驗模塊完全暴露在外，較強的臨場感、可快速讓學習者進入學習角色，集成了風速測量報警系統，完全閉環的控制方式讓使用者操作起來更人性化。
風光互補發電控制系統采用16位高性能MCU，對蓄電池充、放電和風機剎車進行全智能化的控制。
離網逆變模塊boot前端采用8位MCU驅動控制，前后橋輸出采用進口MOS場效應管使性能更穩定。可以為學習過程中提供穩定的220V純正弦波交流電能。
風光互補發電實訓系統，可以讓學生自行拆裝移動，使用簡便、無噪音、無污染。
1.3、設備組成
風光互補發電實訓系統主要由光源模擬控制系統、模擬風場系統，風力發電機，風速、風向檢測裝置，風光互補充放電管理系統、離網逆變與負載系統。
二、技術參數
2.1、太陽能電池板
光伏組件方陣：由太陽電池組件（也稱光伏電池組件）按照系統需求串、并聯而成，在太陽光照射下將太陽能轉換成電能輸出，它是太陽能光伏系統的核心部件。
系統主要采用2塊（10W單晶硅1塊，20W多晶硅1塊）小型太陽能電池板組建，可實現太陽能電池板的并接方式和串接方式，進而提供大電流或大電壓的兩種太陽能電池板組網方式。
1#電池板
電池板：單晶硅
最大輸出功率：10W
開路電壓：21.24V
短路電流：0.58A
2#電池板
電池板：多晶硅
最大輸出功率：20W
開路電壓：21.24V
短路電流：1.17A
2.2、投射燈（模擬太陽燈）
電壓：220V
頻率：50Hz
最大功率：200W
電流：0.9A
2.3、風力發電機
額定功率：300(W)
額定電壓：12(V)
額定電流：22.5（A）
風輪直徑：1.52(m)
啟動風速：2.5(m/s)
額定風速：9.6(m/s)
安全風速：35(m/s)
工作形式：永磁同步發電機
風葉旋轉方向：順時針
風葉數量：3（片）
風葉材料：玻璃增強聚丙烯材料
2.4、模擬風洞模塊（鼓風機）
風量：10000 mз/h
風壓：215Pa
轉速：1440 r/min
電壓：220V
頻率：50Hz
功率：0.75kW
可調風速：0～13級連續可調
2.5、風光互補控制器規格
工作電壓：12VDC
充電功率Pmax ：650W
光伏功率Pmax ：100W
風機功率Pmax ：550W
充電方式：PWM脈寬調制
充電最大電流 35A
過放保護電壓 11V
過放恢復電壓 12.6V
輸出保護電壓 16V
卸載開始電壓（出廠值）15.5V
卸載開始電流（出廠值） 15A
控制器設有蓄電池過充、過放電保護、蓄電池開路保護、負載過電壓保護、夜間防反充電保護、輸出短路保護、電池接反保護、欠壓和過壓防震蕩保護、均衡充電、溫度補償、光控開關功能；
負載為100W以下的12V/24V直流負載，控制單元一通道為常開輸出，另一通道為多類定時輸出（光控開、光控關，定時開、定時關，）。
2.6、離網逆變電源
直流輸入電壓：9～16VDC 電壓可選
額定蔬出功率：300W
輸出電壓：110/220VAC
輸出波形：純正弦波
輸出頻率：50Hz
工作效率：85%
功率因數：>0.88
波形失真率≤5%
工作環境：溫度-20℃～50℃
相對濕度：﹤90﹪（25℃）
保護功能：短路、過熱、過載保護
2.7、測風系統
測量范圍 風速：0～60m/s
精 度 ±0.1m/s
工作電源：AC 220V±20%
環境溫度： -40℃～50℃
2.8、數字電壓表
光電池電壓表：0-200V×1只
負載電壓表： 0-200V×1只
逆變電能計量模塊：電參數測量、運行時間、超載報警、功率報警門限預置、掉電數據保存
溫度、濕度表:溫度測量范圍：-50℃-+70℃ 濕度測量范圍：20%-90%
2.9、蓄電池容量55Ah、電壓12V × 1只
2.10、負載單元
（1）DC12V直流負載五組。（感性負載3組，阻性負載2組）
1）感性負載有：12V直流風扇、12V直流電機、12V蜂鳴器
2）阻性負載有：12V交通燈、3W LED燈
（2）AC220V交流負載四組。（感性負載1組，阻性負載3組）
1）感性負載有：220V直流風扇
2）阻性負載：220V交通燈.220V 3WLED燈
三、主要實驗實訓內容
實驗一 基本實驗內容
1-1 風光互補發電實驗
1-2 風力發電實驗
1-3 光伏發電實驗
1-4 風光互補控制器實驗
1-5 蓄電池充放電實驗
1-6 離網逆變器實驗
實驗二 太陽能電池板特性實驗系列
2-1、太陽能電池板開路電壓測試實驗
2-2、太陽能電池板短路電流測試實驗
2-3、太陽能電板I-V特性測試實驗
2-4、太陽能電池板最大輸出功率計算實驗
2-5、太陽能電池板填充因子計算實驗
2-6、太陽能電池板轉換效率測量實驗
2-7、開路電壓與相對光強的函數關系實驗
2-8、短路電流與相對光強的函數關系實驗
2-9、太陽能電池板P-V特性測試實驗
2-10、太陽能電池板暗伏安特性測試實驗
2-11、太陽能組件輸出特性測試實驗
2-12、串聯電阻對填充因子的影響測試實驗
2-13、并聯電阻對填充因子的影響測試實驗
2-14、太陽能電池光譜特性測試實驗
2-15、太陽能電池板的串聯開路電壓測試實驗
2-16、太陽能電池板的串聯短路電流測試實驗
2-17、太陽能電池板的并聯開路電壓測試實驗
2-18、太陽能電池板的并聯短路電流測試實驗
實驗三 太陽能蓄電池控制器實驗系列
3-1、太陽能蓄電池充電控制實驗
3-2、控制器充放電保護實驗
3-3、蓄電池電壓、電流測試實驗
3-4、蓄電池電量估測實驗
3-5、控制電池電流流入、輸出實驗
3-6、控制器環境溫度測量實驗
3-7、控制器光控-時控輸出實驗
實驗四 太陽能光伏逆變器實驗系列
4-1、逆變器的工作原理分析實驗；
4-2、輸出電壓、電流測試實驗；
4-3、最大輸出功率的估算實驗；
4-4、過載或短路保護演示實驗；
4-5、輸入電壓防反接演示實驗；
4-6、輸入電壓范圍測試實驗；
4-7、轉換效率計算實驗；
實驗五 風力發電機運行過程與風能量變換演示實驗
5-1、風力發電基礎理論原理性實驗
5-2、風力發電系統設計實驗
5-3、風力發電控制技術實驗
5-4、風力發電相關測量技術實驗
5-5、風力發電基礎理論與應用技術仿真實驗
5-6、發電機轉速與輸出電壓關系實驗
5-7、發電機轉速與輸出電流關系實驗
5-8、發電機轉速與輸出頻率關系實驗
5-9、風速即轉速與出功率關系實驗
5-10、鼓風機調速實驗
四、系統基本配置
| 序號 | 名稱 | 主要技術指標 | 數量 | 單位 | 備注 |
| 1 | 風力發電機 | 三葉片，風能利用系數0.32，額定輸出電壓12VAC，額定輸出功率300W | 1 | 臺 | |
| 2 | 風速傳感器 | 輸入電壓5V 碼盤結構輸出 | 1 | 只 | |
| 3 | 鼓風機 | 額定功率0.75KW,額定電壓220V額定轉速1440r/min | 1 | 臺 | |
| 4 |
單晶硅 太陽能電池板 |
工作功率10W，工作電壓17.5V， 工作電流0.65A光照強度AM1.5 1000W/M2 T 25℃ |
1 | 塊 | |
| 5 |
多晶硅 太陽能電池板 |
工作功率20W，工作電壓17.5V， 工作電流0.65A光照強度AM1.5 1000W/M2 T 25℃ |
1 | 塊 | |
| 6 | 智能電壓表 | 測量范圍DC 0-200V 供電：AC9V | 2 | 只 | |
| 7 |
逆變電能 計量模塊 |
電參數測量、運行時間、超載報警 功率報警門限預置、掉電數據保存 |
1 | 只 | |
| 8 | 風光互補控制器 | 充電、放電管理、輸出模式管理 | 1 | 臺 | |
| 9 | 電源逆變器 | 輸入電壓12VDC 輸出電壓220VAC 額定功率300W | 1 | 臺 | |
| 10 | 模擬太陽燈 | 100W 220VAC 50HZ/60HZ | 2 | 套 | 投射燈 |
| 11 | 直流感性負載 | 風扇、電機、蜂鳴器 電壓12V | 1 | 套 | |
| 12 | 直流阻性負載 | 交通燈、LED燈、電阻箱 電壓12V | 1 | 套 | |
| 13 | 交流感性負載 | 17寸 寬屏液晶電視機 電壓AC220V | 1 | 套 | |
| 14 | 鼓風機調速裝置 | 額定功率5.0KW 額定電壓220VAC | 1 | 只 | |
| 15 | 儲能蓄電池 | 12V 55AH | 1 | 只 |
