首届世界职业院校技能大赛
“碳中和可再生能源工程技术”赛项
“工程项目创新”赛题
“工程项目创新”赛题
一、选手须知（请各位选手赛前务必仔细研读）
1.如出现赛题缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判示意，进行赛题的更换。
2. 总分100分。
3. 参赛选手提交的试卷不得写上姓名或与身份有关的信息，否则成绩无效。记录表中数据和文字用黑色水笔填写，要求字迹清晰，无法辨识时将视为无效。
4. 选手在实操过程中应遵守竞赛规则和安全守则，确保人身和设备安全。如有违反，则按照相关规定在考试的总成绩中扣除相应分值。
5. 竞赛过程中由于参赛选手人为原因造成贵重器件损坏，停止该队比赛，竞赛成绩作为零分。
6. 在竞赛过程中，参赛选手如有舞弊、不服从裁判判决、扰乱赛场秩序等行为，裁判长按照规定扣减相应分数。情节严重的取消竞赛资格，竞赛成绩记为零分。
7. 选手应爱惜设备，节约耗材，在竞赛过程中，不得踩踏连接导线、走线槽盖板等材料或工具。
8. 选手在竞赛过程中根据赛题要求将各系统生成的运行记录或程序文件存储到赛题指定的目录及文件夹下，未存储到指定位置的运行记录或程序文件均不予给分。
9.本模块中，选手可根据自身需要将相关上位机画面等内容截图保存，用于模块三“工程项目展示”的汇报内容。
二、光伏电站的搭建
1. 工程实施
参赛选手根据提供的“模拟能源控制系统(光伏)电气图”（位于电脑桌面“碳中和可再生能源工程技术\电气设计”文件夹），完成PLC与外围器件（驱动器、限位开关、光电传感器变送器）之间的电气线路连接工作。
（1）PLC外围器件的端子已事先引至端子排，选手只需完成PLC至对应端子排之间的连线。
（2）连接的导线必须采用接线端子压接；套上赛场提供的号码管，号码管编号要求和电气图一致，号码管字符方向整个电气板一致。走线需放入线槽内，外露部分走线整齐。
2．基本功能要求
选手根据电气图编写并调试三菱PLC程序，实现如下功能要求：
光伏阵列自动跟踪模拟光源往返运动，光伏阵列在跟踪运行过程中始终保持正向对准模拟光源。
（1）按下“模拟光源控制”的黄色按钮（带自锁功能），模拟光源步进电机准备工作，当弹起黄色按钮时，模拟光源步进电机不能工作。
（2）按下“模拟光源控制”的“开始”按钮（绿色）模拟光源步进电机开始间歇（走一会、停一会）往返运动，根据光线传感器信号控制上下、左右步进电机，使太阳能电池板跟随模拟光源同步运动，保持正向对准模拟光源。
（3）模拟光源运动到左限位开关后按原路返回到右限位开关后完成一个运行周期，模拟光源和太阳能电池板将重复周期性运动。
（4）按下“停止”按钮（红色）所有步进电机停止运行，再次按下“开始”（绿色）按钮后又继续运行。
3．创新发挥部分
选手在完成以上任务后，可结合工程实际应用需求进行创新设计。
三、能源转换储存控制系统的设计与调试
1．基本功能要求
选手根据现场提供的源程序（位于电脑桌面的“碳中和可再生能源工程技术\最大功率跟踪”文件夹中）和程序流程图，编写并调试CVT控制主程序，实现如下功能要求：
图1 流程图
模拟光源静止并垂直于光伏阵列，光伏输出实现对24V蓄电池组稳定充电，当光源强度最强时，要求光伏输出功率≥5W。确认实现功能后，保存修改的工程，并向现场裁判示意，在裁判监督下进行功能验证，并在表1中记录光伏输出电压表、电流表和功率值，选手和裁判签字确认。要求电压数据精确到小数点后1位、电流数据精确到小数点后2位、功率数据精确到小数点后2位。
序号 | 检查内容 | 光伏输出 电压表数值 | 光伏输出 电流表数值 | 选手签 赛位号 | 裁判 签字 |
1 | 光伏输出功率≥5W |
2．创新发挥部分
选手在完成以上任务后，可结合工程实际应用需求进行创新设计。
四、并网逆变发电系统的调试与运行
1．逆变器并网数据测量
设置并网逆变器参数：“母线设定(V)”:U＝0120；“电流PI设定”：P＝1500，I＝0300；“前馈设定(V)”:FW＝0038；“死区设定(ns)”:DB＝2560；启动逆变器，将逆变器并网前后各表的数值填入下表。要求电压数据精确到小数点后1位、电流数据精确到小数点后2位。数据记录前需向裁判员示意，在裁判员监督下记录数据。
表2 逆变器并网前后各电表的数值
序号 | 项目 | 逆变器输入 | 逆变器输出 | 选手 签赛 位号 | 裁判 签字 | ||
U(V) | I(A) | Uc(V) | Ic(A) | ||||
1 | 并网前 | ||||||
2 | 并网后 | ||||||
3．带负载状态下的逆变器输出数据测量
测量交直流负载接入前后的电压电流等数据：逆变器正常工作后，将空载、接入直流负载、接入交流负载时逆变器输出电量表的数值填入下表。要求电压数据精确到小数点后1位、电流数据精确到小数点后2位、其他数据按表读数记录。数据记录前需向裁判员示意，在裁判员监督下记录数据。
表3 空载、直流负载、交流负载时逆变器输出电量表的数值
序号 | 项目 | 逆变器输出电量表 | 选手 签赛 位号 | 裁判 签字 | ||||
Uc(V) | Ic(A) | Pc(W) | Qc(VA) | PF | ||||
1 | 并网后 （空载） | |||||||
2 | 并网后 (直流负载) | |||||||
3 | 并网后 (交流负载) | |||||||
4．改变PID参数后的逆变器输出数据测量
停止逆变器，设置并网逆变器参数：“电流PI设定”：P＝0150，I＝0030；启动逆变器，将逆变器输出电量表的数值填入表4中；停止逆变器，设置并网逆变器参数：“电流PI设定”：P＝1500，I＝0300；启动逆变器，将逆变器输出电量表的数值填入表4中。要求电压数据精确到小数点后1位、电流数据精确到小数点后2位、其他数据按表读数记录。数据记录前需向裁判员示意，在裁判员监督下记录数据。
表4 改变电流环PID参数，逆变器输出电量表的数值
序号 | 项目 | 逆变器输出电量表 | 选手 签赛 位号 | 裁判 签字 | ||||
Uc(V) | Ic(A) | PF | 电压THD | 电流THD | ||||
1 | P=0150 I=0030 | |||||||
2 | P=1500 I=0300 | |||||||
五、能源监控管理系统的运行优化
1．基本功能要求
利用设备上的力控组态软件，根据所提供的仪表通信参数，制作导航按钮及三个画面，分别是：通信状态、电量参数、实时曲线。保存在电脑桌面的“碳中和可再生能源工程技术\组态工程”文件夹中。
运行各控制系统产生数据，完成通信状态、电量参数和实时曲线的功能测试。
画面具体要求：
“顶窗口”为功能导航窗口，包括“通讯状态”、“电量参数”、“实时曲线”和“退出”等按钮，系统运行时一直显示。单击“通讯状态”、“电量参数”、“实时曲线”等按钮，在窗口下方显示对应的功能窗口。
（1）画面一：通信状态
“通信状态”实时监测光伏输出电压、光伏输出电流、蓄电池电压、蓄电池电流、逆变输入电压、逆变输出电流、逆变输出电量表的通信状态，用红色指示为通信异常，绿色指示为通信正常，并在窗口的左上角用图示法对色标用法进行说明。
（2）画面二：电量参数
单击“工具栏”的“电量参数”按钮，“功能”窗口显示光伏组件电量参数（输出电压、输出电流、输出功率）、蓄电池组电量参数（直流电压、直流电流、直流功率）、逆变输入端电量参数（直流电压、直流电流、直流功率）和逆变输出端电量参数（交流电压、交流电流、频率、有功功率、无功功率、有功电度、功率因数）。
（3）画面三：实时曲线
单击“工具栏”的“实时曲线”按钮，“功能”窗口显示实时显示光伏、蓄电池、逆变器输入和逆变器输出的电压、电流、功率曲线以及逆变器输出的有功电度。
表5 仪表通信参数
序号 | 位置 | 名称 | 通讯地址[Addr] | 通讯口 | 波特率[bAUd] |
1 | 能源转换储存控制系统 | 光伏输出电压表 | 04 | COM1 | 9600 |
2 | 光伏输出电流表 | 01 | |||
3 | 蓄电池电压表 | 05 | |||
4 | 蓄电池电流表 | 02 | |||
5 | 并网逆变控制系统 | 逆变输入电压表 | 06 | COM2 | |
6 | 逆变输入电流表 | 03 | |||
7 | 逆变输出电量表 | 07 | COM5 |
2．创新发挥部分
选手在完成以上任务后，可结合工程实际应用需求进行创新设计。