新能源分布式发电综合实训中心的项目开发与系统设计——暨天津市高水平示范校二期建设项目

姚吉 张链

（天津中德职业技术学院，天津，300350）

新能源分布式发电综合实训中心的项目开发与系统设计
——暨天津市高水平示范校二期建设项目

姚吉 张链

（天津中德职业技术学院，天津，300350）

随着新能源分布式发电及智能微网技术的大规模开发，新能源类高端技能型专门人才的缺乏已成为突出问题，建立健全新能源应用技术综合实训中心是人才培养的关键。新能源分布式发电综合实训中心项目的，对实训中心建设进行了总体规划，设计了一套由不同光伏材料发电系统组成的太阳能建筑一体化系统、小功率风光互补发电及储能系统、光热建筑一体化系统、能耗检测分析系统和3kW智能小屋并网系统，形成了实际工程型新能源分布式发电的智能微网系统。该系统可充分满足新能源及其相关专业的教学需求，并且为科技创新提供了平台和基础，以便更好地为区域经济的可持续发展服务。

新能源；分布式发电；微网系统；实训中心；系统设计

导言

实际工程的实训教学资源是所有高等职业院校实践教学必不可缺的载体和媒介，其质量、适用性及与实际的贴近度直接影响了高等职业院校职业教育水平和人才培养质量。因此，综合实训教学必须有高质量的综合实训教学中心与其配套，并且该实训中心应与实际工程紧密贴近，甚至是完全相同。需要指出的是，实际工程的综合实训中心并不意味着必须要高投入、高技术、大规模，绝不是一个仅供参观展示的“形象工程”。校内实际工程的综合实训中心追求的是一种完全真实的工作环境，建设的重点在于搭建一个开放性、职业性、实践性、实际工程性的教学平台。同时，在建设实际工程的综合实训中心时，还要考虑新技术及其前瞻性、教学管理的可控性及使用模式的创新性等综合性问题。因此，探索建设新能源分布式发电综合实训中心，对于新能源专业学生的培养及新能源产业的发展有着重要的意义。笔者以天津中德职业技术学院新能源应用技术专业组群的实训中心建设为例，深入探讨了新能源分布式发电综合实训中心的项目开发与系统设计。

一、实训中心建设的背景与提出

新能源新材料产业是我国重点发展的战略性新兴产业，也是未来五年天津优化产业结构、构筑高端产业高地、实现可持续发展的重要推动力。新能源应用技术专业于2010年正式招生。我院新能源专业组群建设始于2005年。当时龙源电力集团有限公司与德国GIZ合作，推动我国风电培训中心建设，天津中德职业技术学院参与此项目建设，并派出专业教师团队赴德国接受风电技术培训，并作为培训师资参与项目实施。2006年开始，先后为在天津落户的世界四大风电企业的新员工进行了培训，得到了企业的高度认可。2011年，与中广核集团风能公司签订战略合作协议。同年，该企业斥资1600万，采购两套850kW风力发电机组和配套工具以及相关教学设备。2012年，新能源应用技术专业申报成为天津市示范校重点建设专业。2013年3月，我院新能源应用技术专业成为教育部首批25个国际化教学标准专业之一。2013年11月，新能源应用技术专业国际化办学标准项目开题。2013年12月，电气与能源学院修订新能源应用技术专业国际化办学标准，并提交天津市教委。2014年1月，电气与能源学院新能源应用技术专业国际化试点班正式开班。

自开设新能源应用技术专业以来，到目前为止，新能源应用技术专业已经有了两届毕业生。从来自英利、瑞能、京瓷等光伏企业反馈的信息来看，对我校培养的毕业生在技术、技能及岗位适应性等方面给予了充分的肯定，但也提出学生在实际工作经验方面存在不足。反思该专业的教学环节设计，现在恰恰缺少反映实际工程的实训系统及其项目设计，结合该专业人才培养定位于光伏产业的后端，即新能源应用领域，我们提出建设新能源分布式发电综合实训中心项目，该项目整合不同光伏材料发电系统、小功率风光互补发电及储能系统、光热系统、能耗检测分析系统和3kW智能小屋并网系统，初步架构了分布式发电形式并形成微网拓扑。

二、调研国内外新能源专业实训中心

对国外新能源领域实验实训中心进行了一系列调研。包括澳大利亚太阳能研究所、澳大利亚可再生能源中心、澳大利亚国立大学、新南威尔士大学、联邦科学与工业研究院、澳大利亚皇家墨尔本理工大学等国外同类院校。这些院校主要任务是投资有利于推动光伏、光热技术、太阳能建筑一体化技术革新的研发项目，降低利用太阳能成本。致力于技能开发、知识构建、积累经验，以及加强澳大利亚与国际太阳能研究领域的机构与产业专家的合作。国外的新能源实验实训中心较好的贴近实际工程，并将实际工程的内容与教学相融合。与此同时，开发了成熟的教学资源，包括岗位标准、教学课件、考评工具等。可使学生在上学期间就与实际工程紧密结合，并与该地区多个可再生能源企业建立密切的合作关系，为学生提供良好的就业机会提供了保障。

对国内新能源领域实验实训中心进行了一系调研。国内新能源领域知名学校或企业培训机构，包括华北电力大学，沈阳工业大学，酒泉职业技术学院，苏州龙源白鹭风电职业技术培训中心，中广核集团核电学院风电培训中心，歌美飒风电（天津）有限公司培训中心，天津英利新能源有限公司培训中心等。学校内的实训中心基本上还是处于模拟、仿真状态，没有将实际工程应用到实训中心建设上；而企业内的实训中心已是实际工程化，完全真实的实训环境。因此，实训中心与实际工程势必产生了较大的脱节。

经过对国内外新能源专业实训中心的调研，为了弥补学校实训中心现阶段存在的问题，文章提出了基于实际工程的新能源分布式发电综合实训中心的项目开发与系统设计。

三、项目开发与系统设计

图1 屋顶系统设计图

图2 屋顶系统3D效果图

本项实际工程坐落于我校E1-5层及屋顶。项目开发包括屋顶光伏建筑一体化系统，光热建筑一体化系统，风光互补系统，其他太阳能利用系统-光伏光热一体化系统及E1-5层总能量中央控制管理监控系统，初步形成了分布式发电形式并形成微网拓扑，图1所示为屋顶系统设计图，图2与图3所示为屋顶系统3D效果示意图。本系统设计的内容包括：系统的离网发电用来取代市电供照明及基本生活用电；可实现并网发电，风光互补发电；太阳能热利用系统用于E1-5层卫生间的全年热水供应和E1-501冬季地板采暖使用。最终整体系统可以支持工业中心5层的基本使用需求。同时，该实训系统是根据《太阳能建筑一体化》、《可再生能源技术》、《太阳能技术及应用》、《太阳能光伏发电技术》、《光伏发电系统集成》等相关专业课程实训教学的需求而设计的。组成了一套既能够应用于教学演示，又能应用于实际设计、安装、调试的太阳能建筑一体化系统。学生通过本系统开设的实训项目，可以熟练掌握太阳能建筑一体化系统的安装、调试、运行管理及维护；智能微网系统的调试、运行管理，完全真实的实际工程，为学生创造了良好的实训环境。

图3 总能量中央控制管理监控系统3D效果图（放置于E1-501）

本系统旨在培养能够从事太阳能建筑一体化、智能微网领域相关的工程设计、设备研制与开发、系统运行与控制、经营管理与维护等工作，在新能源发电、发热技术、智能接入技术、电网智能调度与控制技术、能耗计量与监测、计算机与网络技术等方面有所专长的高级技术人才，使学生具有较强的专业技能、工程实践能力和一定的创新精神。

本系统充分利用E1-501和E1-5层卫生间的资源。将实际发电系统作为该部分的照明用电，并留有学生实训空间；将实际太阳能热利用系统用于E1-5层卫生间的全年热水供应和E1-501冬季地板采暖使用，安装可控的季节调节阀精确控制，E1-501地面为透明地板，使学生的实训环境更加可视化。形成了由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型可再生能源发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以独立运行的真实系统。

四、系统的教学应用与科技创新导向

本系统在教学上既能让学生了解并掌握太阳能建筑一体化的结构、组成、工作原理以及其中每个单元的工作原理，又能让学生在这个基础上参与设备的动手操作及软件的设计和创新。同时，对于可再生能源组成的智能微网系统和分布式发电系统进行深入的学习与了解。通过对本系统的学习，了解分布式发电系统的优势，例如，各电站相互独立，用户由于可以自行控制与切换，不会发生大规模停电问题，所以安全可靠性比较高；分布式发电可以弥补电网安全稳定性方面的不足，在意外灾害发生时可继续供电，已成为集中供电方式不可缺少的重要补充；非常适合农村、牧区、山区、智能楼宇、事业单位、学校或商业小区的居民供电，可大大减小环保压力；分布式发电的输配电损耗很低，甚至没有，无需建配电站，可降低或避免附加的输配电成本，同时，土建和安装成本也很低。

同样，本系统也是二次开发、改进、优化的载体，为教学、科研提供了良好的平台。利用本系统可以研究电网的调峰性能，如何智能化控制区域电力的质量和性能等科研课题必将基于此系统进行研究，开发与设计。

结束语

总之，天津市高水平示范性高等职业院校建设项目新能源应用技术分项目建设已经开展和实施。新能源分布式发电综合实训中心的项目开发与系统设计是实训中心建设的重点内容，也是满足学生真实环境需求的重点导向。本实训中心的建设以提高学生的基本技能和综合能力为宗旨，以培养学生的实际工程实践能力为重点，遵循优秀高端技能型专门人才的培养规律，按照实际工程实践教育的需求和现代实际工程应用技能训练的基本要求来进行项目开发与系统设计。本实训中心作为海河教育园新能源应用技术专业共享实训资源之一，可面向兄弟院校相关专业提供资源共享，同时，也可为学院其他专业提供实训条件。可以承担省部级、国家级师资培训项目，承担能源领域的技能鉴定，承担教育部新能源教指委与相关委的会议以及国家技能大赛。

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编辑 郑晶

G642

A

2095-8528（2014）01-065-03

2014-04-20

姚吉（1966-），天津中德职业技术学院副教授，工信部行指委自动化专指委秘书长，天津市新能源协会委员。

张链（1983-），男，天津中德职业技术学院电气与能源学院讲师。