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智能电网控制中心

光伏电站

风电场

新能源电力实验系统智能电网和微电网

打造培养新能源和智能电网高端人才的整体解决方案

第三版

陆科思德教学器材发展(上海)有限公司

新能源发电

绿色美好生活的保证

用之不尽、可持续性、可实现性--绿色的未来

煤电、燃油发电和核能逐渐被可再生能源所取代。随着技术的发展，人类已经能够在不产生环境污染的前提下充分开发和利用太

阳能、风能、氢燃料和生物质能。为了能够更好地开发利用清洁能源，世界各国都在关注和研究如何培养该领域的高端人才。

太阳能前景一片光明•阿布扎比宣布将在Masdar投资约20亿美元制造薄膜光伏组件。

•额定输出功率达到25兆瓦的全美最大的太阳能发电厂正在硅谷

兴建。

•德国早已研制出发电量达到5000兆瓦的光伏设备，其发电量

相当于5台现代发电机组的发电能力。到2020年，光伏发电总

量将逐步达到4万兆瓦。

风能让未来更加洁净•预计到2030年，德国25%的电力将来自风力发电。

•一座3.0兆瓦的风电场每年可节约13,000桶原油或减少10,000吨二氧化碳排放量。

2Lucas-Nülle

新能源发电

智能电网-联网的电力工程实验室陆科思德新能源智能电网实验室能够完整模拟由（新能源）发电、变电、输电到用电等组成的智能电网系统。在实验室环境中就可

实现，例如将新能源发出的电能通过输电模块进行传输，再通过变压模块进行升压或降压，然后通过双母线分配给任意数量的用户

负载。此外，测量和保护设备的总线系统可以进行互联，并采用SCADA软件（教学版）进行信号的集中检测和控制。这样，在实验室

环境中就可轻松、安全的设计和研究智能电网系统。

燃料电池–长效储能元件•应用于零排放车辆

•广泛用作备用电源

•用于热电联产机组

3Lucas-Nülle

UniTrain 课程 SO4203-3ALucas-Nülle

光伏，一个光明的未来

当前，能源价格飞涨，民众环保意识不断增强，光伏作为传统发电方式的替代技术，吸引了越来越多的关注。借助光伏基础课

程，您不仅能够掌握太阳能电池的工作原理，还能通过直接或储能模式实现光伏系统工况的真实模拟。

教学内容•光伏电池的功能和工作原理

•光伏电池组特性记录

•光伏电池组的电流和电压与温度、辐照度和入射角的关系

•光伏电池的串联电路、并联电路和其它类型电路

•光伏电池的生产制造

•光伏电池的不同类型

•可充电光伏电池的设计

•光伏电站的分类

•使用可充电光伏电池设计离网发电系统

光伏发电（基础）

新能源发电

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多媒体课程有效提高实验教学效果

产品优势 •利用UniTrain-I多媒体课程及LabSoft交互式多媒体课程软件传授理论和实用技术知识

•大量使用图片、动画和3D演示

•内嵌所有必要的测量设备

•电脑实现测量数据的检验和审核

•实验报告输出

•系统运行电压为12V

•系统能够实现故障模拟

UniTrain 课程 SO4203-3A Lucas-Nülle

新能源发电

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Lucas-Nülle

光伏发电（高级）

新能源发电

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EPH 2Lucas-Nülle

基于真实工业元件的项目教学

教学内容研究光伏电池组

•测试光伏电池组的最佳排列方式

•记录光伏电池组的特性

•研究光伏电池组对局部阴影的反应

•研究旁路二极管的工作过程

•光伏电池组的接线方式

光伏系统安装（脱网运行）

•安装光伏系统

•设计和调试供电模式下的脱网光伏系统

•设计和调试储能模式下的脱网光伏系统

•设计与调试发出230V交流电的脱网光伏系统

光伏系统安装（并网运行）

•安装和调试并网输电光伏系统

•测量光伏系统产生的电能

•确定并网逆变器的效率

•研究光伏系统对于主网故障的响应

该实验教学系统能够逼真模拟太阳光照射路径。借助模拟器实验可在没有阳光的实验室内进行。多媒体课程可以实现测量数据的

检验和审核，并实时输出实验报告。光伏技术实验系统通过项目教学方式传授给学生理论和技术知识、实践技能，培养学生解决

实际问题的能力。

光伏（高级）实验平台EPH 2

新能源发电

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光伏发电（高级）

EPH 2 Lucas-Nülle

给您的实验室带来些许阳光

LabSoft交互式多媒体课程软件•采用多媒体课程分步讲解实验

•运用浅显易懂的图片动画解释抽象物理原理

•使用测验和评估工具对学习进度进行测试

•通过个人电脑对测量数据进行评估

•课程软件内嵌所有必需测量工具，测量过程可通过课程软件

直接进行

带有太阳照射路径模拟器的光伏电池组•太阳光线入射角度可多方面调节，实现位置（维度）、日期

和时间变化的模拟

•光伏电池组的倾角可以调节

• 10瓦多晶光伏电池组

• 500瓦卤素灯泡，光照强度可调

•逼真模拟太阳照射路径

新能源发电

8

EPH 2Lucas-Nülle

太阳能模拟器•三台独立的太阳能模拟器允许在没有阳光的条件下进行实验

•每台模拟器的光强度可调

•太阳能模拟器可串联或并联

•旁路二极管用于接通电路

• 120瓦功率

工业元件•光伏充电控制器

•脱网逆变器

•并网逆变器

• 500瓦卤素灯泡，光照强度可调

•工业元件的工作特性研究

产品优势 • LabSoft交互式多媒体课程软件传授理论和技术知识

•采用工业元件

•用真实的光伏发电组件或太阳能模拟器灵活开展实验教学

•通过个人电脑实现测量数据的检验和审核

•能够作为发电端接入陆科思德智能电网教学系统

新能源发电

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光伏发电（专业）

光伏并网发电

教学内容光伏电池组实验

•逐年逐日进行光伏电池组响应记录

•光伏电池最佳排列方式测试（提高输出功率）

•光伏电池组特性记录

光伏并网发电系统配置

•光伏发电系统发电功率测量

•光伏逆变器限功率控制（降负荷）

•电网逆变器的效能实验

•电网逆变器的控制响应、MPP跟踪

•使用太阳路径模拟器进行特性记录

•光伏系统对于主电网断电的响应

•光伏系统的经济效益

地区电网的电压控制

•地区电网变压器

•光伏逆变器限功率控制（降负荷）

•地区电网电压自动控制

• SCADA运行和监控

光伏并网发电系统就是光伏电池组产生的的直流电经过并网逆变器转换成符合市电电网的交流电之后直接并入公共电网。为了保

证电网的稳定性，广泛采用了降负荷和可控变压器技术。配备的多媒体课程软件以及SCADA软件在传授理论知识的同时，更培养

学生面向工程实践的解决问题能力。

新能源发电

EPH 3Lucas-Nülle

并网光伏实验平台 EPH 3

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新能源发电

产品优势 •太阳能模拟器

•并网光伏发电系统降负荷控制

•三相馈入电网

•使用SCADA进行系统运行和监控

•采用工业元件

•无功功率控制实验

• LabSoft交互式多媒体课程软件传授理论和技术知识

•用真实的光伏发电组件或太阳能模拟器灵活开展实验教学

运用SCADA进行光伏逆变器降负荷控制

可用SCADA控制的工业光伏逆变器

可进行阴影仿真的太阳能模拟器

可设置任意时间（如一周）内的光照强度变化

使用太阳能模拟器进行光照仿真

11EPH 3 Lucas-Nülle

Lucas-Nülle

风力发电

新能源发电

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双馈风力发电（DFIG）

产品优势 •了解现代风力发电场的设计和运行过程

•研究“从风力到传动轴”的物理原理

•了解不同风力发电场的设计方案

•配置和运行双馈异步风力发电机

•在不同风况及可调输出电压和频率下运行发电机

•确定不同风况下的最佳工作点

•双馈风力发电机对于主电网故障的响应（故障穿越）

EWG 1Lucas-Nülle

该实验系统用于研究使用双馈感应发电机的现代风力发电场。系统采用伺服电机实验台配合“WindSim”软件来逼真模拟风况。实验过

程主要在与硬件连接的电脑上进行，实验操作便捷，教学内容完全可视化。除辅助实验过程和评价测量数据外，LabSoft互动课程软

件还可以用于理论知识的讲授。

“双馈风力发电”实验平台 EWG 1

新能源发电

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风机并网实验

风机无功功率控制

风力发电

EWG 1 Lucas-Nülle

给实验室吹来一股清新的风

LabSoft交互式多媒体课程软件•采用多媒体课程分步讲解实验

•运用浅显易懂的图片动画解释抽象物理原理

•使用测验和评估工具对学习进度进行测试

•通过个人电脑对测量数据进行评估

•下列虚拟仪表可直接从配套课程软件中调用：控制中心、DFIG控制、并网单元、功率控制、状态控制、速度控制、故障穿越

（FRT）监视器、向量视图、示波器和其它测量仪表

新能源发电

风况模拟器风力和螺旋桨几何形状是风力发电场发电机运行的基本要素。

实验室中则通过伺服电机实验台配合“WindSim”软件来完成这

项工作。该系统可以在实验室环境下准确模拟风力发电场的真

实工作条件。

•逼真模拟风况和螺旋桨几何形状

•转速和转矩与风速和桨距角自动匹配

•可设定风速随时间变化曲线

•独立可调的桨距角和风速

•记录机械和电气变量

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EWG 1Lucas-Nülle

带控制单元的双馈感应发电机•控制单元包括两台受控逆变器

•发电机的次同步和超同步状态控制

•发电机并网用集成电源开关

•自动控制有功功率、视在功率、频率和电压

•手动并网和自动并网

•测量和显示各种系统变量

•“故障穿越”实验

产品优势 •运用LabSoft交互式多媒体课程软件传授理论和实用技术知识

•利用伺服电机实验台精确真实模拟风能和风力发电机的机械原理

•双馈感应发电机控制系统能够轻松实现实验教学内容的可视化和用户友好操作

•“故障穿越”展现技术前沿

•能够作为发电端接入陆科思德智能电网实验系统

“双馈风力发动机的控制单元”

故障穿越

“双馈感应发电机”

新能源发电

“故障穿越模拟器”

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分布式风力发电

分布式供电

教学内容 •了解现代风力发电场的设计和运行

•研究“从风力到传动轴”的物理原理

•了解不同风力发电场的设计方案

•设计和调试分布式风力发电系统

•储能模式下风机在不同风况下的运行状态

•储能

•设计和调试产生230V交流电的脱网运行系统

•借助风力和光伏系统研究混合分布式自主供电系统

近年来各地兴建了很多5千瓦级的小型风力发电场来实现分布式供电。这些小型风力发电场输出直流电。发出的电能可以通过充电

控制器储存在电池组中。逆变器产生交流电压，从而向电网用户供电。陆科思德分布式风力发电实验系统采用永磁直驱发电机，

系统中的伺服电机实验台配合“WindSim”软件能够真实模拟风能和风力发电机的机械原理。

EWG 2 Lucas-Nülle

分布式风力发电实验平台EWG 2

新能源发电

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EWG 2 Lucas-Nülle

可靠高效的实验系统

产品优势 •运用LabSoft交互式多媒体课程软件传授理论和实用技术知识

•伺服电机实验台真实模拟风能和风力发电机的机械原理

•发电机实验系统的工作特性和运行过程与真实设备完全相同

•小型风力发电机可安装在室外真实运行发电

LabSoft交互式多媒体课程软件•采用多媒体课程分步讲解实验

•运用浅显易懂的图片动画解释抽象物理原理

•使用测验和评估工具对学习进度进行测试

•通过个人电脑对测量数据进行评估

•课程软件内嵌所有必需测量工具，测量过程可通过课程软件

直接进行

同步发电机•伺服电机实验台精确真实模拟风能和风力发电机的机械原理

•实验系统中的发电机的工作特性和运行过程与真实设备完全

相同

•小型风力发电机适合室外运行

新能源发电

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燃料电池技术

燃料电池设计和工作原理

教学内容•燃料电池功能和工作原理

•记录燃料电池的特性

•了解电解反应的电化学过程(法拉第（Faraday）第一定律

和法拉第第二定律)

•燃料电池的串联和并联

•燃料电池的功率特性

•电解槽的功能和工作原理

•记录电解槽的伏安特性

•确定电解槽的法拉第效率因数和能效因数

可再生能源早已被认为是21世纪能源危机的重要应对方案。氢燃料电池是该解决方案的重要组成部分。作为一项传统发电方式的

替代技术，氢燃料电池可广泛应用于未来的能源系统中，利用可再生的氢产生清洁能源。

UniTrain课程SO4203-3C Lucas-Nülle

新能源发电

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多媒体课程有效提高实验教学效果

产品优势 •运用LabSoft交互式多媒体课程软件传授理论和实用技术知识

•集成装置，带有PEM双燃料电池和PEM电解槽，包括气体储存元件

•氢气的安全处理

•一体式电解槽用2V/2.5A电源

•负载可选（电灯、电机）

•基于可变负载进行特性记录

UniTrain课程SO4203-3CLucas-Nülle

新能源发电

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智能电网

Lucas-Nülle

智能电网

为未来提供理想装备:电力工程实验室内的智能电网

在未来，新技术将更好地武装供电网络，以满足新时代的需求。网络管理更为灵活，并可为再生能源与常规发电的兼容做出更大贡

献。不同性质和数量的分布式发电系统则要求采用新方法管理电网，即所谓的智能网络或“智能电网”:

• 改善用电需求和发电量之间的协调调度

• 现代信息技术的应用（如互联网、传感器、控制器及无线传输设备）

• 智能测量–数字电表测量电网终端的功耗

• 家庭用电错开负载高峰期

• 家用电器灵活使用（如洗衣机等）避开负载高峰期

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Lucas-Nülle

智能电网

智能测量仪表:

• 智能测量仪表能实施各种控制，能够通过各种接口（例如

LAN,RS485,USB）进行通信

• 利用智能仪表和大功率开关测量和控制所有相关变量

• SCADA网络兼容性:通过网络上的任何个人电脑显示和控制测

量结果与状态

智能电网中的SCADA软件:

• 执行、控制和分析复杂的智能电网（智能电网）

• 适用于教学实验的SCADA软件

• SCADA可编程逻辑控制器:集成PLC软件（IEC 61131）• SCADA记录仪:记录、显示、评价和输出给定时间内的记录值

• SCADA设计器: 在用户界面用符号显示Lucas-Nülle电力工程

实验室的所有设备

• SCADA浏览器:通过各台网络计算机显示和控制测量结果及状

态

• SCADA网络:客户端/服务器设计允许多台（学生）电脑同时

实现远程接入智能电网系统

• SCADA控制面板设计师:设计您自己的控制面板

将可再生能源发电并入智能电网:

• 光伏

• 风能

• 利用抽水蓄能电站储存电能

• 常规发电

• 输电和配电

• 能源管理

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Lucas-Nülle

智能电网

智能电网

联网的电力工程实验室

智能电网实验系统涵盖发电、输电和电能管理及保护技术，同时借助智能电网控制中心工位系统可进行必要的开关动作，并测量所

有相关值。这样，就使得在实验室内研究可再生能源发电的影响成为可能。可以模拟如下各种情形:

• 在有多余风能时对电动汽车进行充电

• 抽水蓄能电站储存多余电能

• 断开用户以减少峰值负载

• 利用抽水蓄能电补偿电能供应不足

SCADA允许通过任何工位监视或控制整个系统

光伏 抽水储能电站 风力发电场

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Lucas-Nülle

智能电网

智能电网控制中心

能源管理

发电 输电 继电保护 配电 用电

SCADA控制中心电能管理

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智能电网

智能电网实验平台可选配置包括:

•光伏发电(专业)实验平(EPH3)•双馈风力发电实验平台(EWG1)•抽水储能实验平台(EUG3)•变电实验平台(EUT)•输电实验平台(EUL)•输电线路保护实验平台(ELP)•高压直流输电(HVDC)实验平台

(EDC1)•发电机控制实验平台(EUG)

智能电网

该实验系统时实验室智能电网的核心。除发电、输电和配电之外，SCADA记录各种有关值，并控制开关动作。开关动作控制过程可

通过人工操作或利用SCADA中的PLC模块编程系统自动操作实现。能源管理主题包括切换电能用户，以降低最大负载及无功负载，

从而减少输电线路损耗。异步电机可采用发伺服电机实验台动态加载，以模拟整个主电网负载随时间的变化过程。所述负载变化被

智能电网控制中心记录下来，适时采取合适的补救措施，保持电网稳定运行。

“智能电网：发电、配电、输电和能源管理”实验平台ESG1

教学内容 •三相母线系统

•研究三相输电线路

•确定线路的时间过电流保护

•复合负载、计量用电量和检测最大负载

•人工和自动无功功率补偿

•负载管理–需求侧管理

•设计和配置230V交流电的脱网运行系统

•发电和用电的智能控制

智能电网-控制中心-能源管理

ESG 1 Lucas-Nülle

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智能电网

微电网实验平台可选补充配置:

•光伏发电(专业)实验平(EPH3)•双馈风力发电实验平台(EWG1)•抽水储能实验平台(EUG3)•动态负载实验平台(EUC2)

微电网

微电网并网运行

“微电网孤网运行”实验平台EMG2

教学内容•孤立微电网中多个发电机的联合控制

•并网模式下多个发电机的控制

•孤立微电网能源需求和发电容量的协调

•现代信息技术的应用（网络传感器/执行器，PLC控制和

SCADA系统的运行环境）

•“缓冲母线”的“智能测量”实现电网子网络孤网运行

•手动控制

•电压控制

•频率控制

•转矩控制

•功率因数（cosφ）控制

•下垂控制

微电网在智能电网未来的发展中将扮演着越来越突出的角色。

当孤网运行电网并入智能电网时，它就被视为是微电网。该电网有三种运行模式：并网、孤网和双模式。微电网具有以下优势：

EMG 2 Lucas-Nülle

•降低输电和变电损耗

•降低对于大型供电企业的依赖性（公共设施）

•智能电网做为备用电网

•借助SCADA系统实现供电和用电智能控制

•可再生能源发电

•优化电能的质量、可靠性和可持续性

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智能电网

智能电网补充实验系统可以任意组合、单独使用或配合“智能电网”实验ESG1使用，从而能够对智能电网进行广泛深入的研究。

“智能电网ESG 1补充设备:智能电网中的发电机”实验平台

教学内容双馈风力发电, EWG 1•在变化的风速条件下运行发电机，进行输出电压和频率

控制

•确定变化风速条件下的最佳工作点

光伏并网发电, EPH 3•设计和调试光伏并网发电系统

•测量光伏系统发出的电能

•确定并网逆变器的效能

•地区电网的电压控制

同步发电机, EUG•发电机控制与同步

•同步电路的手动运行

•自动功率修正

•自动功率因数修正

智能电网-微电网

智能电网中的发电机

ESG 1 补充Lucas-Nülle

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智能电网

抽水蓄能电站

“智能电网补充ESG 1:抽水蓄能发电站EUG 3”实验平台

教学内容 •抽水蓄能电站工作原理

•同步发电机的启动与同步

•发电机或电动机模式下的功率人工控制

•半自动有功功率和无功功率控制

•智能电网中的抽水蓄能电站

•全自动补偿外部测量的有功功率和无功功率

•通过SCADA进行开环和闭环控制系统

抽水蓄能电站利用蓄水将电能转换成势能，根据用电需求再重新将水的势能转换为电能馈入电网。随着可再生能源发电量的不断增

加，抽水储能电站作为储能系统已经成为智能电网不可缺少的组成部分。抽水蓄能电站实验系统可接入智能电网进行实验操作。

ESG 1 补充 Lucas-Nülle

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更多详细信息请查阅电力工程产品目录

编号:

K-E2

-1155

-GB

新能源电力-

10/1

5-G

B

（中国印刷）

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