南京信息工程大學金牛湖校區—新能源實驗室項目案例分享

PART 01  項目背景介紹

南信大簡介

南京信息工程大學是國家“雙一流”建設高校，是江蘇高水平大學建設高峰計劃A類建設高校。服務于新中國國家戰略和國民經濟建設需求而生，1960年設立南京大學氣象學院（學校前身），隸屬原中央（軍委）氣象局，1963年獨立建校為南京氣象學院，1978年列入全國重點大學，2000年劃轉江蘇省人民政府主管，2004年更名為南京信息工程大學。2007年以來，學校先后實現了江蘇省人民政府、中國氣象局、教育部、國家海洋局等多方共建?，F為以江蘇省管理為主的中央與地方共建高校。

學校主校區坐落于南京市江北新區，占地2000余畝；金牛湖產教融合園區位于天長市金牛湖新區，毗鄰南京市六合區；無錫校區位于無錫市錫東新城，建有濱江學院（現已轉設為無錫學院）和南信大無錫研究生院、無錫研究院、無錫校區國教院；另在南京市江北新區、六合區、雨花臺區建有大學科技園及其文旅園區?，F有全日制在校生約35800人，其中普通本科生約28300人、碩博研究生約6200人、留學生（學歷生）約1300人。

PART 02  項目特色

基于源-網-荷電力電子變換電力系統設計方案

1、背景介紹

隨著光伏、風電等可再生能源發電技術的發展，分布式發電日漸成為滿足負荷增長需求、提高能源綜合利用效率、提高供電可靠性的一種有效途徑，并在配電網中得到廣泛的應用。但分布式發電的大規模滲透也產生了一些負面影響，如單機接入成本較高、控制復雜、對大系統的電壓和頻率存在沖擊等。這限制了分布式發電的運行方式，削弱了其優勢和潛能。微網技術為分布式發電技術及可再生能源發電技術的整合和利用提供了靈活、高效的平臺。微電網系統被視為未來智能電網的最重要一環，可以有效地實現電網側電力能量的轉移，實現能量的削峰填谷。

2、系統特點

基于源-網-荷電力電子變換電力系統實驗室建設主要針對新能源專業的老師/學生而開發的微電網科研/教學設備。系統的核心在于中央控制與能量調配，本系統采用集中管理的方式對一次側接入進行電能調度分配；

（1）可實現光伏，模擬風電、蓄電池等多種一次側設備的互聯，各個設備都單獨可控，通過IEC61850規約，實現四遙數據的控制。

（2）系統中既包含交流母線，又具備直流母線，兩種母線混合在一起，可提供更多的研究實驗和更靈活的能量管理策略。

（3）可實現智能并離網（并網與孤島狀態）切換，既可以并網運行，也可以孤網運行，實現無縫切換，且多種運行模式相互自動或手動方式切換。各子系統可以獨立完成相關的實驗。

（4）集成并/離網切換、黑啟動、功率平滑、時移、故障診斷、離網功率平衡控制、有功/無功功率控制、電壓/頻率響應特性控制、保護等功能。

（5）實現微電網整體系統數據監控、數據采集、設備管理、功率控制、電能質量監測、能效評估、用電計劃設定，經濟性分析等。

（6）將接入微電網的負荷進行分級管理實時監測、顯示、記錄微網系統的工作狀態，具有本地監控和遠程監控兩種控制方式

（7）配置分級保護和計量裝置，在微電網內部故障、外部故障情況下，均保證其準確、快速動作，使系統安全運行。

（8）針對高校學生，充分考慮了學生的具體知識結構與層次，使得學生可以充分理解微電網的特點與結構；學生可以在本系統中進行系統的設計、安裝、軟件控制等多個專業的知識進行實訓。

（9）針對做科研的老師，開放部分一次側設備的軟硬件資料，包括板級硬件圖紙以及軟件驅動源代碼、算法源代碼等，開放上位機軟件的源代碼程序。提供整體的系統的基礎開發平臺，方便用戶二次開放，提供詳細而豐富的培訓課程，使用戶可快速入門并掌握整體系統，大大提高科研實驗的效率。

（10）自主研發的RCP快速原型仿真控制器，實現數字物理混合仿真。

3、系統架構

系統含戶外光伏發電系統、戶外風力發電系統、模擬風力發電系統、雙向儲能變流器（PCS）、磷酸鐵鋰儲能系統、配電系統、能量管理系統、半實物仿真控制系統、室內裝潢輔材及線纜等等組成。整個系統能有機結合，且每個子系統均應開放所有的檢測量及控制量，通信協議為modbus RTU通信協議，以便接入綜合能源系統進行總體的能量控制。

建立一套完整的交直流微電網系統，實現能源策略調度開展科研工作，提升本科教學及研究生科研能力。系統中各能源轉換均采用RCP控制，系統采用全開放設計，方便老師及學生在研旭現有的技術平臺上學習并得到提升，后期將新能源專業技術不斷創新，著力打造成區域及行業內具有影響力的專業，提升專業知名度。

拓撲結構

實驗室效果圖（室內）

實驗室效果圖（戶外）

PART 03  項目案例展示