风力发电实训室建设方案

一、总论
1.主要原则与依据
我国风力资源储量丰富，分布广泛。陆上可开发的储量为2.53亿kW，海上可开发的储量为7.5亿kW。大规模、高集中开发，远距离和高电压输送是我国风电发展的重要特征。近年来，我国风电发展迅猛，2016-2010 年风电总装机容量从260万kW增长到4182.7万kW，2017年新增风电装机1600万kW，累计装机容量和新增装机容量均居世界首位。这意味着未来十年中，风电总装机容量平均每年需新增1800万kW。预计每年需新增机组及其配套变流器约9000台。
风力发电机组包括风力机、发电机、变速传动装置及相应的控制器等，用来实现风能与电能的能量转换。风力发电的关键问题是风力机和发电机的功率和速度控制。风电机组中将风能转换成机械能的能量转换装置是风力机，它由风轮、迎风装置和塔架等组成。按结构不同，风力机可分为水平轴式和立轴式两种;按功率调节方式不同，风力机可分为定桨距失速、变桨距和主动失速 3 种。
风电机组中的发电机将机械能转化为电能，发电机在并入电网时必须输出恒定频率(一般为50Hz)的电能。按照发电机转速的不同，发电机可分为恒速和变速两类，其中变速需要通过变频器来实现。变频器采用电力电子变流技术和控制技术，将发电机发出的频率变化交流电转换为与电网频率相同、能与电网柔性连接的交流电，并且能实现较大化风能跟踪控制。按照拓扑结构的不同，变频器可分为交-交型、交-直-交型和矩阵型三种;按照变频器容量的不同可将变频器分为部分容量和全部容量(全额)两种。变速传动装置可将风轮的低转速转换为发电机的较高转速，按传动链类型将其分为齿轮箱驱动和直接驱动两种，其中前者包括单级和多级两种齿轮箱驱动。
另外根据《国家中长期科学和技术发展规划纲要》，2020年可再生能源总量比重将提高到15%，2035年到2040年，可再生能源将占到我国一次能源总量的25%以上。要实现这些目标，需要大量人才从事相关产业。据新思界产业研究中心发布的《2017-2022年中国新能源专业方向人才需求市场调研报告》，预计2017-2022年，中国新能源行业对新能源专业人才的需求将不断增加，2022年对新能源专业人才需求有望达到127.44万人。
院校对于风力发电技术型人才培养正处于发展阶段，各大院校陆续都在设置相关专业，如风力发电技术与应用、风力发电工程技术等。因此学习与掌握风力发电相关技术理论、发展方向及其行业应用是目前院校教育的核心目标。建设风力发电实训中心，可加快创新型风力发电应用技能型人才培养，促进我校的双师型教师队伍建设，引领教育教学改革的方向，同时为院校周边地区产业的转型升级以及区域经济发展提供有效的人力支撑。
2.项目概述
为满足风力发电专业的基本本科教学提高学生的操作技能，使本专业的学生掌握风力发电系统的设计技能，提高解决实际分析问题和解决问题的能力。
二、项目必要性
1.目前现状和存在的主要问题
学校创新创业工程训练中心实验室无风力发电类综合实训平台
①校内无相关实验平台。不符合新经济下的专业发展要求。
②新工科课程改革新开设的课程缺少相应实践平台。
③目前创新创业工程训练中心实验室均无风力发电类综合实训平台，学生无法开展此类科研、大创项目、竞赛活动。
④新能源、电气工程及其自动化专业现有平台：新能源、电气工程及其自动化专业目前每年招收学生人数为比较多，设备台套数少，一个30人的专业班只有通过五次以上分组才能开出实验。现今实验室的设备条件很难满足该专业实验教学的基本要求。
2.建设的必要性
本实验室项目结合新产业新业态，融合了电气、计算机、传感、通讯、控制等众多学科，涵盖了电气工程、能源技术、信息技术、控制技术、计算机等领域，围绕地区风力产业特色进行建设。目前可满足电气工程及其自动化、电力、通信工程、电子信息工程、测控技术与仪器、物联网工程、软件工程等专业的部分课程要求，实验系统具有可扩展性，可根据教学要求，专业的调整进行功能扩展，预留一定的硬件放置空间，在实验设备上预留一定的接口（比如该实验室监控部分预留拓展接口，将来可将更多的新能源模块接入系统）。以高效、清洁、安全、可靠和互动特征的综合实训平台的建设，可深化我校新能源、电气工程及其自动化、电力、通信工程、电子信息工程、测控技术与仪器 、物联网工程、软件工程等专业的改革，促进学生创新创业能力的培养。
三、项目建设的可行性
1.项目需求分析
该实验室建设项目，为风力发电在实际的应用提供理论及实践依据；同时给学生学习风力发电技术、风力发电控制策略、等新技术提供平台支撑。满足：《风能利用原理与技术》；《供用电管理》；《新能源发电技术》等课程的教学培训。
可开展：
风能电站设计；水电站电气设计；等培训。
使用者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。通过实验室建设，可为学生提供一个较为真实的实践教学环境，使学生对风力发电等新能源电气部分从工作原理、设备组成、安装接线到实际运行、通信以及控制具有一个整体概念，将其所学过的各门专业知识融会贯通地应用到实践中来，努力培养学生的实际工程意识和分析问题与解决问题的能力，提高其专业素质和岗位竞争能力。
2.建设的可行性
随着全球能源短缺和环境污染等问题日益突出，风力发电因其清洁、安全、便利、高效等特点，已成为世界各国普遍关注和重点发展的新兴产业。我校迅速抓住这一机遇，及时开设风力发电技术与应用专业，抢占了先机。其次国家大力支持新能源专业教育，给我校提供支持，使我院建一个高标准的风力发电系统实训中心成为可能。学院即有建设风力发电系统实训中心的需求，也具备了建设的经济实力，这是学院建设风力发电实训中心的依据。
四、实验室配置方案

 

 
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