风光互补发电系统安装与调试赛项规程.docx
《风光互补发电系统安装与调试赛项规程.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《风光互补发电系统安装与调试赛项规程.docx（55页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
风光互补发电系统安装与调试赛项规程
2017年全国职业院校技能大赛高职组
“风光互补发电系统安装与调试”赛项规程
一、赛项名称
赛项编号：
GZ-2017004
赛项名称：
风光互补发电系统安装与调试
英语翻译：
InstallationandAdjustmentofWind/SolarHybridSystem
赛项组别：
高职组
赛项归属产业：
制造类、能源动力与材料类
二、竞赛目的
通过竞赛展示高职院校学生在风光互补发电原理、系统设计、安装调试、故障排除、工程应用、能源信息化的实践能力和良好职业素养，检验和展示高职院校能源产业、加工制造、信息技术等相关专业教学改革成果，引领和促进高职院校与本赛项相关专业的教学改革。
在“十三五”规划中“能源结构优化升级，优先发展清洁能源”的政策指引下，推动高职院校新能源技术应用专业及相关专业的建设，培养新能源产业发展需要的高技术技能人才。
三、竞赛内容
本竞赛由技能、综合素质二部分内容组成，其中技能部分占权重95%，职业素养部分占权重5%。
竞赛时间为4小时。
具体见表1。
表1竞赛内容、时间与权重表
竞赛内容
竞赛时间（小时）
所占权重（%）
技能部分
4
95
职业素养
5
（一）技能竞赛内容
技能竞赛4小时,在KNT-WP01风光互补发电实训系统平台上进行。
竞赛内容涉及光伏电站搭建、风电场搭建、风光互补运营、监控和能源信息化管理系统的安装、接线、测试、编程、调试、故障排除等实训考核以及职业素养考核。
根据任务书,完成以下操作内容:
光伏电站的搭建：
光伏电池组件、投射灯、光线传感器的安装；光伏电池伏安特性的测试；光伏供电系统的控制单元、接口单元、可编程序控制器、传感器、智能仪表、继电器等器件的安装、接线和测试；光伏电池组件对光跟踪的程序编制和测试；光伏供电系统相关电路的绘制与分析。
风电场的搭建：
风力供电系统的控制单元、接口单元、可编程序控制器、传感器、智能仪表、继电器等器件的安装、接线和测试；风力供电装置安装和风力供电系统的程序编制和测试；风力发电机的输出特性测试；风力供电系统相关电路的绘制与分析。
风光互补运营：
蓄电池组充放电工作参数的测试、保护电路测试，逆变器工作参数测试，逆变系统相关电路的绘制与分析，多能源、多负载能源调度运营，系统的故障排除。
监控与能源管理：
通信电缆的焊接及通信系统的参数设置与测试。
光伏电站和风电场的远程控制（上位机）和本地控制（面板和触摸屏）。
监控系统和触摸屏组态界面的设计、数据采集与显示以及能源管理等功能。
1.光伏电站搭建（35%）
（1）参赛选手根据任务书要求，将大赛提供的光伏电池组件、投射灯、光线传感器、二维运动机构、减速箱、摆杆支架等器件与设备组装成光伏供电装置，并搭建两个光伏电站。
（2）在不同的条件下，光伏电池组件串联、并联、串并联，检测开路电压和短路电流，分析光伏电池组件工作特性。
（3）分析光线传感器的工作原理。
（4）参赛选手根据任务书要求，将大赛提供的光伏供电控制单元、DSP核心单元、信号处理单元、接口单元、可编程序控制器、触摸屏、直流电压表、直流电流表、蓄电池组、负载、按钮、继电器、断路器等器件与组件，安装在“光伏供电系统”网孔架内（接线排和走线槽已经安装好）。
（5）根据任务书要求，完成光伏供电系统的布线和接线。
（6）根据可编程序控制器输入输出端口的定义，编制光伏电池组件跟踪光源的程序。
（7）改变光伏电池组件的负载大小和投射灯的光照度，检测光伏电池组件的输出电压和电流，绘制光伏电池组件的伏安特性曲线和输出功率曲线。
分析光伏电池组件的非线性输出特性和MPPT特性。
（8）绘制光伏供电系统相关电路图并分析。
（9）光伏发电过程中的故障排除。
2.风电场的搭建（20%）
（1）参赛选手根据任务书要求，完成风力供电装置的安装。
（2）参赛选手根据任务书要求，将提供的风力供电控制单元、DSP核心单元、信号处理单元、接口单元、可编程序控制器、触摸屏、直流电压表、直流电流表、蓄电池组、负载、按钮、继电器、断路器等器件与组件，安装在“风力供电系统”网孔架内（接线排和走线槽已经安装好）。
（3）风力供电装置与供电系统的控制与调试。
（4）风力发电过程中的故障排除。
3.风光互补运营（20%）
（1）参赛选手根据任务书中的要求，将大赛提供的DSP核心单元、DC-DC升压单元、全桥逆变单元、交流电压表、交流电流表、触摸屏、变频器、交流电动机、LED显示模块等器件与组件安装在“逆变与负载系统”网孔架内（接线排和走线槽已经安装好）。
（2）完成逆变与负载系统的布线和接线。
（3）通过触摸屏设置蓄电池充放电参数，实现光伏电站对蓄电池组的充放电过程。
利用示波器检测蓄电池充放电过程以及保护过程的波形并进行分析。
（4）后台监控系统中设置SPWM、H桥死区、输出电压、频率等参数，利用示波器测量逆变器输出电压、死区时间、频率等参数并分析。
（5）绘制逆变与负载系统相关电路图。
（6）分析逆变与负载系统的有关理论问题。
（7）合理调度光伏电站和风电场的发电量，实现多能源、多负载系统的能源调度运营。
4.监控与能源管理（20%）
（1）利用组态软件在监控系统中完成多能源多负载管理界面设计，分别显示光伏供电系统、风力供电系统、逆变与负载系统的运行状态，实现远程控制要求。
（2）设计发电采集报表，记录光伏组件和风力发电机输出电压、电流；逆变与负载系统的逆变输入电压、输入电流、逆变输出电压、电流、频率等数据；实时统计系统的发电量和用电量。
利用记录的光伏组件输出电压和电流数值，输出光伏组件的输出特性曲线。
（3）通过对触摸屏的组态设计，实现触摸屏的本地控制功能。
（4）完成逆变与负载系统与后台监控系统的通信，实时监控逆变系统的运行状态。
6.职业素养考核（5%）
（1）现场操作安全保护：
应符合安全操作规程。
（2）操作岗位：
工具摆放、工位整洁、包装物品与导线线头等的处理符合职业岗位标准，节约电气耗材。
（3）团队合作精神：
应有合理地分工，团队配合紧密。
（4）参赛纪律：
参赛选手遵守赛场纪律，尊重赛场工作人员，爱惜赛场的设备和器材。
四、竞赛方式
（一）本赛项为团体竞赛，每支参赛队由3名竞赛选手组成，性别不限，同一个参赛队的选手必须为同一所学校，不允许跨校组队。
（二）竞赛采用技能操作方式进行，技能竞赛在KNT-WP01型风光互补发电实训系统平台上进行，由3名选手合作完成技能竞赛任务书给定的任务。
（三）本赛项不邀请境外代表队参赛，欢迎社会各界、境外组织组团到场观赛。
五、竞赛流程
竞赛流程包括竞赛日程和内容，请见表2。
表2竞赛日程与内容
日期
时间
内容
地点
备注
比赛前一天
12:
00前
各参赛队报到
酒店
9:
00-10:
30
专家组工作会
学校
10:
30-12:
00
裁判员培训会
学校
13:
30-14:
15
领队会、抽签
学校
场次抽签
14:
30-15:
20
选手熟悉赛场
学校
15:
30-16:
00
开赛式
学校
16:
00-20:
00
赛场封闭，预设比赛状态
学校
正式比赛当天
6:
00-6:
10
裁判赛前准备
学校
裁判安检封闭
6:
10-6:
30
第一场选手赛前准备
赛场
选手检录抽签
6:
30-7:
00
第一场入场检查
赛场
设备工具检查
7:
00-11:
00
第一场正式比赛
学校
7:
00-15:
10
第二场选手封闭
学校
安检检录封闭
11:
00-13:
00
第一场评分
学校
13:
00-15:
30
第二场赛前设备恢复
学校
与第一场同卷
15:
10-15:
30
第二场选手赛前准备
赛场
选手抽签
15:
30-16:
00
第二场入场检查
赛场
设备工具检查
16:
00-20:
00
第二场正式比赛
学校
20:
00-22:
00
第二场评分
学校
22:
00-23:
30
统分出成绩
学校
核查、上报、打印证书
比赛后一天
9:
00-9:
30
闭赛式
学校
点评、成绩公布
六、竞赛试题
（一）本赛项建立不少于组成十套赛卷容量的题库，竞赛前一个月在全国职业技能大赛官网上公布题库及样卷。
（二）正式比赛的赛卷由专家组在公布的题库范围内采用科学、公平的方式选择赛题组成二套以上赛卷，赛卷的内容、成绩比例、风格等与样卷保持一致，赛卷对外保密。
正式比赛时，采用抽签的方式选取一套赛卷作为比赛用卷，其他赛卷备用。
（三）专家及相关人员，与赛项执委会签署保密协议，在赛项监督人员的监督下开展工作，赛项监督人员不参与涉及到竞赛内容的具体事务。
七、竞赛规则
竞赛规则以2017年全国职业院校技能大赛制度为准，如赛项规程与2017年大赛制度有冲突的，按2017年大赛制度的规定执行。
（一）参赛选手报名
1.以省、自治区、直辖市（以下简称省）为单位组织报名，通过全国职业院校技能大赛网络报名系统统一进行报名。
2.参赛选手须为高等学校全日制在籍专科学生；本科院校中高职类全日制在籍学生可报名参赛；五年制高职四、五年级在籍学生可报名参赛。
参赛选手年龄须不超过25周岁（年龄计算的截止时间以2017年5月1日为准）每队可配备2名指导教师。
3.凡在往届全国职业院校技能大赛中获一等奖的选手，不再参加同一项目同一组别的赛项。
（二）熟悉场地
1.参赛选手应在竞赛日程规定的时间内熟悉竞赛场地，选手可进入竞赛场地及工位体验。
2.参赛队熟悉技能竞赛场地后，认为所提供的设备、工具等不符合竞赛规定或有异议时，必须在2小时内由领队提出书面报告送交竞赛仲裁组提请组委会安排整改，超过时效将不予受理。
（三）检录与加密解密
1.检录：
正式竞赛前，参赛队按领队抽签顺序分批次参加检录，选手必须携带身份证、学生证、参赛证（简称三证）。
三证不全者原则上不能通过检录，特殊情况须经所在省教育厅、公安机关出具有效证明。
2.加密：
通过检录的选手取得一次加密号牌，加密号由选手亲自抽取，一次加密裁判统计制表签字交保密室封存；然后选手用一次加密号换取二次加密号牌，同样由选手亲自抽取，由二次加密裁判统计制表交保密室封存。
二次加密号即工位号。
3.解密：
根据工位号评判成绩后，经过一次解密、二次解密，确定参赛队对应的成绩。
（四）正式比赛
1.参赛选手在比赛开始15分钟后不得入场，比赛结束前30分钟内允许提前离场。
2.选手凭二次加密号牌即工位号进入竞赛场地。
进入赛位后，选手应按赛场提供的设备及工具耗材确认书进行赛事设备及工具耗材确认，确认方法为填写比赛时间、工位号和按手印。
3.现场裁判在收到选手确认的设备及工具耗材确认书后发放竞赛任务书，参赛选手根据任务书要求，自行分工，合理计划安排，并按要求提交竞赛结果。
4.各参赛队统一听从裁判长发布竞赛开始指令后正式开始竞赛，合理利用现场提供的所有条件完成竞赛任务。
5.竞赛时间为4小时，以现场各工位能观看到的时钟为准。
赛场统一提供饮水和小食品，选手休息、饮食等时间都算在竞赛时间内。
6.竞赛过程中，参赛选手要遵守操作规程，确保人身及设备安全，并接受裁判员的监督和警示。
在竞赛过程中，因部件或器件故障，参赛选手可以提出更换要求，经裁判组检测为非参赛选手损坏，可以更换故障部件或器件，并且给予适当补时；经裁判组检测为参赛选手原因造成部件或器件故障，每出现一次扣3分，裁判长有权视部件或器件故障程度裁决中止该队比赛。
7.竞赛期间，不安排指导教师进入赛场指导参赛选手。
8.在比赛结束前15分钟，裁判长提醒比赛即将结束，参赛选手应做好结束准备。
参赛队结束比赛后不得再进行任何操作。
参赛队需按照竞赛要求提交竞赛结果，裁判员与参赛选手一起签写工位号并按手印确认。
参赛选手不得将比赛任务书、图纸、草稿纸和工具等与比赛有关的物品带离赛场。
比赛任务书、图纸、草稿纸和工具等与比赛有关的物品不允许出现参赛选手学校、姓名等能够直接体现选手比赛信息的文件和图片，一旦出现按作弊处理，裁判长有权取消选手比赛成绩。
9比赛时间结束，参赛选手离场前，须断开逆变与负载单元电源，以保证蓄电池电量充足。
10.除比赛任务书、答题纸、设备确认文件及草稿纸外，赛场不提供任何与赛事设备有关的文件资料。
（五）成绩评定
1.竞赛采用职业素养过程记录评分和客观性结果现场评分相结合方式。
职业素养过程记录评分针对参赛队综合职业素养进行评判，由现场裁判完成，占总分5%。
客观性结果现场评分是根据任务书的评分标准和参赛队完成任务的结果现场评判，由评分裁判完成，占总分95%。
评分方法为选手按任务过程操作演示任务功能，裁判当面评分。
评分完成后选手应在相应评分表处签写比赛时间和工位号，并按手印确认。
评分过程现场录制，保留影音文件。
2.成绩评定后，由加密裁判按二次加密号统计成绩，签字封存，由裁判长和监督组长共同签字后，由专人送保密室封存。
（六）成绩公布
1.录入。
由承办单位信息员将裁判长提交的赛项总成绩的最终结果录入赛务管理系统。
2.审核。
承办单位信息员对成绩数据审核后，将赛务系统中录入的成绩导出打印，经赛项裁判长、仲裁组、监督组和赛项执委会审核无误后签字。
3.报送。
由承办单位信息员将确认的电子版赛项成绩信息上传赛务管理系统。
同时将裁判长、仲裁组及监督组签字的纸质打印成绩单报送赛项执委会和大赛执委会办公室。
4.公布。
闭赛式由赛项执委会公布比赛成绩。
（七）竞赛纪律
1.所有专家和裁判将签订保密协议,严守保密纪律，不得私自透露赛题非公开部分的内容。
2.任何人不得以任何方式暗示、指导、帮助、影响参赛选手。
对造成后果的，视情节轻重酌情扣除参赛选手成绩。
3.竞赛过程中，除参加当场次竞赛的选手、执行裁判员、现场工作人员和经批准的人员外，其他人员一律不得进入竞赛现场，参赛人员竞赛完毕应及时退出竞赛现场到指定区域集中休息。
对不听劝阻、无理取闹者追究责任，并通报批评。
4.裁判员、仲裁组成员、其他工作人员违反工作守则，经大赛组委会核实后视情节轻重予以警告处分或取消其任职资格。
5.对违反竞赛各种纪律的参赛选手及所在代表队和单位，视情节轻重、后果影响、通报批评或予以取消竞赛评奖资格。
八、竞赛环境
（一）场地应通风良好，具有完好的防暑降温设施（空调或风扇）。
竞赛场地平整、采光照明通风良好，场地面积满足比赛要求，场地净高不低于4m。
（二）赛场布置约30个竞赛工位，每个竞赛工位使用场地不小于25m2，竞赛工位标明工位号，提供三相五线制电源，每个工位配备AC220V50Hz交流电源插座2个，供电负荷不小于2kW，具有电源保护装置和安全保护措施。
（三）赛场内设置有洁净的男女卫生间，赛场设置备件储藏室1间。
（四）竞赛场地划分为检录区、候考区、现场服务与技术支持区、休息区、医疗区、观摩通道。
（五）每个竞赛工位标明编号，工位内粘贴安全操作须知。
（六）每个竞赛工位配备摄像装置，用于适时直播、比赛过程和评分过程录制。
（七）每个竞赛工位配有工作台，卫生工具、垃圾筒。
（八）每个工位配备编程用电脑一台，并安装规定软件。
（九）场地内部消防设施齐全，应有不少于2处的人员疏散大门。
疏散通道畅通，防火疏散标识清晰、齐全；场地旁边应有能进入医疗、消防等急救车辆通道。
（十）赛场设有保安、公安、消防、医疗、设备维修和电力抢险等人员，以防突发事件。
（十一）执委会安排交通车接送各代表队从驻地至赛场往返的参赛活动。
（十二）赛场设有开放区，在竞赛不被影响的前提下赛事第二场全面开放。
开放区设在赛场的安全通道，观摩和学习人员沿指定路线、在指定区域限时观摩。
九、技术规范
（一）相关标准
参赛代表队在实施竞赛项目中要求遵循如下国际相关标准，国家相关标准和行业相关标准：
1.地面用晶体硅光伏组件-设计鉴定与定型IEC61215Crystallinesiliconterrestrialphotovoltaic（PV）modules-Designqualificationandtypeapproval
2.光伏（PV）组件安全鉴定-第1部分：
结构要求IEC61730photovoltaic（PV）modulesafetyqualification-Part1:
Requirementsforconstruction
3.光伏发电系统过电压保护IEC61173Overvoltageprotectionforphotovoltaic（PV）Powergeneratingsystems-Guide
4.独立光伏系统的特性参数IEC61194Characteristicparametersofstand-alonephotovoltaic（PV）systems
5.机械载荷测试IEC61400-13MeasurementofMechanicalLoads
6.风力发电机功率特性试验IEC61400-12WindTurbinePowerPerformanceMeasurementTechniques
7.小型风力发电机的安全IEC61400-2SafetyRequirementsforSmallWindTurbineGenerators
8.风能转换系统性能的测试方法ASTME1240-88StandardTestMethodforPerformanceTestingofWindEnergyConversionSystem
9.风力机性能试验规程ASME/ANSIPTC42-1988WindTurbinePerformanceTestCodes
10.小型风能转换系统与公用电网互联的推荐规范ANSI/IEEE1021-1988RecommendedPracticeforUtilityInterconnectionofSmallWindEnergyConversionSystem
11.风能转换系统性能的测试方法ASTME1240-88StandardTestMethodforPerformanceTestingofWindEnergyConversionSystem
12.电磁兼容性（EMC）.第4-3部分IEC61000-4-3Electromagneticcompatibility（EMC）-Part4-3
13.质量管理体系ISO9000:
2008
14.中国强制性产品认证（3C）
15.工业控制用软件评定准则GB/T13423-1992
16.系列国家低压电器标准GB14081
17.微型计算机通用规范GB/T9813-2000
18.信息技术设备包括电气设备的安全GB4943.95
19.太阳光伏能源系统术语GB/T2297-1989
20.发电系统-概述与导则GB/T18497-2001地面用光伏（PV）
21.晶体硅光伏方阵I-V特性的现场测量GB/T18210-2000
22.太阳能光伏系统用控制器和逆变器GB/T19064-2003
23.光伏能源系统用铅酸蓄电池CGC/GF004:
2007
24.风力发电机组装配与安装规范GB/T19568-2004
25.风力发电机组-控制器技术条件GB/T19069-2003
26.风力发电机组-控制器试验方法GB/T19070-2003
27.风力发电机组-偏航系统技术条件JB/T10425.1-2004
28.风力发电机组-偏航系统试验方法JB/T10425.2-2004
29.风力发电机组-制动系统技术条件JB/T10426.1-2004
30.风力发电机组-制动系统试验方法JB/T10426.2-2004
31.风力发电机组功率特性试验GB/T18451.2-2003
32.风力发电机组电能质量测量和评估方法GB/T20320-2006
33.风光互补发电系统GB/T19115.1-2003
（二）相关知识、技能、标准
1.光伏电池材料、光伏电池制造技术与工艺和材料分析测试技术等基本知识。
2.光伏电池生产操作、设备运行和维护、光伏电池产品分析检测、质量控制等工作的基本技术。
3.光伏材料有关的方针、政策和法规。
4.光伏发电系统故障诊断的基本方法，分析和判断故障类型、部位以及排除简单故障的能力。
5.风力发电机制造技术与工艺、材料分析测试技术等基本知识。
6.风力发电机生产操作、设备运行和维护、质量控制等工作的基本技术。
（三）职业道德
1.敬业爱岗，忠于职守，严于律已。
2.刻苦学习，钻研业务，善于观察，勤于思考。
3.认真负责，吃苦耐劳。
4.遵守操作规程，安全、文明生产。
5.着装规范整洁，爱护设备，保持工作环境清洁有序。
十、技术平台
（一）使用设备与技术平台
竞赛使用设备：
KNT-WP01型风光互补发电实训系统，如图1所示，由南京康尼科技实业有限公司提供。
风光互补发电实训系统主要有两个光伏电站、风电场、能源转换系统和能源信息化管理系统组成。
其中，两个光伏电站主要由光伏供电装置、光伏供电系统和组成；风电场主要由风力供电装置、风力供电系统组成；两套系统共用能源转换平台即逆变与负载系统；能源信息化管理系统包含监控系统。
系统采用模块式结构，各装置和系统具有独立的功能，可以组合成光伏电站和风电场。
设备尺寸：
光伏电站2450×1010×1550mm，风力供电装置2378×1950×1540mm，能源转换平台800×600×2000mm，能源信息化管理系统800×600×2000mm。
比赛场地面积为25平方米。
技术平台详见表3。
图1KNT-WP01型风光互补发电实训系统
表3竞赛设备技术平台
设备名称
主要器材和技术平台
光伏电站
光伏电站包含光伏供电装置和光伏供电系统。
（1）光伏供电装置的组成
光伏供电装置主要由光伏电池组件、投射灯、光线传感器、光线传感器控制盒、水平方向和俯仰方向运动机构、摆杆、摆杆减速箱、摆杆支架、单相交流电动机、电容器、直流电动机、接近开关、微动开关、底座支架等设备与器件组成，4块光伏电池组件并联组成光伏电池方阵，光线传感器安装在光伏电池方阵中央。
2盏300W的投射灯安装在摆杆支架上，摆杆底端与减速箱输出端连接，减速箱输入端连接单相交流电动机。
电动机旋转时，通过减速箱驱动摆杆作圆周摆动。
摆杆底端与底座支架连接部分安装了接近开关和微动开关，用于摆杆位置的限位和保护。
水平和俯仰方向运动机构由水平运动减速箱、俯仰运动减速箱、直流电动机、接近开关和微动开关组成。
光伏电池组件的主要参数为：
额定功率20W
额定电压17.2V
额定电流1.17A
开路电压21.4V
短路电流1.27A
尺寸430mm×430mm×28mm
（2）光伏供电系统的组成
光伏供电系统主要由光伏电源控制单元、光伏输出显示单元、触摸屏、光伏供电控制单元、充/放电控制单元、信号处理单元、西门子S7-200PLC、继电器组、接线排、蓄电池组、可调电阻、断路器、12V开关电源、网孔架等组成。
光伏供电控制单元的追日功能有手动控制盒自动控制两个状态，可以进行手动或自动运行光伏电池组件双轴跟踪、灯状态、灯运动操作。
蓄电池的充电过程及充电保护由充电控制单元、信号处理单元及程序完成，蓄电池的放电保护由放电控制单元、信号处理单元完成，当蓄电池放电电压低于规定值，放电控制单元输出信号驱动继电器工作，继电器常闭触点断开，切断蓄电池的放电回路。
升级会员 