基于電力系統(tǒng)動態(tài)模擬交直流混合微電網實驗室建設方案
1.項目名稱：基于電力系統(tǒng)動態(tài)模擬交直流混合微電網實驗室
2.申請理由
基于電力系統(tǒng)動態(tài)模擬交、直流混合微電網系統(tǒng)的優(yōu)點并不局限于有效集成分布式能源，更具備能量管理與調度、電能質量治理與控制、支持各端口靈活地切除與投入（即插即用）、協(xié)同保護等作用。在主干電網的末端或關鍵連接點配置多端口變換器系統(tǒng)，取代傳統(tǒng)模式下各種能源或負載直接接入電網的方式，具有以下優(yōu)點：
（1）有效解決分布式能源與各種負載的間歇性與不確定性問題；
（2）優(yōu)化主網運行控制，并參與電能質量的協(xié)同治理；
（3）潮流柔性可控，實現多品位能源的協(xié)調優(yōu)化互補，提升電網運營水平；
（4）可提供不同等級、不同屬性的定制化電能服務，適應負載多樣化的需求；
（5）在少數端口故障情況下可實現故障穿越，保持其他端口正常工作等。
提高實驗教學水平
新能源微電網技術將為我校電氣專業(yè)注入新的內涵，技術方向符合國家新技術發(fā)展指南。新能源微電網實驗平臺的建設能在未來10年內為我校培養(yǎng)智能微電網與新能源方面的專業(yè)人才不少于1000人。新能源發(fā)電及微電網實驗平臺涉及電氣眾多學科，專業(yè)技術幾乎涵蓋了電氣工程的主要核心課程：《電力電子技術》、《電力系統(tǒng)分析》、《供配電技術》、《電力系統(tǒng)繼電保護》、《電機控制技術》、《新能源發(fā)電技術》、《配電網絡》以及相關課程，通過新能源微電網的建設，能夠使得我校在微電網方面的實驗條件處于領先水平，為學生系統(tǒng)學習電力系統(tǒng)及新能源技術提供保障，培養(yǎng)具有動手能力與工程實踐結合緊密的人才。
根據現有教學情況，采購實驗設備需采用工業(yè)級產品，又與教學緊密結合，使學生通過對工業(yè)實際產品的學習，了解電力方面的基本法規(guī)和電力系統(tǒng)的最新進展與發(fā)展動態(tài)，從而具有較強的電氣設備施工、安裝、調試能力和電力工程技術管理的基本能力，具有較強的電廠、變電站、供配電系統(tǒng)及電氣設備運行與維護能力和現場事故分析及處理的能力，具有應用新系統(tǒng)、新技術的初步能力。
加速學科建設步伐
根據初步調研，新能源微電網特別是多能源微網技術示范，目前在國內應用較少，我校通過在國內領先建設新能源微電網示范工程，對提高學生、教師的專業(yè)應用水平和研究能力產生巨大推動作用，主要體現在三個方面：一是提升人才培養(yǎng)方式，使學生從教學儀器的學習轉變?yōu)閷φ鎸嶋姎庠O備的學習，體現我院的應用型教學特色；二是建設多功能的實驗與科研平臺，為創(chuàng)新實驗與課程設計以及教師科研項目的申報提供重要基礎，提升我院的專業(yè)研究水平；三是助力電氣學科評估與電氣工程碩士學位授權點申報，促進提升電氣特色優(yōu)勢專業(yè)。
提升服務社會能力
微電網實驗平臺的建設，力求采用真實環(huán)境下微電網建設需求，讓老師和學生通過該平臺的學習能熟練掌握微電網控制以及微電網與配電網并聯(lián)運行技術，達到學校與社會、教學與科研、學習與應用的無縫連接，提高產教融合，培養(yǎng)應用型人才的效果，使我校電氣工程專業(yè)能通過新能源發(fā)電及微電網實驗平臺的建設，以及教學科研的積累，通過產、學、研相結合，更好地服務社會，為當地的經濟發(fā)展和科技進步做出貢獻。
3.項目的必要性、方案的合理性、預算的可行性、招標技術參數的可操作性
根據學校的指導方針，為深化實踐教學改革、優(yōu)化實踐教學團隊、完善實踐環(huán)境建設、拓展實踐教學功能，構建以技術為主線，層次化、模塊化的實踐教學體系，滿足多層次、多專業(yè)的實踐需求，計算機與控制工程學院在現有實驗教學條件下，將進一步完善“機電工程實訓中心（強電部分）”的建設。機電工程實訓中心（強電部分）現已建設5間實驗室，但缺少《電工技術》、《電路》等課程的基礎實驗室�，F有這些課程的實驗內容基于實驗室老師自制的電路板進行開設，造成實驗內容數量少且單一；實驗場地狹小、配套的實驗設備陳舊、部分已經老化，儀器設備功能單一化，嚴重制約和影響了本科生的實踐環(huán)節(jié)；導致有些基礎實踐性課程因為實驗設備的不足或者條件不成熟正面臨更改教學計劃，這將會弱化學生的動手能力和實際應用能力，從而影響到后續(xù)的專業(yè)課程。隨著專業(yè)實驗室的不斷完善，加快建設基礎實驗室勢在必行。特依托機電工程實訓中心提出電工基礎實驗室建成后，將對全校學生進行電工類基礎實驗的授課或培訓，并創(chuàng)建開放式實驗項目，以大大提高基礎實驗室的使用率和整體提升全校學生的實踐操作能力。為了完成實驗室的建設，制定了實驗室建設方案和設備購置經費預算方案，為了確保實驗室建設方案合理性，組織專家對設備購置方案進行論證。
4.基本要求
基于電力系統(tǒng)動態(tài)模擬交、直流混合微電網實驗室系統(tǒng)不僅能滿足本科高校傳統(tǒng)的“電路分析”、“電工基礎”、“電力電子技術”等有關課程實驗教學要求，還能夠滿足本科院校的電路創(chuàng)新、電工電路虛擬仿真、工程訓練、畢業(yè)設計及課程設計等功能要求，該系統(tǒng)和裝備適合作為高校培養(yǎng)應用型人才的基礎教學設備。
建設該實驗平臺不僅能夠滿足學院教學需求，還可以為師生搭建科研以及創(chuàng)新實踐的平臺。這對提升教師的科研水平和學生創(chuàng)新實踐能力都有很大的幫助。
5.設計要求
為適應電力行業(yè)對電氣相關專業(yè)畢業(yè)生能力的要求，提高我校電氣工程領域實踐教學水平，結合我校電氣工程實驗室管理及運行的實際情況，本項目擬建設新能源發(fā)電及微電網實驗平臺。
依托本實驗平臺，可以完成《電力電子技術》、《電力系統(tǒng)分析》、《供配電技術》、《電力系統(tǒng)繼電保護》、《電機控制技術》、《新能源發(fā)電技術》、《配電網絡》等教學實驗，還可以完成相關課程的課程設計、專業(yè)綜合設計、實踐創(chuàng)新設計、畢業(yè)設計和生產實習；同時，該平臺可作為“大學生電子設計大賽”“大學生挑戰(zhàn)杯”“互聯(lián)網+大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽”等競賽的實訓平臺。此外，依托該平臺還可以開展與分布式電源并網和微電網系統(tǒng)相關的科研工作，培養(yǎng)一批面向智能微電網、新能源發(fā)電領域前沿科技的人才，滿足地區(qū)及國內新能源發(fā)電產業(yè)的需求。
基于該平臺，新開的實驗項目具體包括10個大類：
（1） 同步發(fā)電機及自動裝置實驗
直流電動機的調速實驗；
微機勵磁調節(jié)實驗；
同步發(fā)電機的起勵實驗；
勵磁系統(tǒng)控制方式及其相互切換實驗；
逆變滅磁和跳滅磁開關滅磁實驗；
同步發(fā)電機的強勵實驗；
欠勵限制實驗；
過勵限制實驗；
微機準同期基本操作實驗；
手動準同期并網實驗；
半自動準同期并網實驗；
自動準同期并網實驗；
發(fā)電機的空載特性實驗；
發(fā)電機的負載特性實驗；
發(fā)電機的外特性實驗；
發(fā)電機的調整特性實驗。
（2）發(fā)電機微機保護實驗
比率制動式差動保護；
TA斷線；
定子一點接地保護；
失磁靜穩(wěn)阻抗保護；
失磁異步阻抗保護；
逆功率保護；
復合電壓記憶過流保護；
定子過負荷保護；
負序過流保護；
低電壓保護；
過電壓保護。
(3) 電力系統(tǒng)分析實驗
單回路穩(wěn)態(tài)對稱運行實驗；
電力系統(tǒng)故障計算分析實驗；
切機、切負荷穩(wěn)定實驗；
無調節(jié)勵磁時功率特性及功率極限的測定；
手動調節(jié)勵磁時功率特性和功率極限的測定；
短路類型對電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的影響實驗；
故障切除時間對暫態(tài)穩(wěn)定的影響實驗；
有無強勵磁對暫態(tài)穩(wěn)定性影響實驗；
線路重合閘及其對系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性影響的實驗；
同步發(fā)電機異步運行和再同步實驗；
甩負荷實驗；
低周減載實驗。
(4) 電力監(jiān)控自動化系統(tǒng)實驗
電力系統(tǒng)實時監(jiān)控實驗；
實時監(jiān)測實驗；
監(jiān)控系統(tǒng)數據庫基礎數據表維護；
數據庫中保護裝置模板庫及裝置庫配置；
監(jiān)控軟件組態(tài)及定義；
繼保工程師站數據庫基礎數據表維護；
繼保工程師站數據庫中保護裝置模板庫及裝置庫配置；
繼保工程師站監(jiān)控界面的組態(tài)及定義；
故障錄波；
報表、曲線及歷史報警瀏覽；
系統(tǒng)日志及事故追憶；
遙測、遙信、遙控功能實驗；
原始波形顯示。
（5）光伏發(fā)電系統(tǒng)1）光伏發(fā)電仿真平臺認知實驗；
2）三相電壓采集實驗（驗證）；
3）直流電壓采集實驗（驗證）；
4）光伏最大功率點跟蹤實驗（研究）；
5）光伏并網運行控制策略實驗（創(chuàng)新）；
6）光伏孤島運行控制策略實驗（創(chuàng)新）；
7）光伏發(fā)電系統(tǒng)實時保護實驗（研究）；
（6）風力發(fā)電系統(tǒng)
1）直驅式風力發(fā)電仿真平臺認知；
2）背靠背式三相交流變頻器原理驗證實驗（驗證）；
3）自然風模擬控制實驗（研究）；
4）背靠背式變頻器電壓、電流輸出實驗（驗證）；
5）模擬風機三相交流并網實驗（研究）；
6）背靠背式變頻器控制方法研究實驗（創(chuàng)新）；
7）背靠背式變頻器SVPWM算法研究實驗（創(chuàng)新）；
8）風力發(fā)電系統(tǒng)實時保護實驗（研究）；
（7）儲能平臺部分實驗
1）磷酸鐵鋰電池性能介紹；
2）鋰電池組串并組合實驗（驗證）；
3）雙向DC/DC恒壓控制實驗（研究）；
4）雙向DC/DC恒流控制實驗（研究）；
5）鋰電池充電策略優(yōu)化實驗（創(chuàng)新）；
6）BMS電池管理系統(tǒng)實驗（創(chuàng)新）；
7）鋰電池保護實驗（研究）；
（8）微網系統(tǒng)整體實驗：
1）微網的認知；
2）系統(tǒng)接線及操作實驗（研究）；
3）可控可調負載RLC部分實驗（驗證）；
4）交直流混合微電網運行實驗（研究）；
5）直流微電網切除及獨立運行實驗（創(chuàng)新）；
6）交流微電網切除及獨立運行實驗（創(chuàng)新）；
7）本地監(jiān)控和遠程監(jiān)控控制方式切換（研究）；
8）能量管理調度策略-系統(tǒng)出力控制（研究）；
9）能量管理調度策略-削峰填谷策略（研究）；
10)新能源高滲透率輸電網影響實驗；
11）風火打捆輸出，電力系統(tǒng)影響實驗；
12）儲能電站在輸電網能源調度影響實驗；
（9）系統(tǒng)開源部分：
1）控制板、采集板、功率板、電容板、驅動板等板卡硬件原理（研究）；
2）DSP的入門、使用和燒寫實驗（研究）；
3）CCS軟件使用（研究）；
4）軟件開發(fā)流程講解；
（6）新能源發(fā)電技術實驗
1）直驅風力發(fā)電實驗（創(chuàng)新）；
2）光伏發(fā)電實驗（創(chuàng)新）；
（10）配網部分實驗
1）低電壓穿越實驗（研究）；
2）過/欠壓，過/欠頻實驗（研究）；
3）配電網防孤島實驗（創(chuàng)新）；
3）充電樁性能測試實驗（驗證）；
4）負載曲線設置與分析實驗（驗證）；
6.平臺特點
（1）平臺式設計，給學校帶來自由空間，院�？稍O計符合自身學校要求的實驗內容；
（2）開源式設計，在保證設備安全的前提下，提供部分控制算法源代碼，并配合學校開展控制算法修改驗證等功能試驗；
（3）要求實驗柜體采用透明玻璃門，使設備線路及元件一目了然，加強學生對線路及器件的感性認識；
（4）完善的保護功能，不僅保護學生的生命安全，也給學生獨立完成實驗提供了保障；
（5）多種實驗模式:設計性、綜合性、分析性、驗證性等多種實驗模式；
（6）方案為“交鑰匙”工程，承制方需完成完整系統(tǒng)調試；
7.工作條件參數要求
（1）整機可接入容量：≥100kW；
（2）系統(tǒng)整體外形尺寸：＜15m（長）×5m（寬）×4 m（高）；
（3）總重量：≤3t；
（4）工作電源：三相三線/380V/50Hz/300Arms；
（5）工作環(huán)境溫度：-10℃~40℃；
（6）工作環(huán)境濕度：＜60%；
（7）一次設備防護等級：IP20。
二、設備清單表
| 序號 | 貨物名稱 | 單位 | 數量 | |
| 1 |
基于電力系統(tǒng)動態(tài)模擬實驗系統(tǒng) |
5kVA模擬火電機系統(tǒng) | 套 | 1 |
| 2 | 三相隔離變壓器 | 套 | 1 | |
| 3 | 輸電線路故障Ⅰ | 套 | 1 | |
| 4 | 輸電線路故障Ⅱ | 套 | 1 | |
| 5 | 輸電線路故障Ⅲ | 套 | 1 | |
| 6 | 輸電線路故障Ⅳ | 套 | 1 | |
| 7 | 輸電線路故障Ⅴ | 套 | 1 | |
| 8 | 50kVA無窮大變壓器 | 套 | 1 | |
| 9 | 50kVA無窮大調壓器 | 套 | 1 | |
| 10 | 30KW雙向電網模擬器 | 套 | 1 | |
| 11 | 綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng) | 套 | 1 | |
| 12 | 基于源端新能源實驗系統(tǒng) | 光伏模擬源 | 套 | 1 |
| 13 | 光伏陣列模擬測試系統(tǒng) | 套 | 1 | |
| 14 | 光伏并網逆變柜（開放式架構） | 套 | 1 | |
| 15 | 直驅模擬風電機組 | 套 | 1 | |
| 16 | 直驅風電機組模擬調速柜 | 套 | 1 | |
| 17 | 直驅風力發(fā)電模擬調速系統(tǒng) | 套 | 1 | |
| 18 | 直驅風機背靠背變流柜（開放式架構） | 套 | 1 | |
| 19 | 雙饋模擬風電機組 | 套 | 1 | |
| 20 | 雙饋風電機組模擬調速柜 | 套 | 1 | |
| 21 | 雙饋風力發(fā)電模擬調速系統(tǒng) | 套 | 1 | |
| 22 | 雙饋風機變流柜（開放式架構） | 套 | 1 | |
| 23 | 基于380V交流微電網系統(tǒng) | 并網接入柜 | 套 | 1 |
| 24 | 光伏模擬源 | 套 | 1 | |
| 25 | 光伏陣列模擬測試系統(tǒng) | 套 | 1 | |
| 26 | 光伏并網逆變柜（開放式架構） | 套 | 1 | |
| 27 | 光伏發(fā)電能源監(jiān)控系統(tǒng) | 套 | 1 | |
| 28 | 光伏變流開放式快速開發(fā)系統(tǒng) | 套 | 1 | |
| 29 | 直驅模擬風電機組 | 套 | 1 | |
| 30 | 直驅風電機組模擬調速柜 | 套 | 1 | |
| 31 | 直驅風力發(fā)電模擬調速系統(tǒng) | 套 | 1 | |
| 32 | 直驅風機背靠背變流柜（開放式架構） | 套 | 1 | |
| 33 | 直驅風力發(fā)電能源監(jiān)控軟件 | 套 | 1 | |
| 34 | 直驅風力變流開放式快速開發(fā)系統(tǒng) | 套 | 1 | |
| 35 | 雙饋模擬風電機組 | 套 | 1 | |
| 36 | 雙饋風電機組模擬調速柜 | 套 | 1 | |
| 37 | 雙饋風力發(fā)電模擬調速系統(tǒng) | 套 | 1 | |
| 38 | 雙饋風機變流柜（開放式架構） | 套 | 1 | |
| 39 | 雙饋風力發(fā)電能源監(jiān)控軟件 | 套 | 1 | |
| 40 | 雙饋風力變流開放式快速開發(fā)系統(tǒng) | 套 | 1 | |
| 41 | RLC可編程模擬負載 | 套 | 1 | |
| 42 | 交流充電樁 | 套 | 1 | |
| 43 | 儲能雙向變流器PCS（開放式構架） | 套 | 1 | |
| 44 | 基于400V直流微電網系統(tǒng) | 光伏PV陣列模擬源 | 套 | 1 |
| 45 | 光伏陣列模擬測試系統(tǒng) | 套 | 1 | |
| 46 | 光伏DC/DC變流器（開放式構架） | 套 | 1 | |
| 47 | 光伏DC-DC開源資料 | 套 | 1 | |
| 48 | 直驅模擬風電機組 | 套 | 1 | |
| 49 | 直驅風電機組模擬調速柜 | 套 | 1 | |
| 50 | 直驅風力發(fā)電模擬調速系統(tǒng) | 套 | 1 | |
| 51 | 直驅風機AC-DC變流柜（開放式架構） | 套 | 1 | |
| 52 | 雙向鋰電池DC-DC變流器（開放式構架） | 套 | 1 | |
| 53 | 磷酸鐵鋰電池組 | 套 | 1 | |
| 54 | 儲能電池BMS管理系統(tǒng) | 套 | 1 | |
| 55 | 雙向超級電容DC-DC變流器（開放式構架） | 套 | 1 | |
| 56 | 超級電容組 | 套 | 1 | |
| 57 | DC-DC變流開放式快速開發(fā)系統(tǒng) | 套 | 1 | |
| 58 | 可編程直流負載 | 套 | 1 | |
| 59 | 微電網監(jiān)控系統(tǒng) | 微電網集中控制器 | 套 | 1 |
| 60 | 微電網集中通訊規(guī)約調度系統(tǒng) | 套 | 1 | |
| 61 | 智能微電網監(jiān)控系統(tǒng) | 套 | 1 | |
| 62 | 智能微網管理優(yōu)化與決策支持系統(tǒng) | 套 | 1 | |
| 63 | 操作琴臺、電腦、交換機等 | 套 | 1 | |
| 64 | 大型拼接監(jiān)控視屏 | 套 | 1 |
