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產品簡介
本實驗系統基于風光氫儲荷一體化設計理念，融合太陽能發電、風力發電、電解氫燃料電池、儲能（儲熱、儲電）、負載（熱泵）以及信息化管理平臺等多種技術，構建起一套集發電、儲電、儲熱、用能和智能管理于一體的可再生能源智能微電網體系。該體系旨在滿足高校在教學、科研以及實驗驗證等方面的需求，助力實現碳中和目標。
詳細介紹
一、項目概述
本實驗系統基于風光氫儲荷一體化設計理念，融合太陽能發電、風力發電、電解氫燃料電池、儲能（儲熱、儲電）、負載（熱泵）以及信息化管理平臺等多種技術，構建起一套集發電、儲電、儲熱、用能和智能管理于一體的可再生能源智能微電網體系。該體系旨在滿足高校在教學、科研以及實驗驗證等方面的需求，助力實現碳中和目標。系統具備半開放式功能，支持擴展采集功能，可兼容高校已有的采集設備進行數據采集，負載模塊也支持接入高校已有的實驗設備，為高校相關領域的研究和教學提供了靈活且高效的實驗平臺。
二、實驗教學設計
（一）課程目標：
l 使學生掌握新能源風光氫荷儲智能微電網的基本原理、系統組成和運行機制；
l 培養學生在新能源發電、儲能、智能控制等方面的實驗操作技能和問題解決能力；
l 引導學生理解微電網在實現碳中和目標中的作用，增強環保與可持續發展意識。
l 鼓勵學生探索新能源微電網前沿技術，培養自主學習和探索新知識的能力。
（二）實驗項目設置
1．基礎性實驗：新能源發電模塊認知實驗，讓學生觀察風力發電單元、光伏單元和電解氫燃料電池實驗裝置的結構，了解各部件功能及工作原理，掌握基本操作方法。儲能模塊原理驗證實驗，通過操作相變儲能實驗系統和逆變器實驗單元，驗證儲能原理，學習儲能過程中的能量轉換和存儲特性測量方法。
2．綜合性實驗：智能微電網系統集成實驗，指導學生搭建智能微電網系統拓撲結構，模擬孤島運行和并網運行，分析系統潮流、電壓和頻率變化，綜合運用多模塊知識解決實際問題。系統控制與調度實驗，引導學生開發智能控制系統，設計調度算法并在實驗平臺上驗證，培養系統控制和優化能力。
3．創新性實驗：新能源技術應用拓展實驗，鼓勵學生自主設計實驗，探索新型新能源材料或技術在微電網中的應用，如新型光伏組件效率測試、新型儲能介質性能研究等。微電網優化策略研究實驗，支持學生基于實際需求，研究改進微電網的控制和調度策略，如基于人工智能算法的能源管理策略研究。
（三）教學方法
采用理論講解與實踐操作相結合的方式，先通過課堂講授、多媒體演示等方式讓學生掌握理論知識，再在實驗室進行實驗操作。實行小組合作學習，學生分組完成實驗項目，培養團隊協作能力。教師在實驗過程中進行指導和答疑，引導學生自主思考和解決問題。
三、系統功能
（一）新能源發電模塊實驗
光伏發電實驗
l 模擬單晶硅、多晶硅、薄膜光伏組件等不同類型光伏組件的發電過程。
l 實操展示光伏組件的安裝、調試、維護流程。
l 設置常見故障模擬場景（如線路接觸不良、組件損壞等），開展故障排除實驗。
l 基于地理位置、時間、光照強度等參數，精確計算光伏電站發電量。
風力發電實驗
l 解析風力發電機組結構與工作原理。
l 模擬不同風速、風向條件下風機運行狀態。
l 設置風機安裝、檢修實操場景，開展故障處理實驗（如設備異常停機、部件損壞修復等）。
電解氫燃料電池實驗
l 模擬電解氫燃料電池工作過程，探究其在微電網中的應用方式。
l 測試不同環境條件（溫度、壓力等）下設備性能表現，分析運行參數變化。
（二）儲能模塊實驗
相變儲能系統實驗
l 與熱泵、太陽能光熱系統搭配，模擬自然能源的收集、存儲與利用過程。
l 實驗研究不同工況下，系統如何高效存儲太陽能轉化的熱能。
l 分析相變材料在熱泵輔助下，對熱量存儲與釋放的優化效果。
l 評估系統整體應對太陽能間歇性的能力。
逆變器儲電系統實驗
l 模擬可再生能源發電并入電網的過程。
l 測試逆變器在不同光照強度、風速下的轉化效率。
l 研究儲電系統對不穩定電能的存儲特性。
l 驗證多種可再生能源協同供電時，電能的高效管理與穩定輸出。
（三）智能微電網系統集成實驗
l 搭建智能微電網系統拓撲結構，模擬孤島運行、并網運行及切換過程。
l 開展系統潮流計算、電壓調節、頻率控制等實驗，分析電網運行特性。
（四）系統控制與調度實驗
l 開發智能控制系統，實現微電網各設備集中監控與遠程操作。
l 設計優化調度算法實驗（基于功率平衡、經濟成本、環境效益的調度策略），驗證算法在實際微電網場景中的應用效果。
（五）半開放式及擴展采集功能實驗
l 系統接口與協議?：提供開放的接口和協議，方便高校根據自身研究需求，自主開發或接入第三方設備與軟件。
l ?擴展采集功能?：支持高校使用已有的采集設備進行數據采集，系統具備良好的兼容性，能夠與不同品牌、型號的采集設備進行無縫對接。例如，高?？蓪⒁延械母呔葴囟葌鞲衅?、功率傳感器等設備接入系統，實現對更多實驗數據的采集和分析。
l ?接入自研設備與算法?：高校可接入自研的能源管理算法模塊，對微電網的能源分配進行個性化優化；也可接入新型的儲能設備，測試其在系統中的性能表現。
（六）負載模塊擴展功能
負載模塊支持接入高校已有的實驗設備，如：
l ?太陽能熱水器?：作為熱源，與熱泵系統結合，進行熱能轉換效率實驗。
l ?風力發電機模擬負載?：用于測試風力發電機在不同負載條件下的性能。
l ?儲能電池組?：作為備用電源或測試對象，接入系統驗證儲能設備的性能。
l ?電解水制氫設備?：與燃料電池系統形成閉環，探究氫能利用的綜合效益。
l ?光伏-儲能聯合系統?：結合光伏發電和儲能技術，進行綜合能源管理實驗。