2011年浙江省大学生职业技能大赛暨全国职业院校技能大赛选拔赛“康尼杯”光伏发电系统安装与调试项目竞赛技术文件

一、竞赛项目名称

光伏发电系统安装与调试

二、竞赛目的

促进高职院校紧贴产业需求培养制造企业急需的光伏发电系统生产、安装与调试人员，包括光伏发电制造企业的光伏发电系统的设计、安装调试、维护、质量控制及相关技术支持；光伏发电系统售后服务人员等光伏发电系统的安装、调试、维护等高技能人才。通过技能竞赛，展示高职院校的教学改革和实践成果，促进新能源技术应用领域相关专业建设和改革，促进高职院校培养适应新能源产业发展需要的高素质技能型人才。

三、竞赛方式与竞赛内容

(一)竞赛方式

1.竞赛采取团队比赛方式，每个参赛队以学校为单位，由3名参赛选手和1名该校指导教师组成，男女不限，其中选定队长1名。

2.竞赛时，参赛队自行决定选手分工、工作程序和时间安排，在5小时内共同完成给定项目的任务要求。该校指导教师可以全程参与比赛的观摩和指导，但是不允许直接动手操作。

(二)竞赛内容

本次竞赛内容涉及对光伏发电量的计算、发电过程的分析、光伏设备部件硬件制作、整套系统的调试和控制太阳能跟踪系统的程序设计等。主要内容如下：

1.系统设计与制图

根据大赛提供的相关设备和任务书中的功能要求，在计算机上利用CAD等相关软件完成设计任务。包括理论计算；系统整体设计；各组件单元参数配置；系统组件的接线编号图。

2.系统安装与调试

（1）光源模拟跟踪装置及控制系统安装与调试。包括光源模拟跟踪装置的控制电路和模拟光源的安装；PLC编程控制执行机构完成太阳能电池板的追日功能，使得输出功率最大。

（2）能量转换控制存储系统安装与调试。包括控制开关、仪表的安装与接线；汇流单元的安装与接线；光伏控制器的安装与接线；蓄电池的安装与接线以及控制器的参数设置与调试。完成太阳能电池板的伏安特性曲线测试和绘制、最佳功率点跟踪和绘制、软件设计PWM调制算法；相关硬件的制作、焊接、调试；蓄电池的过冲、过放、过流等环节的保护、调试；直流负载调试。

（3）离网逆变负载系统安装与调试。包括控制开关、仪表的安装与接线；单相离网逆变器的安装与接线；单相交流负载的安装与接线。调试内容包括单相正弦波离网逆变器调试；过载、短路保护电路调试；离网逆变器输出电压、电流检测与调试；离网逆变器输出的功率因数检测与调试；离网逆变器输出的频率检测与调试；离网逆变器输出的谐波检测与调试；相关硬件的制作、焊接、调试；交流负载的电流、电压检测。

（4）监控系统安装与调试。包括监控单元的安装与接线；监控单元与其他单元之间的通讯安装与接线。在监控单元上实现组态界面绘制、参数配置；完成监控单元与各监控单元的通信调试。

四、成绩评定

本次竞赛满分100分。其中，设计制图部分占20%,安装调试操作部分占80%。安装调试操作部分中的基础技能占60%，综合技能占30%，提高技能占10%。

本次竞赛只计团体总成绩,得分从高到低进行排名。

五、竞赛技术平台

本次大赛采用南京康尼科技实业有限公司的KNT-SPV01型光伏发电实训系统（图1）。设备由光源模拟跟踪装置、光源模拟跟踪控制系统、能量转换控制存储系统、离网逆变负载系统、监控系统五个部分组成，各功能部分通过通讯电缆和连接电缆进行连接，形成一套能够展示并动手设计、安装、调试的太阳能光伏发电工厂应用的设备。

（一）竞赛设备清单

大赛组委会在赛前10天公布选手准备清单。

（二）竞赛设备平台说明

（a）光源模拟跟踪装置 （b）光源模拟跟踪控制系统 （c）能量转换控制存储系统

（d）离网逆变负载系统 （e）监控系统

1.光源模拟跟踪装置及控制系统

光源模拟跟踪装置及控制系统由光源模拟跟踪装置和光源模拟跟踪控制系统组成。该系统由太阳能电池组件、模拟太阳光灯、太阳能模拟追日跟踪传感器、太阳能板两维运动机构、直流电动机、减速箱、GE可编程序控制器、按钮和继电器等低压电器等组成。

该系统以控制灯光模拟太阳光源，以控制灯的几何位置模拟太阳的运行轨迹以及太阳光的入射角度。通过太阳能电池板上的跟踪传感器提供的模拟太阳光照度信息及位置信息，控制太阳能电池板的水平和垂直运动，使太阳能电池板始终正对着模拟太阳光源，以提高太阳能电池的发电效率。

技术参数：

太阳能电池规格：20W/18V*4

模拟光源功率：300W*3

跟踪方式：双轴，水平360°，俯仰180°

跟踪精度：< ±1.5°

日跟踪驱动功耗：< 1w（根据光照强度工作）

工作电压：DC24V

抗风等级：10级

机械寿命：>25年

外形尺寸： 1100mm*1240mm*1710mm

2.光源模拟跟踪控制系统

光源模拟跟踪控制系统控制灯光来模拟太阳光源（晨日太阳、午日太阳、夕日太阳）的运行轨迹以及太阳光的入射角度，太阳能电池板上的模拟追日跟踪传感器采集模拟太阳光照度信息及位置信息，控制两维运动机构，使太阳能电池板始终正对着模拟太阳光源，以提高太阳能电池的发电效率。

技术参数：

GE-PLC ：IC200UDR020

PLC额定电压：24V

工作环境：温度 -10-40℃ 湿度≤80%

外形尺寸： 800mm*780mm*2000mm

3.能量转换控制存储系统

该系统主要由直流电压采集模块、温度采集模块、IGBT驱动模块、直流电流采集模块、继电器驱动模块、蓄电池组、直流负载、通信模块、人机界面、空气开关、直流电压表、直流电流表等模块组成。

能量转换控制存储系统是将太阳能电池板发出的电量提供给直流负载和蓄电池，或者输送给逆变器使用。该系统具有温度检测，充、放电检测、PWM脉宽调制、最大功率点跟踪（MPPT）功能以及过冲、过放等保护功能。

技术参数：

功率：200W

蓄电池容量：12V20AH，4节

控制器额定输出电压、电流：24V/10A

工作环境：温度 -10-40℃ 湿度≤80%

外形尺寸： 800mm*610mm*2000mm

4.离网逆变负载系统

该系统由直流电压采集模块、直流电流采集模块、IGBT驱动模块、继电器驱动模块、LCD人机对话模块、通信模块、单相逆变器-主电路单元模块、频率采集模块、直流电压表、直流电流表、交流电压表、交流电流表、交流谐波表、空气开关、低压电器、交流负载等组成。

该系统将太阳能电池板产生的直流电或蓄电池释放的直流电通过逆变器SPWM调制转化为单相220V交流电，供交流负载使用。系统具有输入过、欠压保护，输出过载、短路保护，过热保护等功能。具有逆变输出的电压幅度、频率、功率因数、谐波检测和调整功能。

技术参数：

额定输入电压：DC24V；

额定输出电压：220V±10%、50Hz±1Hz；

额定功率：200VA；

输出功率因数：≥0.80（感性负载、容性负载）；

逆变效率：≥80%；

电压调整率：线性负载≤3%，非线性负载≤5%。

外形尺寸：800mm*610mm*2000mm

5.监控系统

由通讯管理机、显示器、打印机、组态软件等组成。

主要功能：

显示充电电压、充电电流、功率、运行状态；

显示蓄电池电压、蓄电池放电电流、蓄电池放电功率、蓄电池运行状态；

显示负载电压、负载电流、负载功率、负载状态；

显示当前温度、温度补偿系数，各种参数保护、实时数据显示与处理、详细的事故记录、报警参数设定、对用户提供权限管理、密码登录等。

技术参数：

组态软件：POWER9000

外形尺寸： 800mm*900mm*2000mm