万楼丛中一抹“绿”——我校建成华东高校首个微电网实验室打造“绿电校园”

发布时间:2013-04-15 浏览次数:562

        杨浦校区电自大楼顶楼,整齐地排列着250平方米的光伏太阳能板,在春天里温和阳光的照射下,闪烁着耀眼的光芒;与之辉映,大楼裙楼楼顶三组风力机叶片随风旋转,宛若三位舞者翩翩起舞。他们与位于该楼一层的储能室、二层的监控平台共同构成了我校微电网实验室,成为一套完整的微电网系统。该系统年发电量2.6万千瓦时,直接供给电自大楼,能满足两层楼面的日常用电。随着这套微电网系统日趋稳定,其已成为十二五期间我校切合国家新能源战略和智能电网发展要求,提升科研水平,推进内涵建设的新标签。

微电网:智能电网关键技术之一
微电网,是一组由微电源、负荷、储能系统和控制装置构成的系统单元,能实现自我控制、保护和管理,即可与外部电网并网运行,又可孤岛运行,是发展可再生能源的有效形式。与大电网间灵活的并列运行方式,微电网起到削峰填谷的作用,从而使整个电网的发电设备得以充分利用,实现经济运行。
21世纪初期,欧美、日本等国家和地区陆续建立微电网实验与示范平台,研究成果取得了一定的社会效益。近年来,随着我国新能源战略的持续深入、智能电网关键技术研究取得进展,国家和电力行业对微电网的研发更加重视,我国智能电网发展战略、863计划均将微电网技术列为智能电网关键技术之一。
        围绕国家能源战略和行业发展趋势,结合学校学科和专业建设需要,我校决定在十二五期间以杨浦北校区为开放平台,建设国内高校领先的微电网示范工程。作为该示范工程的先行者,依托智能电网技术研究院、智能电网产学研合作开发中心以及“085工程”政策、技术和资金支持,微电网实验室应运而生。这个由光伏、风电、储能等微电源与各类模拟负荷组合而成的微型电网试验平台,在上海乃至全国高校中处于领先水平。
        20123月,经过多方调研和论证,我校微电网实验室正式立项启动,以我校电气工程学院教师为主,成立了专门的研究建设小组,经过近一年的辛勤建设,20131月,微电网系统正式实现了并网和孤岛的稳定运行,并实现了并网和孤岛运行的无缝切换,这项技术突破属国内领先水平;该系统日常运行时所发电量直接供给电自大楼,试验时切入模拟负荷,避免了对正常供电的影响,取得了科研成果和经济效益双丰收。实验室负责人李振坤博士认为,该微电网系统的建设安装、并网运行和各种优化调试,为建设杨浦北校区微电网示范工程积累了丰富经验,奠定了人才和实践基础。
开放、拓展、结合:微电网实验室特性
我校微电网实验室拥有光伏、风电与储能等微电源与各类模拟负荷,实验室结构灵活,能够适应各类分布式电源与负荷的组合与切换,形成多种实验方案。智能电网产学研合作开发中心常务副主任杨秀教授认为,该实验室具有平台开放性、学科交叉性、系统扩展性、技术先进性四大特点。
微电网实验室是一个包含光伏、风电、储能、同步电机等多种能源形式的微电网实验平台,也是一个包含新能源、电力系统、自动控制及计算机技术等多领域知识的跨学科平台。其开放性和交叉性有两个方面:第一、该系统采用了开放的开发工具与平台,支持用户或第三方的二次开发,并提供了开放的应用编程接口,有效提高了软件的可靠性、可继承性、可维护性和可扩充性。第二、能进行各类新能源与储能的并网运行试验,能够进行并网运行与孤岛运行两种模式下的稳态、暂态试验。科研人员可通过平台开展新能源发电、智能配电、电动汽车等与智能电网有关的技术研究和产品研发,广大师生可开展微电网控制、保护、通信、能量管理的相关实验,进行现场实践教学和理论验证。
微电网实验室具有良好的集成性和扩充性,并采用了目前国内领先的技术。其组成部分如光伏电池、风电机组、储能设备和监控平台,均可根据实际情况进行灵活配置。微电网实验室并非孤立运行,它将与已建成的现代城市电网仿真实验室、新能源与智能电网实验中心、分布式能源系统实验室等深度结合,通信串联所有设备,形成一个大规模的、多学科交融的综合仿真实验群,集中开展大规模风力发电并网技术、柔性配电与微电网技术、智能用电需求响应技术等研究。
教学研究、科研服务:微电网实验室主要功能
建设微电网实验室的初衷之一,是为了开展分布式风电、光伏等新能源并网运行、控制与保护等技术的相关科学研究,同时开展教学实验。
目前,实验室已经承担了“崇明岛智能电网集成示范--微网典型方案研究与系统设计”、“虹桥商务区微电网示范与低碳供电网规划技术研究”等一批国家863、上海市重点科技攻关子项目,以及分布式发电大规模接入后对电网的影响、储能电池及并网测试标准等行业内外企业委托项目。其开展科学研究和技术服务的功能日趋完善。
“实验室开展教学实验的覆盖面正逐步扩大,”据李振坤介绍,当前主要有部分研究生借此开展课题研究、收集论文数据、验证试验结果,本科生介入的还较少。为了进一步发挥实验室的教学实验功能,使更多学生受益于这套先进的实验设备和研究方法,电气工程学院正在研究制定基于该平台的本科生课程计划,拟于从下学期开始为本科生开设分布式电源并网、微电网优化运行控制、微电网监控及保护等多个方面的实验,届时将微电网的相关理论研究融入日常教学,通过实验平台实现科研和教学的两相促进。
 
根据学校学科规划和“085工程”推进目标,学校将以此微电网实验室为起点,加快杨浦校区微电网示范工程建设,目前正对杨浦北校区各楼宇分布式能源安装计划进行完善。届时,将形成一个覆盖整个杨浦北校区,涵盖多种分布式能源、储能、智能配电、智能用电、电动汽车等智能电网关键技术的综合示范平台,预计年发电量25万千瓦时,我校研究生宿舍、教学楼、科技园等多栋建筑的负荷及校区照明、景观负荷将接入该微电网平台。杨秀在描绘微电网示范工程建设蓝图时说:“我们的目标是将其建成国内高校领先的微电网技术展示及相关产品研发、测试的平台,推动我校智能电网关键技术研究取得突破性进展。”(记者苏文娟黄显云)