風(fēng)力發(fā)電實訓(xùn)室建設(shè)方案

一、總論
1.主要原則與依據(jù)
我國風(fēng)力資源儲量豐富，分布廣泛。陸上可開發(fā)的儲量為2.53億kW，海上可開發(fā)的儲量為7.5億kW。大規(guī)模、高集中開發(fā)，遠(yuǎn)距離和高電壓輸送是我國風(fēng)電發(fā)展的重要特征。近年來，我國風(fēng)電發(fā)展迅猛，2016-2010 年風(fēng)電總裝機容量從260萬kW增長到4182.7萬kW，2017年新增風(fēng)電裝機1600萬kW，累計裝機容量和新增裝機容量均居世界首位。這意味著未來十年中，風(fēng)電總裝機容量平均每年需新增1800萬kW。預(yù)計每年需新增機組及其配套變流器約9000臺。
風(fēng)力發(fā)電機組包括風(fēng)力機、發(fā)電機、變速傳動裝置及相應(yīng)的控制器等，用來實現(xiàn)風(fēng)能與電能的能量轉(zhuǎn)換。風(fēng)力發(fā)電的關(guān)鍵問題是風(fēng)力機和發(fā)電機的功率和速度控制。風(fēng)電機組中將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成機械能的能量轉(zhuǎn)換裝置是風(fēng)力機，它由風(fēng)輪、迎風(fēng)裝置和塔架等組成。按結(jié)構(gòu)不同，風(fēng)力機可分為水平軸式和立軸式兩種;按功率調(diào)節(jié)方式不同，風(fēng)力機可分為定槳距失速、變槳距和主動失速 3 種。
風(fēng)電機組中的發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)化為電能，發(fā)電機在并入電網(wǎng)時必須輸出恒定頻率(一般為50Hz)的電能。按照發(fā)電機轉(zhuǎn)速的不同，發(fā)電機可分為恒速和變速兩類，其中變速需要通過變頻器來實現(xiàn)。變頻器采用電力電子變流技術(shù)和控制技術(shù)，將發(fā)電機發(fā)出的頻率變化交流電轉(zhuǎn)換為與電網(wǎng)頻率相同、能與電網(wǎng)柔性連接的交流電，并且能實現(xiàn)較大化風(fēng)能跟蹤控制。按照拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的不同，變頻器可分為交-交型、交-直-交型和矩陣型三種;按照變頻器容量的不同可將變頻器分為部分容量和全部容量(全額)兩種。變速傳動裝置可將風(fēng)輪的低轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為發(fā)電機的較高轉(zhuǎn)速，按傳動鏈類型將其分為齒輪箱驅(qū)動和直接驅(qū)動兩種，其中前者包括單級和多級兩種齒輪箱驅(qū)動。
另外根據(jù)《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》，2020年可再生能源總量比重將提高到15%，2035年到2040年，可再生能源將占到我國一次能源總量的25%以上。要實現(xiàn)這些目標(biāo)，需要大量人才從事相關(guān)產(chǎn)業(yè)。據(jù)新思界產(chǎn)業(yè)研究中心發(fā)布的《2017-2022年中國新能源專業(yè)方向人才需求市場調(diào)研報告》，預(yù)計2017-2022年，中國新能源行業(yè)對新能源專業(yè)人才的需求將不斷增加，2022年對新能源專業(yè)人才需求有望達(dá)到127.44萬人。
院校對于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)型人才培養(yǎng)正處于發(fā)展階段，各大院校陸續(xù)都在設(shè)置相關(guān)專業(yè)，如風(fēng)力發(fā)電技術(shù)與應(yīng)用、風(fēng)力發(fā)電工程技術(shù)等。因此學(xué)習(xí)與掌握風(fēng)力發(fā)電相關(guān)技術(shù)理論、發(fā)展方向及其行業(yè)應(yīng)用是目前院校教育的核心目標(biāo)。建設(shè)風(fēng)力發(fā)電實訓(xùn)中心，可加快創(chuàng)新型風(fēng)力發(fā)電應(yīng)用技能型人才培養(yǎng)，促進我校的雙師型教師隊伍建設(shè)，引領(lǐng)教育教學(xué)改革的方向，同時為院校周邊地區(qū)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級以及區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展提供有效的人力支撐。
2.項目概述
為滿足風(fēng)力發(fā)電專業(yè)的基本本科教學(xué)提高學(xué)生的操作技能，使本專業(yè)的學(xué)生掌握風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計技能，提高解決實際分析問題和解決問題的能力。
二、項目必要性
1.目前現(xiàn)狀和存在的主要問題
學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)工程訓(xùn)練中心實驗室無風(fēng)力發(fā)電類綜合實訓(xùn)平臺
①校內(nèi)無相關(guān)實驗平臺。不符合新經(jīng)濟下的專業(yè)發(fā)展要求。
②新工科課程改革新開設(shè)的課程缺少相應(yīng)實踐平臺。
③目前創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)工程訓(xùn)練中心實驗室均無風(fēng)力發(fā)電類綜合實訓(xùn)平臺，學(xué)生無法開展此類科研、大創(chuàng)項目、競賽活動。
④新能源、電氣工程及其自動化專業(yè)現(xiàn)有平臺：新能源、電氣工程及其自動化專業(yè)目前每年招收學(xué)生人數(shù)為比較多，設(shè)備臺套數(shù)少，一個30人的專業(yè)班只有通過五次以上分組才能開出實驗。現(xiàn)今實驗室的設(shè)備條件很難滿足該專業(yè)實驗教學(xué)的基本要求。
2.建設(shè)的必要性
本實驗室項目結(jié)合新產(chǎn)業(yè)新業(yè)態(tài)，融合了電氣、計算機、傳感、通訊、控制等眾多學(xué)科，涵蓋了電氣工程、能源技術(shù)、信息技術(shù)、控制技術(shù)、計算機等領(lǐng)域，圍繞地區(qū)風(fēng)力產(chǎn)業(yè)特色進行建設(shè)。目前可滿足電氣工程及其自動化、電力、通信工程、電子信息工程、測控技術(shù)與儀器、物聯(lián)網(wǎng)工程、軟件工程等專業(yè)的部分課程要求，實驗系統(tǒng)具有可擴展性，可根據(jù)教學(xué)要求，專業(yè)的調(diào)整進行功能擴展，預(yù)留一定的硬件放置空間，在實驗設(shè)備上預(yù)留一定的接口（比如該實驗室監(jiān)控部分預(yù)留拓展接口，將來可將更多的新能源模塊接入系統(tǒng)）。以高效、清潔、安全、可靠和互動特征的綜合實訓(xùn)平臺的建設(shè)，可深化我校新能源、電氣工程及其自動化、電力、通信工程、電子信息工程、測控技術(shù)與儀器 、物聯(lián)網(wǎng)工程、軟件工程等專業(yè)的改革，促進學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)。
三、項目建設(shè)的可行性
1.項目需求分析
該實驗室建設(shè)項目，為風(fēng)力發(fā)電在實際的應(yīng)用提供理論及實踐依據(jù)；同時給學(xué)生學(xué)習(xí)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)、風(fēng)力發(fā)電控制策略、等新技術(shù)提供平臺支撐。滿足：《風(fēng)能利用原理與技術(shù)》；《供用電管理》；《新能源發(fā)電技術(shù)》等課程的教學(xué)培訓(xùn)。
可開展：
風(fēng)能電站設(shè)計；水電站電氣設(shè)計；等培訓(xùn)。
使用者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。通過實驗室建設(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)生對風(fēng)力發(fā)電等新能源電氣部分從工作原理、設(shè)備組成、安裝接線到實際運行、通信以及控制具有一個整體概念，將其所學(xué)過的各門專業(yè)知識融會貫通地應(yīng)用到實踐中來，努力培養(yǎng)學(xué)生的實際工程意識和分析問題與解決問題的能力，提高其專業(yè)素質(zhì)和崗位競爭能力。
2.建設(shè)的可行性
隨著全球能源短缺和環(huán)境污染等問題日益突出，風(fēng)力發(fā)電因其清潔、安全、便利、高效等特點，已成為世界各國普遍關(guān)注和重點發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)。我校迅速抓住這一機遇，及時開設(shè)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)與應(yīng)用專業(yè)，搶占了先機。其次國家大力支持新能源專業(yè)教育，給我校提供支持，使我院建一個高標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)實訓(xùn)中心成為可能。學(xué)院即有建設(shè)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)實訓(xùn)中心的需求，也具備了建設(shè)的經(jīng)濟實力，這是學(xué)院建設(shè)風(fēng)力發(fā)電實訓(xùn)中心的依據(jù)。
四、實驗室配置方案

 

 
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