儲能系統(tǒng)綜合實訓設備解決方案

一、項目概述

儲能系統(tǒng)綜合實訓設備旨在構(gòu)建一個集儲能技術(shù)原理展示、設備操作實踐、系統(tǒng)集成調(diào)試與優(yōu)化于一體的教學科研平臺。該設備涵蓋多種主流儲能技術(shù)，如鋰電池儲能、鉛酸電池儲能、超級電容儲能等，通過模擬真實儲能場景，讓學生與科研人員深入學習儲能系統(tǒng)的充放電控制、能量管理、系統(tǒng)安全防護等技術(shù)，掌握儲能設備安裝、調(diào)試、維護及故障診斷方法，為培養(yǎng)適應儲能行業(yè)發(fā)展需求的專業(yè)技術(shù)人才提供實踐支撐，助力儲能領域科研項目的開展與技術(shù)創(chuàng)新。

二、實驗教學設計

（一）課程體系設置

開設儲能技術(shù)基礎、儲能電池化學原理、儲能系統(tǒng)設計與集成、儲能系統(tǒng)能量管理、儲能設備維護與故障診斷等課程。理論課程與實踐課程緊密結(jié)合，實踐課程占比不低于 60%，確保學生在掌握理論知識的同時，具備扎實的實踐操作能力。

（二）實踐項目設計

設置基礎實驗項目，如不同類型儲能電池的充放電特性測試、電池容量標定實驗；綜合實驗項目，如儲能系統(tǒng)與光伏發(fā)電系統(tǒng)的聯(lián)合運行實驗、儲能系統(tǒng)應急供電實驗；創(chuàng)新實驗項目，如基于人工智能算法的儲能系統(tǒng)能量優(yōu)化管理實驗、儲能系統(tǒng)虛擬仿真設計實驗等。以小組為單位開展實踐，培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作與創(chuàng)新能力。

（三）教學方法創(chuàng)新

采用理實一體化教學、案例教學與翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合的模式。利用虛擬仿真軟件進行儲能系統(tǒng)的虛擬搭建與調(diào)試，降低實驗成本與風險；引入國內(nèi)外儲能項目實際案例，分析項目中的技術(shù)難點與解決方案，使學生了解行業(yè)前沿動態(tài)。

三、系統(tǒng)功能

（一）多類型儲能展示功能

：可展示鋰電池、鉛酸電池、超級電容等多種儲能設備的工作原理與性能特點，支持不同儲能設備的單獨運行與組合運行模式，便于學生對比學習。

（二）充放電控制功能

具備精確的充放電控制模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)恒流充電、恒壓充電、恒功率放電等多種充放電模式，可設置充放電電流、電壓、時間等參數(shù)，并實時顯示充放電曲線與數(shù)據(jù)。

（三）能量管理功能

通過自動化立體倉庫、智能貨架、AGV 小車等設備，實現(xiàn)貨物的自動化存儲與搬運。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實時監(jiān)控貨物的位置、數(shù)量、狀態(tài)等信息，實現(xiàn)智能化的倉儲管理。

（四）實時監(jiān)測與保護功能

實時監(jiān)測儲能系統(tǒng)的電壓、電流、溫度、SOC（荷電狀態(tài)）、SOH（健康狀態(tài)）等關鍵參數(shù)，當出現(xiàn)過壓、過流、過熱、電池單體電壓不均衡等異常情況時，自動觸發(fā)保護機制，確保系統(tǒng)安全運行。

（五）數(shù)據(jù)采集與分析功能

采集儲能系統(tǒng)運行過程中的各類數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析軟件進行數(shù)據(jù)處理與分析，生成運行報表、性能評估報告等，為教學與科研提供數(shù)據(jù)支持。

四、系統(tǒng)組成

（一）儲能設備模塊

1．鋰電池組：磷酸鐵鋰電池組，額定電壓 48V，容量 200Ah，循環(huán)壽命≥3000 次，能量密度≥140Wh/kg，具備電池管理系統(tǒng)（BMS），可實時監(jiān)測電池單體電壓、溫度等參數(shù)。

2．鉛酸電池組：閥控式密封鉛酸電池組，額定電壓 48V，容量 150Ah，浮充壽命 5 - 8 年，支持快速充電，具備過充、過放保護功能。

3．超級電容組：額定電壓 48V，容量 10F，充放電速度快，循環(huán)壽命≥50 萬次，工作溫度范圍 - 40℃ - 65℃。

（二）充放電控制模塊

1．雙向 DC/DC 變換器：額定功率 5kW，輸入電壓范圍 36 - 60V，輸出電壓范圍 24 - 72V，轉(zhuǎn)換效率≥96%，支持四象限運行，具備軟啟動、過流、過壓、欠壓保護功能。

2．充放電控制器：可實現(xiàn)多種充放電模式切換，控制精度 ±1%，具備 RS485、CAN 等通信接口，可與上位機進行數(shù)據(jù)通信。

（三）能量管理系統(tǒng)（EMS）

1．主控單元：工業(yè)級控制器，采用 ARM 架構(gòu)，主頻 1.2GHz，內(nèi)存 1GB，具備豐富的通信接口，可實現(xiàn)與儲能設備、充放電控制模塊、電網(wǎng)等的數(shù)據(jù)交互與控制。

2．能量管理軟件：具備系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測、充放電策略制定、負荷預測、優(yōu)化調(diào)度等功能，支持圖形化界面操作，可實時顯示系統(tǒng)運行狀態(tài)與數(shù)據(jù)。

（四）監(jiān)測與保護模塊

1．傳感器組：包括電壓傳感器、電流傳感器、溫度傳感器、煙霧傳感器等，電壓傳感器測量精度 ±0.5%，電流傳感器測量精度 ±1%，溫度傳感器測量范圍 - 50℃ - 150℃，精度 ±1℃。

2．保護裝置：過壓保護、過流保護、短路保護、漏電保護等裝置，響應時間＜10ms，確保系統(tǒng)安全可靠運行。

（五）數(shù)據(jù)采集與分析模塊

1．數(shù)據(jù)采集器：支持多路模擬量、數(shù)字量采集，采樣頻率 100Hz，具備數(shù)據(jù)存儲功能，可存儲不少于 7 天的運行數(shù)據(jù)，支持 RS485、以太網(wǎng)等通信接口。

2．數(shù)據(jù)分析軟件：具備數(shù)據(jù)可視化、統(tǒng)計分析、故障診斷等功能，可生成各類圖表與報告，支持數(shù)據(jù)導出與共享。

五、系統(tǒng)實驗測試

（一）儲能設備單體測試

對鋰電池組、鉛酸電池組、超級電容組分別進行充放電特性測試、容量測試、循環(huán)壽命測試等，記錄充放電曲線、容量衰減等數(shù)據(jù)，評估儲能設備的性能。

（二）充放電控制模塊測試

測試雙向 DC/DC 變換器的轉(zhuǎn)換效率、動態(tài)響應性能，驗證充放電控制器在不同充放電模式下的控制精度與穩(wěn)定性，檢查保護功能是否正常。

（三）能量管理系統(tǒng)測試

模擬不同的電網(wǎng)工況與負載需求，測試 EMS 的充放電策略制定與優(yōu)化調(diào)度功能，驗證系統(tǒng)在峰谷電價模式下的運行效果，評估能量管理軟件的可靠性與易用性。

（四）系統(tǒng)集成測試

將儲能設備模塊、充放電控制模塊、能量管理系統(tǒng)、監(jiān)測與保護模塊、數(shù)據(jù)采集與分析模塊進行集成，模擬實際儲能系統(tǒng)運行場景，測試系統(tǒng)的整體性能與穩(wěn)定性，檢查各模塊之間的數(shù)據(jù)交互與協(xié)同工作能力，記錄系統(tǒng)運行過程中的關鍵指標。

（五）故障模擬與排除測試

人為設置過壓、過流、電池單體故障等常見故障，測試監(jiān)測與保護模塊的故障報警與保護功能，訓練學生進行故障診斷與排除，評估系統(tǒng)的安全性與可靠性。

六、系統(tǒng)實施與售后服務

（一）系統(tǒng)實施

根據(jù)高校的實際需求和場地條件，進行系統(tǒng)的安裝、調(diào)試和部署。為高校提供設備選型建議，確保硬件設施滿足系統(tǒng)運行要求。

（二）培訓服務

成立專業(yè)技術(shù)培訓隊伍，為高校教師和學生提供系統(tǒng)培訓。內(nèi)容包括系統(tǒng)的基本原理、操作使用方法、實驗項目開展流程、常見故障排除等，幫助師生快速掌握系統(tǒng)使用技巧。

（三）售后服務

提供自驗收交付之日起 2 年的免費維護服務。設立專門的服務熱線，及時響應高校的技術(shù)咨詢和問題反饋。一般性問題1小時內(nèi)反饋意見，8小時內(nèi)解決；復雜問題 3 個工作日內(nèi)給出解決方案。根據(jù)需要，提供遠程維護或上門服務，并在服務后進行回訪，確保高校滿意。