關于擬建風力發(fā)電實訓室的申請
一、總論1.主要原則與依據(jù)
我國風力資源儲量豐富，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)，遠距離和高電壓輸送是我國風電發(fā)展的重要特征。近年來，我國風電發(fā)展迅猛，2016-2010 年風電總裝機容量從260萬kW增長到4182.7萬kW，2017年新增風電裝機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，風電總裝機容量平均每年需新增1800萬kW。預計每年需新增機組及其配套變流器約9000臺。
風力發(fā)電機組包括風力機、發(fā)電機、變速傳動裝置及相應的控制器等，用來實現(xiàn)風能與電能的能量轉(zhuǎn)換。風力發(fā)電的關鍵問題是風力機和發(fā)電機的功率和速度控制。風電機組中將風能轉(zhuǎn)換成機械能的能量轉(zhuǎn)換裝置是風力機，它由風輪、迎風裝置和塔架等組成。按結(jié)構(gòu)不同，風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，風力機可分為定槳距失速、變槳距和主動失速 3 種。
風電機組中的發(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)較大化風能跟蹤控制。按照拓撲結(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，需要大量人才從事相關產(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)人才需求有望達到127.44萬人。
院校對于風力發(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)都在設置相關專業(yè)，如風力發(fā)電技術(shù)與應用、風力發(fā)電工程技術(shù)等。因此學習與掌握風力發(fā)電相關技術(shù)理論、發(fā)展方向及其行業(yè)應用是目前院校教育的核心目標。建設風力發(fā)電實訓中心，可加快創(chuàng)新型風力發(fā)電應用技能型人才培養(yǎng)，促進我校的雙師型教師隊伍建設，引領教育教學改革的方向，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
為滿足風力發(fā)電專業(yè)的基本本科教學提高學生的操作技能，使本專業(yè)的學生掌握風力發(fā)電系統(tǒng)的設計技能，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
學校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)工程訓練中心實驗室無風力發(fā)電類綜合實訓平臺
①校內(nèi)無相關實驗平臺。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的課程缺少相應實踐平臺。
③目前創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)工程訓練中心實驗室均無風力發(fā)電類綜合實訓平臺，學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)目前每年招收學生人數(shù)為比較多，設備臺套數(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�，F(xiàn)今實驗室的設備條件很難滿足該專業(yè)實驗教學的基本要求。
2.建設的必要性
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)、計算機等領域，圍繞地區(qū)風力產(chǎn)業(yè)特色進行建設。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)教學要求，專業(yè)的調(diào)整進行功能擴展，預留一定的硬件放置空間，在實驗設備上預留一定的接口（比如該實驗室監(jiān)控部分預留拓展接口，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平臺的建設，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，促進學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)。
三、項目建設的可行性
1.項目需求分析
該實驗室建設項目，為風力發(fā)電在實際的應用提供理論及實踐依據(jù)；同時給學生學習風力發(fā)電技術(shù)、風力發(fā)電控制策略、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、電池能量管理系統(tǒng)等新技術(shù)提供平臺支撐。該平臺集新能源、自動控制技術(shù)、通信技術(shù)為一體，滿足：
《自動控制原理》；《電機學》；《建筑電氣施工技術(shù)》；《電力系統(tǒng)基礎》；《電力系統(tǒng)分析》；《電力系統(tǒng)自動化》；《電力系統(tǒng)繼電保護原理》；《物聯(lián)網(wǎng)應用軟件設計與案例》；《風能利用原理與技術(shù)》；《供用電管理》；《計算機仿真》；《電氣檢測技術(shù)》；《新能源發(fā)電技術(shù)》等課程的教學培訓。
可開展：
電力電子技術(shù)設計；風能電站設計；水電站電氣設計；變電所電氣設計；變電所繼電保護配置；一次設備安全運行；高低壓電工上崗等培訓。
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創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目研究。通過實驗室建設，可為學生提供一個較為真實的實踐教學環(huán)境，使學生對風力發(fā)電等新能源電氣部分從工作原理、設備組成、安裝接線到實際運行、通信以及控制具有一個整體概念，將其所學過的各門專業(yè)知識融會貫通地應用到實踐中來，努力培養(yǎng)學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，及時開設風力發(fā)電技術(shù)與應用專業(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，使我院建一個高標準的風力發(fā)電系統(tǒng)實訓中心成為可能。學院即有建設風力發(fā)電系統(tǒng)實訓中心的需求，也具備了建設的經(jīng)濟實力，這是學院建設風力發(fā)電實訓中心的依據(jù)。