2025年6月4日,国家能源局印发关于组织开展新型电力系统建设第一批试点工作的通知,先期围绕构网型技术、系统友好型新能源电站、大规模高比例新能源外送等七个方向开展试点,并重点聚焦西北地区沙戈荒基地的开发外送需求。当新能源从“适应电网”转向“支撑电网”,变流器控制策略成为必修课,但院校难以配备真实并网系统供学生实操。北京欧倍尔大型沙戈荒风光基地并网与主动支撑虚拟仿真实验正是这套让绿电稳得住的数字化电网稳定器。
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一、核心功能:从基地认知到主动支撑的四大模块
模块一是沙戈荒风光储新能源基地及变流装备认知实验,形象化呈现我国风能、太阳能资源分布与高压输电建设情况,以及各地主要交直流外送线路;在三维虚拟场景中还原基地结构布局,包含主控室、光伏与风机阵列、储能等区域,学员可根据所配置的风机与光伏容量进行储能基地建设。模块二是风光储变流装备控制策略认知与设计实验,通过交互方式学习功率控制、电流控制、锁相控制、坐标变换、调制信号生成等控制环节的基本原理,并以拖拽放置与连线的方式完成风机机侧变流器、风机网侧变流器、光伏网侧变流器与储能单元网侧变流器的控制器设计。模块三是控制基础实验,学员实时修改参数、设置不同有功与无功参考值,观测变换器输出功率变化,掌握定功率控制特性。模块四是主动支撑拓展实验,以直驱风电机组为例,开展电网有功扰动下的频率主动支撑与故障下的暂态主动支撑,对称故障可选择无功或有功支撑策略,不对称故障还需选择负序支撑策略。
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二、教学应用场景:新能源与电气专业的沉浸式并网实训
在新能源科学与工程、电气工程及其自动化等专业教学中,软件把抽象的变流器控制转化为可操作的实验。学员可在虚拟基地中观察风机阵列的防沙固沙设计、光伏板下的生态修复植被与储能集装箱布局,通过动态沙盘理解特高压直流线路如何跨越数千公里将绿电送至中东部负荷中心,深刻体会新能源与生态治理的融合发展模式。软件还构建了涵盖沙尘暴、高温差、电网故障等多类极端工况的测试环境:设置高沙尘浓度可观察光伏组件输出功率的骤降幅度,进而调整清扫机器人巡检频率;模拟大幅昼夜温差时,系统实时显示储能电池荷电状态波动曲线,引导学员优化热管理策略。每个实验环节配有评分系统,实时评估参数设置正确性与响应规范度,操作不符合并网导则即时提示纠正。
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三、核心价值:安全可控、原理可视、考核闭环
其一,安全可控。把高电压、远距离、不可逆的并网实训转化为可反复演练的虚拟操作,彻底规避真实并网试验的设备与人身风险。其二,原理可视。功率控制环路与电流控制环路以可视化建模展示,学生调节控制参数即可实时观察有功功率响应、无功功率支撑与低电压穿越等主动支撑行为;当电流环比例积分参数设置过大时,系统立即触发谐波振荡预警并推送参数整定方法与典型案例。其三,考核闭环。多种电网工况与故障场景配合量化评分,为院校的工程能力评价提供数据支撑。其四,体系协同。软件可与储能电池综合设计、光伏发电、风力发电等模块组合,支撑完整的新型电力系统实训体系,帮助院校对接新能源并网产业的人才需求。
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让西部绿电的每一次并网,都有懂主动支撑的人才护航。北京欧倍尔大型沙戈荒风光基地并网与主动支撑虚拟仿真实验正以真实基地原型与可视化控制策略,为新型电力系统输送后备力量。
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