民辦高校智能微電網(wǎng)科研實訓(xùn)系統(tǒng)研究

引言

與傳統(tǒng)的集中供電方式比較,分布式發(fā)電因運行方式靈活、更加接近用戶側(cè)、就地消納清潔新能源等優(yōu)勢而受到普遍關(guān)注。但是,分布式發(fā)電的相關(guān)技術(shù)本身存在很多潛在缺點,如功率輸出波動、電源接入代價高等,當(dāng)其大規(guī)模并入電網(wǎng)后,會給電網(wǎng)的運行控制帶來諸多影響。為了協(xié)調(diào)分布式電源和電網(wǎng)之間的矛盾,充分體現(xiàn)分布式發(fā)電給電網(wǎng)及用戶帶來的潛在利益,智能微電網(wǎng)作為一種新型的分布式能源結(jié)構(gòu)形式應(yīng)運而生,很快得到了國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者的普遍關(guān)注。

智能微電網(wǎng)作為一種分散獨立的供能系統(tǒng),集成了先進(jìn)的電力技術(shù)。其容量相對較小,接近用戶側(cè),將分布式電源、相關(guān)負(fù)荷、儲能器件和監(jiān)控保護(hù)裝置等器件有機結(jié)合,形成了一種單一可控系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)孤島運行與并網(wǎng)運行之間的平滑切換:就近向用戶進(jìn)行供電,減少輸電線路的損耗,有效防御上級電網(wǎng)故障帶來的影響。當(dāng)上級電網(wǎng)的電能質(zhì)量不能滿足要求或者產(chǎn)生故障時,智能微電網(wǎng)可切換為孤島模式運行,以保證自身的安全穩(wěn)定運行。

1智能微電網(wǎng)科研實訓(xùn)的研究內(nèi)容

(1）智能微電網(wǎng)科研實訓(xùn)系統(tǒng)的整體設(shè)計包括智能微電網(wǎng)系統(tǒng)的硬件平臺建設(shè)和監(jiān)控管理及控制系統(tǒng)的設(shè)計。

(2）智能微電網(wǎng)技術(shù)的研究。基于建設(shè)的智能微電網(wǎng)科研實訓(xùn)系統(tǒng),對微電網(wǎng)相關(guān)的電力電子技術(shù)進(jìn)行研究。

微電網(wǎng)內(nèi)部存在大量的非線性負(fù)載,可能導(dǎo)致微電網(wǎng)內(nèi)部的電能質(zhì)量下降,與此同時在孤島模式下運行時,微電網(wǎng)的頻率也會出現(xiàn)一定的偏差。在其內(nèi)部使用相關(guān)的電力電子技術(shù),能夠提升微電網(wǎng)的電能質(zhì)量,提高微電網(wǎng)的運行效率,縮小微電網(wǎng)的頻率偏差。

(3）智能微電網(wǎng)科研實訓(xùn)系統(tǒng)在教學(xué)改革中的應(yīng)用研究。通過智能微電網(wǎng)科研實訓(xùn)系統(tǒng)的建設(shè)以及對智能微電網(wǎng)技術(shù)的研究,推介新能源技術(shù)的新知識,加強專業(yè)建設(shè),推動以學(xué)生為主體的應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的實施,加快智能微電網(wǎng)技術(shù)、電氣工程、通信工程、計算機等專業(yè)的技術(shù)類課程的教學(xué)、實訓(xùn)和課程改革,讓學(xué)生自主設(shè)計實驗方案與步驟,鼓勵創(chuàng)新。針對電力系統(tǒng)分析、新能源技術(shù)、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)、供配電技術(shù)等課程,開發(fā)多項探索性實驗項目。這些實驗理論與實踐結(jié)合緊密,開闊學(xué)生的視野,提升學(xué)生的創(chuàng)新能力與工作實踐能力,提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。為培養(yǎng)學(xué)生的電氣設(shè)備制圖和識圖能力,對PLC、單片機等工業(yè)控制設(shè)備與系統(tǒng)進(jìn)行安裝、調(diào)試、故障診斷與維修的能力,光伏組件生產(chǎn)系統(tǒng)操作和設(shè)備維護(hù)能力,光伏發(fā)電系統(tǒng)工程設(shè)計、安裝、調(diào)試與維護(hù)等現(xiàn)場施工能力,可持續(xù)發(fā)展能力奠定基礎(chǔ)。

2智能微電網(wǎng)科研實訓(xùn)的研究方法

(1）建設(shè)智能微電網(wǎng)科研實訓(xùn)系統(tǒng),在校園內(nèi)建設(shè)分布式光伏太陽能電池系統(tǒng)、儲能單元等分布式能源,通過智能微電網(wǎng)的控制系統(tǒng)能夠采集數(shù)據(jù)、監(jiān)控運行、離網(wǎng)/并網(wǎng)切換,對局部區(qū)域范圍內(nèi)的微電網(wǎng)能源進(jìn)行管理和協(xié)調(diào)控制,實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)多能互補、環(huán)保、安全可靠、低碳、經(jīng)濟(jì)技術(shù)全局最優(yōu)地運行。智能微電網(wǎng)科研實訓(xùn)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)電自發(fā)自用、多余并網(wǎng),保證系統(tǒng)實現(xiàn)孤島運行,不受外電網(wǎng)斷電影響。

(2）智能微電網(wǎng)科研實訓(xùn)系統(tǒng)為新能源發(fā)電技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用提供理論及實踐依據(jù),同時給學(xué)生學(xué)習(xí)智能微電網(wǎng)新技術(shù)提供平臺支撐。智能微電網(wǎng)實訓(xùn)系統(tǒng)集新能源、高壓變電、繼電保護(hù)、配電技術(shù)、自動控制技術(shù)、通信技術(shù)為一體,滿足"自動控制原理""電機與拖動""電力系統(tǒng)分析""電力系統(tǒng)自動化""電力系統(tǒng)繼電保護(hù)""供配電技術(shù)""新能源技術(shù)"等課程的教學(xué)實驗要求:可開展電力電子技術(shù)設(shè)計、光伏電站設(shè)計、風(fēng)能電站設(shè)計、水電站電氣設(shè)計、變電所電氣設(shè)計、變電所繼電保護(hù)配置、一次設(shè)備安全運行等畢業(yè)設(shè)計:學(xué)生可依托該平臺開展創(chuàng)新性、開放新綜合實驗以及相關(guān)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目研究。

(3）進(jìn)一步完善以能力培養(yǎng)為核心,分層次、多模塊、多樣化的實踐教學(xué)體系,以增強新能源技術(shù)應(yīng)用為主線,以新能源技術(shù)開發(fā)和智能化運行控制為核心,將現(xiàn)代信息的獲取、處理、傳輸與控制、網(wǎng)絡(luò)運行監(jiān)控等現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)融入到特色化、創(chuàng)新型的人才培養(yǎng)模式中:進(jìn)一步有效加強綜合性、創(chuàng)新性、設(shè)計性實驗設(shè)計與內(nèi)容的開發(fā)和建設(shè):使實驗實訓(xùn)的教學(xué)內(nèi)容與科研、生產(chǎn)實際緊密結(jié)合,產(chǎn)生良性互動,實現(xiàn)科學(xué)研究與實踐育人的有機融合:建立多元實踐考核方式和實驗教學(xué)模式,全力提升和打造學(xué)生的實踐技能以及發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力。智能微電網(wǎng)科研實訓(xùn)系統(tǒng)的建設(shè)有助于加強培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和科技創(chuàng)新能力,有助于提升校企雙向培訓(xùn)的實施,有助于綜合各專業(yè)方向的知識聯(lián)合攻克核心技術(shù)。通過智能微電網(wǎng)科研實訓(xùn)系統(tǒng)建設(shè),可為學(xué)生提供一個較為真實的實踐教學(xué)環(huán)境,使學(xué)生對光伏電站,風(fēng)力發(fā)電等新能源技術(shù)中的電氣部分,包括從系統(tǒng)的運行原理、設(shè)備的安裝調(diào)試、維護(hù)維修、實際運行控制等產(chǎn)生一個整體的概念。將學(xué)生所學(xué)習(xí)過的相關(guān)專業(yè)知識進(jìn)行融會貫通,并將其應(yīng)用到實踐中去,積極培養(yǎng)學(xué)生的實際工程觀念、分析問題與解決問題的能力,努力提高學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)及崗位競爭綜合能力。

3智能微電網(wǎng)科研實訓(xùn)系統(tǒng)的應(yīng)用

(1）智能微電網(wǎng)科研實訓(xùn)系統(tǒng)不僅能夠?qū)⒅悄芪㈦娋W(wǎng)的建設(shè)運用于校園中,結(jié)合學(xué)校實際提出智能微電網(wǎng)建設(shè)方案,打造智能微電網(wǎng)高校。同時還提出在建設(shè)方案的基礎(chǔ)上,選取某一區(qū)域,如工程實訓(xùn)中心開展小規(guī)模智能微電網(wǎng)的試點建設(shè),提出利用建設(shè)好的智能微電網(wǎng)平臺將智能微電網(wǎng)的人才培養(yǎng)培訓(xùn)作為項目工程應(yīng)用的一個重要方向進(jìn)行研究。最終不僅建成智能微電網(wǎng)高校,同時也將智能微電網(wǎng)高校建設(shè)成一個超大規(guī)模的智慧能源"實驗室"。

(2）在智能微電網(wǎng)科研實訓(xùn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,因地制宜地探索各類分布式能源和智能電網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用,提高新能源技術(shù)的科研水平,不斷提高和改進(jìn)各種分布式發(fā)電的設(shè)備性能和工作運行效率,降低智能微電網(wǎng)中分布式發(fā)電的成本,形成具有區(qū)域特點的能夠復(fù)制的典型模式,逐步將微電網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行推廣并不斷擴(kuò)大,能夠覆蓋到包括辦公樓、住宅、學(xué)校、賓館、福利院、療養(yǎng)院、商店、飯店、醫(yī)院、體育館等多種場所?，F(xiàn)在分布式電源在我國所占比例比較小,在未來幾年內(nèi),智能微電網(wǎng)中的分布式發(fā)電系統(tǒng)不僅能夠作為一種集中式發(fā)電的重要補充,而且在能源的綜合利用方面占據(jù)非常重要的地位。

(3）智能微電網(wǎng)科研實訓(xùn)系統(tǒng)的建設(shè)強調(diào)實踐教學(xué)在人才培養(yǎng)中的重要作用,注重提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng),堅持學(xué)生在實驗中的主體地位。實行開放式管理模式,并將大學(xué)生科技創(chuàng)新活動納入實踐教學(xué)體系,通過開放共享,使現(xiàn)有實驗教學(xué)資源的效益得到最大限度地發(fā)揮,同時能在很大程度上調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性,激發(fā)廣大青年學(xué)子探求科學(xué)、求得真知的興趣。學(xué)生可在建設(shè)的智能微電網(wǎng)系統(tǒng)中接受有關(guān)新能源發(fā)電技術(shù)的訓(xùn)練,為今后走上工作崗位,從事與新能源發(fā)電技術(shù)有關(guān)的工作奠定扎實的基礎(chǔ)。

4結(jié)語

能源發(fā)展在我國正在發(fā)生實質(zhì)性變化,朝著更環(huán)保的能源結(jié)構(gòu)方向發(fā)展。民辦高校智能微電網(wǎng)科研實訓(xùn)系統(tǒng)的目標(biāo)是智能、低碳、節(jié)能、環(huán)保,智能微電網(wǎng)象征著未來能源發(fā)展的主要趨勢,是推動能源發(fā)展的主要載體,是實施能源發(fā)展的主要舉措,對于實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展有著深遠(yuǎn)的意義。