储能系统综合实训设备解决方案

储能系统综合实训设备解决方案

一、项目概述

储能系统综合实训设备旨在构建一个集储能技术原理展示、设备操作实践、系统集成调试与优化于一体的教学科研平台。该设备涵盖多种主流储能技术，如锂电池储能、铅酸电池储能、超级电容储能等，通过模拟真实储能场景，让学生与科研人员深入学习储能系统的充放电控制、能量管理、系统安全防护等技术，掌握储能设备安装、调试、维护及故障诊断方法，为培养适应储能行业发展需求的专业技术人才提供实践支撑，助力储能领域科研项目的开展与技术创新。

二、实验教学设计

（一）课程体系设置

开设储能技术基础、储能电池化学原理、储能系统设计与集成、储能系统能量管理、储能设备维护与故障诊断等课程。理论课程与实践课程紧密结合，实践课程占比不低于 60%，确保学生在掌握理论知识的同时，具备扎实的实践操作能力。

（二）实践项目设计

设置基础实验项目，如不同类型储能电池的充放电特性测试、电池容量标定实验；综合实验项目，如储能系统与光伏发电系统的联合运行实验、储能系统应急供电实验；创新实验项目，如基于人工智能算法的储能系统能量优化管理实验、储能系统虚拟仿真设计实验等。以小组为单位开展实践，培养学生的团队协作与创新能力。

（三）教学方法创新

采用理实一体化教学、案例教学与翻转课堂相结合的模式。利用虚拟仿真软件进行储能系统的虚拟搭建与调试，降低实验成本与风险；引入国内外储能项目实际案例，分析项目中的技术难点与解决方案，使学生了解行业前沿动态。

三、系统功能

（一）多类型储能展示功能

：可展示锂电池、铅酸电池、超级电容等多种储能设备的工作原理与性能特点，支持不同储能设备的单独运行与组合运行模式，便于学生对比学习。

（二）充放电控制功能

具备精确的充放电控制模块，能够实现恒流充电、恒压充电、恒功率放电等多种充放电模式，可设置充放电电流、电压、时间等参数，并实时显示充放电曲线与数据。

（三）能量管理功能

通过自动化立体仓库、智能货架、AGV 小车等设备，实现货物的自动化存储与搬运。利用物联网技术，实时监控货物的位置、数量、状态等信息，实现智能化的仓储管理。

（四）实时监测与保护功能

实时监测储能系统的电压、电流、温度、SOC（荷电状态）、SOH（健康状态）等关键参数，当出现过压、过流、过热、电池单体电压不均衡等异常情况时，自动触发保护机制，确保系统安全运行。

（五）数据采集与分析功能

采集储能系统运行过程中的各类数据，通过数据分析软件进行数据处理与分析，生成运行报表、性能评估报告等，为教学与科研提供数据支持。

四、系统组成

（一）储能设备模块

1．锂电池组：磷酸铁锂电池组，额定电压 48V，容量 200Ah，循环寿命≥3000 次，能量密度≥140Wh/kg，具备电池管理系统（BMS），可实时监测电池单体电压、温度等参数。

2．铅酸电池组：阀控式密封铅酸电池组，额定电压 48V，容量 150Ah，浮充寿命 5 - 8 年，支持快速充电，具备过充、过放保护功能。

3．超级电容组：额定电压 48V，容量 10F，充放电速度快，循环寿命≥50 万次，工作温度范围 - 40℃ - 65℃。

（二）充放电控制模块

1．双向 DC/DC 变换器：额定功率 5kW，输入电压范围 36 - 60V，输出电压范围 24 - 72V，转换效率≥96%，支持四象限运行，具备软启动、过流、过压、欠压保护功能。

2．充放电控制器：可实现多种充放电模式切换，控制精度 ±1%，具备 RS485、CAN 等通信接口，可与上位机进行数据通信。

（三）能量管理系统（EMS）

1．主控单元：工业级控制器，采用 ARM 架构，主频 1.2GHz，内存 1GB，具备丰富的通信接口，可实现与储能设备、充放电控制模块、电网等的数据交互与控制。

2．能量管理软件：具备系统状态监测、充放电策略制定、负荷预测、优化调度等功能，支持图形化界面操作，可实时显示系统运行状态与数据。

（四）监测与保护模块

1．传感器组：包括电压传感器、电流传感器、温度传感器、烟雾传感器等，电压传感器测量精度 ±0.5%，电流传感器测量精度 ±1%，温度传感器测量范围 - 50℃ - 150℃，精度 ±1℃。

2．保护装置：过压保护、过流保护、短路保护、漏电保护等装置，响应时间＜10ms，确保系统安全可靠运行。

（五）数据采集与分析模块

1．数据采集器：支持多路模拟量、数字量采集，采样频率 100Hz，具备数据存储功能，可存储不少于 7 天的运行数据，支持 RS485、以太网等通信接口。

2．数据分析软件：具备数据可视化、统计分析、故障诊断等功能，可生成各类图表与报告，支持数据导出与共享。

五、系统实验测试

（一）储能设备单体测试

对锂电池组、铅酸电池组、超级电容组分别进行充放电特性测试、容量测试、循环寿命测试等，记录充放电曲线、容量衰减等数据，评估储能设备的性能。

（二）充放电控制模块测试

测试双向 DC/DC 变换器的转换效率、动态响应性能，验证充放电控制器在不同充放电模式下的控制精度与稳定性，检查保护功能是否正常。

（三）能量管理系统测试

模拟不同的电网工况与负载需求，测试 EMS 的充放电策略制定与优化调度功能，验证系统在峰谷电价模式下的运行效果，评估能量管理软件的可靠性与易用性。

（四）系统集成测试

将储能设备模块、充放电控制模块、能量管理系统、监测与保护模块、数据采集与分析模块进行集成，模拟实际储能系统运行场景，测试系统的整体性能与稳定性，检查各模块之间的数据交互与协同工作能力，记录系统运行过程中的关键指标。

（五）故障模拟与排除测试

人为设置过压、过流、电池单体故障等常见故障，测试监测与保护模块的故障报警与保护功能，训练学生进行故障诊断与排除，评估系统的安全性与可靠性。

六、系统实施与售后服务

（一）系统实施

根据高校的实际需求和场地条件，进行系统的安装、调试和部署。为高校提供设备选型建议，确保硬件设施满足系统运行要求。

（二）培训服务

成立专业技术培训队伍，为高校教师和学生提供系统培训。内容包括系统的基本原理、操作使用方法、实验项目开展流程、常见故障排除等，帮助师生快速掌握系统使用技巧。

（三）售后服务

提供自验收交付之日起 2 年的免费维护服务。设立专门的服务热线，及时响应高校的技术咨询和问题反馈。一般性问题1小时内反馈意见，8小时内解决；复杂问题 3 个工作日内给出解决方案。根据需要，提供远程维护或上门服务，并在服务后进行回访，确保高校满意。