绿色校园成超大实验室——绿色校园能量转换、收集与EMS虚仿实验

一、前言

在“双碳”目标的战略牵引下，绿色校园正被赋予全新的内涵与使命。绿色校园不仅是以分布式新能源、光储直柔、中水回用、固废资源化、负碳景观为技术支点，形成“源-网-荷-储-碳”一体化的小城镇级示范，而更是一个城市规模的“活体实验室”，让能源、环境、大数据、行为经济学等学科在真实场景里交叉验证，实现科研范式从“论文驱动”到“场景驱动”的转向。

在此背景下，北京象新力研发了“绿色校园能量转换、收集与EMS管理系统虚拟仿真实验软件”。该软件依托绿色能源系统，以“互联网+教育”为手段，开展涉及物理、能源电力及信息化交叉学科的综合性、探究性物理实验，打破专业壁垒。

二、软件介绍

本项目顺应人才发展需求，主动对接能源互联网带来的革命性变化和人才培养新需求，以绿色校园为切入口，能量的收集与转化为手段，突出物理概念和物理原理。通过理论教学与虚拟仿真实验相结合，既丰富了《太阳能发电技术》和《综合设计性实验》等相关课程的教学内容，又把科学问题和工程实践相结合，对培养具有电力工程技术和实践的应用型物理人才，满足国家对能源电力人才的需求，以及提升学生的创新能力等方面具有重要作用。

学生可开展涉及风电、光电、空气能及储能在内的不同学科、不同专业、不同层次的实验项目。如风电、光电能量转化基础性实验，空气能收集和储能的综合性实验，以及EMS管理系统优化的探究性实验。

三、实验内容

1、风电转化实验

进入“风电转化实验”模块，学生可以学习风力发电机的原理，可在三维场景中学习风机的内部结构，研究不同风速下风机的输出功率以及组装风力发电机的实操训练和风力发电系统的设计等；

2、光电转化实验

进入“光电转化实验”模块，学生可以学习太阳能电池发电的原理，搭建光伏发电系统、智慧路灯和光电一体化充电站的实操训练，以及研究不同环境、不同倾角对光伏系统输出功率的影响等；

3、热能储能实验

进入“热能储能实验”模块，学生可以学习空气源热泵工作原理、热泵系统设计运行实操训练；储能电池充放电原理，充放电实验和相关知识点的考核等；

4、能量优化设计

进入“能量优化设计”模块，学生在前面三个模块的学习基础之上，自行设计一套基于风光热储的能量转化、收集和EMS管理系统。通过优化调节参数，对整个校园能量系统进行经济效益分析，查看各类能源收益情况及节能减排指标和碳汇指标等。

五、支撑课程

本产品可广泛应用于本科和高职类院校的实训和课程教学，主要针对电气工程及其自动化相关、新能源科学与工程、分布式发电与微电网技术及其相关专业领域，可匹配太阳能发电技术、综合设计性实验、新能源发电技术、综合设计性物理实验、智能微电网技术与应用等课程。