电力课程综合教程 3

第四章

分布式发电与智能微电网虚拟仿真实验目录4.分布式发电与智能微电网虚拟仿真实验4.1实验目的4.2实验原理4.3实验网址及登录操作4.4实验系统参数4.5实验步骤要求4.6实验评价4.1实验目的“分布式发电与智能微电网虚拟仿真实验”于2020年获批国家虚拟仿真实验教学一流课程，2021年入选虚拟仿真实验教学创新联盟“百门实验教学应用示范课程”，该实验以海岛和工业园区微电网工程为范例，以虚拟仿真的形式再现了微电网规划设计、能量管理和运行控制全过程，设计了三个层次、五个模块的实验教学方案。可开展设备自主选型、参数定制化设计、运行工况与场景自由变换等实验操作，观察实验现象，归纳实验结论，从而加深对教学内容的理解与认识。4.1实验目的结合课程需要及“新工科”对人才培养的要求，充分考虑微电网技术特点，以微电网规划设计、能量管理、运行控制为主线，开设本虚拟仿真实验。应用该虚拟仿真实验可达到以下目的：（1）掌握不同类型微电网规划设计原则与方法；（2）掌握微电网稳态运行原理与能量管理方法；（3）掌握微电网暂态分析原理与控制器参数设计方法；（4）了解微电网动态特性，掌握微电网运行模式切换方法；（5）培养运用理论知识解决实际问题的能力；（6）提高在微电网工程技术领域的综合分析能力与创新能力。4.2实验目原理虚拟仿真实验以独立型与并网型两类微电网的建设、运行为主线，将微电网规划设计、能量管理、运行控制全过程进行综合设计，将各过程相关基本理论、基本操作、设备结构等知识贯穿于操作全过程。微电网规划设计、能量管理、运行控制过程与实际微电网相同，包含以下5个知识点：（1）微电网规划设计方法，包括功率平衡原则和能量平衡原则；（2）微电网能量管理方法，包括分布式电源、储能等控制策略；（3）微电网控制器参数设计方法；（4）微电网运行模式切换方法；（5）光伏、风机、储能、柴发运行原理与动态特性。4.3实验网址及登录操作（1）打开浏览器，进入“实验空间——国家虚拟仿真实验教学课程共享平台”界面，如下图。4.3实验网址及登录操作（2）注册。包括添加手机号、填写账号信息、设置密码、完成注册。4.3实验网址及登录操作（3）登录。注册完成后会跳转到登录界面，输入手机号和密码，单击【立即登录】按钮即可。4.3实验网址及登录操作（4）登录成功后，先单击【实验中心】按钮，再单击【电气类】按钮，进入该学科实验列表。登录成功界面电气类实验列表4.3实验网址及登录操作（5）在【本专业搜索】搜索“天津大学”，查找本实验“分布式发电与智能微电网虚拟仿真实验”。4.3实验网址及登录操作（6）单击该实验进入实验详情4.3实验网址及登录操作（7）进入实验界面，单击右侧的简介视频和引导视频进行学习，学习后单击【我要做实验】进入此实验。4.3实验网址及登录操作（8）进入实验申报网站，单击【启动实验】按钮，开始进行实验操作。4.4实验系统参数实验对象为海岛和工业园区微电网，构成两类微电网的主要装备包括光伏发电系统、风力发电系统、储能系统及柴油发电系统。参数包括了光伏发电系统逆变器控制参数、储能系统逆变器控制参数、风力发电系统整流器控制参数、风力发电系统逆变器控制参数、柴油发电系统调速器参数，参数设置见课本。4.5实验步骤要求实验共设计了“规划设计”、“能量管理”、“参数设计”、“基础实验”和“拓展实验”五个教学模块。虚拟仿真实验场景加载界面和场景选择如下图。针对海岛微电网和工业园区微电网两种典型场景，进行微电网容量配置、策略制定和参数设计，在此基础上开展光伏、风机、储能运行特性分析，以及扰动实验、模式切换实验等教学实践环节。4.5实验步骤要求登录等待界面4.5实验步骤要求场景选择界面4.5实验步骤要求海岛微电网场景步骤1：微电网装备选择与容量配置4.5实验步骤要求光伏安装界面步骤1：微电网装备选择与容量配置4.5实验步骤要求步骤2：微电网规划设计方案判定微电网规划设计方案判定成功4.5实验步骤要求步骤2：微电网规划设计方案判定微电网漫游界面4.5实验步骤要求步骤3：微电网能量管理策略选择与制定“海岛智能微电网主接线图”界面选定微电网典型场景后查看曲线4.5实验步骤要求步骤4：微电网运行状态观测与讨论微电网能量管理策略微电网能量管理实验结论录入界面4.5实验步骤要求步骤5：微电网控制方法选择与制定参数设计仍在微电网综合监控系统屏上操作，单击后进入“海岛智能微电网主接线图”界面。首先需要阅读界面左上方的控制参数含义，并依次选择光伏、风机、储能控制方法，系统将根据选择情况做出判断，如果正确，则继续下一步，否则需要重新选择，直到系统提示“控制方法正确”。4.5实验步骤要求步骤6：微电网控制器参数设计微电网控制参数选择微电网实时运行波形图4.5实验步骤要求步骤7：光伏发电系统动态特性实验光伏发电系统动态特性实验界面4.5实验步骤要求步骤8：风力发电系统动态特性实验风力发电系统动态特性实验界面4.5实验步骤要求步骤9：储能系统充放电特性实验储能系统充放电特性实验界面4.5实验步骤要求步骤10：微电网初始运行模式选择微电网拓展实验界面4.5实验步骤要求步骤11：储能逆变器控制方法选择微电网初始运行状态4.5实验步骤要求步骤12：微电网运行模式切换微电网运行状态变化提示微电网模式切换操作4.5实验步骤要求在整个虚拟仿真实验中，需要阅读每个模块对应的实验原理，并根据系统提示完成操作。系统会根据实验任务的正确性、有效性及尝试次数进行评分。完成