民办高校智能微电网科研实训系统研究

引言

与传统的集中供电方式比较,分布式发电因运行方式灵活、更加接近用户侧、就地消纳清洁新能源等优势而受到普遍关注。但是,分布式发电的相关技术本身存在很多潜在缺点,如功率输出波动、电源接入代价高等,当其大规模并入电网后,会给电网的运行控制带来诸多影响。为了协调分布式电源和电网之间的矛盾,充分体现分布式发电给电网及用户带来的潜在利益,智能微电网作为一种新型的分布式能源结构形式应运而生,很快得到了国内外相关学者的普遍关注。

智能微电网作为一种分散独立的供能系统,集成了先进的电力技术。其容量相对较小,接近用户侧,将分布式电源、相关负荷、储能器件和监控保护装置等器件有机结合,形成了一种单一可控系统,能够实现孤岛运行与并网运行之间的平滑切换:就近向用户进行供电,减少输电线路的损耗,有效防御上级电网故障带来的影响。当上级电网的电能质量不能满足要求或者产生故障时,智能微电网可切换为孤岛模式运行,以保证自身的安全稳定运行。

1智能微电网科研实训的研究内容

(1）智能微电网科研实训系统的整体设计包括智能微电网系统的硬件平台建设和监控管理及控制系统的设计。

(2）智能微电网技术的研究。基于建设的智能微电网科研实训系统,对微电网相关的电力电子技术进行研究。

微电网内部存在大量的非线性负载,可能导致微电网内部的电能质量下降,与此同时在孤岛模式下运行时,微电网的频率也会出现一定的偏差。在其内部使用相关的电力电子技术,能够提升微电网的电能质量,提高微电网的运行效率,缩小微电网的频率偏差。

(3）智能微电网科研实训系统在教学改革中的应用研究。通过智能微电网科研实训系统的建设以及对智能微电网技术的研究,推介新能源技术的新知识,加强专业建设,推动以学生为主体的应用型人才培养模式的实施,加快智能微电网技术、电气工程、通信工程、计算机等专业的技术类课程的教学、实训和课程改革,让学生自主设计实验方案与步骤,鼓励创新。针对电力系统分析、新能源技术、电力系统继电保护、供配电技术等课程,开发多项探索性实验项目。这些实验理论与实践结合紧密,开阔学生的视野,提升学生的创新能力与工作实践能力,提高人才培养质量。为培养学生的电气设备制图和识图能力,对PLC、单片机等工业控制设备与系统进行安装、调试、故障诊断与维修的能力,光伏组件生产系统操作和设备维护能力,光伏发电系统工程设计、安装、调试与维护等现场施工能力,可持续发展能力奠定基础。

2智能微电网科研实训的研究方法

(1）建设智能微电网科研实训系统,在校园内建设分布式光伏太阳能电池系统、储能单元等分布式能源,通过智能微电网的控制系统能够采集数据、监控运行、离网/并网切换,对局部区域范围内的微电网能源进行管理和协调控制,实现区域内多能互补、环保、安全可靠、低碳、经济技术全局最优地运行。智能微电网科研实训系统能够实现发电自发自用、多余并网,保证系统实现孤岛运行,不受外电网断电影响。

(2）智能微电网科研实训系统为新能源发电技术在电网中的应用提供理论及实践依据,同时给学生学习智能微电网新技术提供平台支撑。智能微电网实训系统集新能源、高压变电、继电保护、配电技术、自动控制技术、通信技术为一体,满足"自动控制原理""电机与拖动""电力系统分析""电力系统自动化""电力系统继电保护""供配电技术""新能源技术"等课程的教学实验要求:可开展电力电子技术设计、光伏电站设计、风能电站设计、水电站电气设计、变电所电气设计、变电所继电保护配置、一次设备安全运行等毕业设计:学生可依托该平台开展创新性、开放新综合实验以及相关创新创业项目研究。

(3）进一步完善以能力培养为核心,分层次、多模块、多样化的实践教学体系,以增强新能源技术应用为主线,以新能源技术开发和智能化运行控制为核心,将现代信息的获取、处理、传输与控制、网络运行监控等现代先进技术融入到特色化、创新型的人才培养模式中:进一步有效加强综合性、创新性、设计性实验设计与内容的开发和建设:使实验实训的教学内容与科研、生产实际紧密结合,产生良性互动,实现科学研究与实践育人的有机融合:建立多元实践考核方式和实验教学模式,全力提升和打造学生的实践技能以及发现和解决问题的能力。智能微电网科研实训系统的建设有助于加强培养学生的动手能力和科技创新能力,有助于提升校企双向培训的实施,有助于综合各专业方向的知识联合攻克核心技术。通过智能微电网科研实训系统建设,可为学生提供一个较为真实的实践教学环境,使学生对光伏电站,风力发电等新能源技术中的电气部分,包括从系统的运行原理、设备的安装调试、维护维修、实际运行控制等产生一个整体的概念。将学生所学习过的相关专业知识进行融会贯通,并将其应用到实践中去,积极培养学生的实际工程观念、分析问题与解决问题的能力,努力提高学生的专业素质及岗位竞争综合能力。

3智能微电网科研实训系统的应用

(1）智能微电网科研实训系统不仅能够将智能微电网的建设运用于校园中,结合学校实际提出智能微电网建设方案,打造智能微电网高校。同时还提出在建设方案的基础上,选取某一区域,如工程实训中心开展小规模智能微电网的试点建设,提出利用建设好的智能微电网平台将智能微电网的人才培养培训作为项目工程应用的一个重要方向进行研究。最终不仅建成智能微电网高校,同时也将智能微电网高校建设成一个超大规模的智慧能源"实验室"。

(2）在智能微电网科研实训系统的基础上,因地制宜地探索各类分布式能源和智能电网技术应用,提高新能源技术的科研水平,不断提高和改进各种分布式发电的设备性能和工作运行效率,降低智能微电网中分布式发电的成本,形成具有区域特点的能够复制的典型模式,逐步将微电网技术进行推广并不断扩大,能够覆盖到包括办公楼、住宅、学校、宾馆、福利院、疗养院、商店、饭店、医院、体育馆等多种场所。现在分布式电源在我国所占比例比较小,在未来几年内,智能微电网中的分布式发电系统不仅能够作为一种集中式发电的重要补充,而且在能源的综合利用方面占据非常重要的地位。

(3）智能微电网科研实训系统的建设强调实践教学在人才培养中的重要作用,注重提高学生自主学习能力的培养,坚持学生在实验中的主体地位。实行开放式管理模式,并将大学生科技创新活动纳入实践教学体系,通过开放共享,使现有实验教学资源的效益得到最大限度地发挥,同时能在很大程度上调动学生学习的主动性,激发广大青年学子探求科学、求得真知的兴趣。学生可在建设的智能微电网系统中接受有关新能源发电技术的训练,为今后走上工作岗位,从事与新能源发电技术有关的工作奠定扎实的基础。

4结语

能源发展在我国正在发生实质性变化,朝着更环保的能源结构方向发展。民办高校智能微电网科研实训系统的目标是智能、低碳、节能、环保,智能微电网象征着未来能源发展的主要趋势,是推动能源发展的主要载体,是实施能源发展的主要举措,对于实现可持续发展有着深远的意义。