数字孪生技术落地教学：上益风力发电实验装置入驻江苏海洋大学

2025年6月，上海上益教育设备制造有限公司研发的风力发电教学实验装置在江苏海洋大学正式投用。该设备集成七大核心模块，从发电单元到智能控制系统，全面复刻真实风电场运行环境。其搭载的数字孪生技术专利，能够实现操作状态实时监护与风险提前预警，教学领域实现风电高危操作的零风险训练。

教育装备升级：从高原风场到高校实验室的技术迁移

在江苏海洋大学工程训练中心，新投用的教学装置正展现出多维教学价值。该系统可实时完成风速测量、转速检测、功率输出分析等操作，使学生直观理解风机运行原理。教师通过控制台设置不同风速参数，学生团队合作优化发电效率，这种场景化教学模式极大提升了学习效率。

这套装置的投用恰逢我国风电产业重大突破。2024年12月，位于福建福清的海上风电研究与试验检测基地正式投运全球最大风电整机传动链试验平台。该平台驱动功率高达25兆瓦，可模拟18级大风环境，为30兆瓦级风电机组提供测试条件。“产业进步需要人才支撑”，江苏海洋大学能源工程系负责人在验收报告中指出，“上益的教学设备将风电系统分解为七大可操作模块，使学生从部件认知到系统集成建立完整知识体系，这正是产教融合的最佳实践”。

技术内核：数字孪生构建安全实训新范式

上海上益此次交付的风力发电教学实验装置，其核心竞争力在于工业级数字孪生技术的应用。该技术通过三大创新重构教学安全边界：实时映射：传感器网络采集学生操作数据，构建高精度虚拟模型，预判风险轨迹；智能防护：检测到短路等异常时，0.1秒内触发软载止保护，避免元器件损毁；自救引导：控制界面自动推送标准化急救程序，如“断电操作五步法”。

这些技术创新与云南富源西风电场的实践同源。该风电场通过“数字孪生+超算”系统，实现了螺栓级设备监测——工作人员甚至可根据颜色和数据直观看到每个螺栓的实时情况，判断是否超出上下限值。而上益教育将这一工业级技术进行教学化适配，使学员在安全环境中掌握风电运维核心技能。

更值得关注的是其Zigbee无线监控模块。该系统基于IEEE802.15.4标准无线协议，可将电流、电压等关键参数实时传输至教师端，使教师能够同时对多组实验数据进行监控分析。这种设计大幅提升了实验教学的效率和安全性，呼应了西安热工研究院2025年6月发布的风电变桨系统全生命周期测试专利中的监测理念。

七大模块重塑能源人才培养路径

这套装置的独特价值在于将复杂的风电技术分解为七大功能单元，构建起完整教学闭环：

发电单元：永磁同步发电机配合碳纤维复合叶片，启动风速仅需3.58m/s；

监测系统：集成风速传感器、温度传感器与转速检测装置，实时采集环境数据；

智能控制：采用32位数字化DSP技术，对蓄电池充放电进行全智能化管理；

能量转换：DC-AC电源模块提供110V/220V纯正弦波交流电能输出；

可视化界面：通过液晶显示屏实时显示风机电压、电流、功率等12项参数。

这种模块化设计使学生能够从系统层面理解风电技术。江苏海洋大学的教学实践表明，通过该装置培训的学生，在新能源企业实习期间展现出更强的系统调优能力。这种培养效果与索辰科技2025年1月推出的生成式数字孪生基地理念一致——通过物理AI技术让设备自主适应环境变化，提升系统智能化管理水平。

行业联动：教育装备与产业升级同频共振

江苏海洋大学项目的落地，恰逢风电行业数字孪生应用的爆发期。2024年11月，国家电投启动 “基于数字孪生技术的风机仿真实训系统”招标，要求系统能针对风电场的监控系统、风力发电机组、电气设备的各种现象，经仿真数学模型运算，通过培训终端呈现出和实际现场一样的风电机组起停、故障等各类工况。

这种产业需求与教学设备的技术同源性日益凸显。西门子歌美飒(Siemens Gamesa)利用NVIDIA数字孪生平台，将风电场的流体动力学模拟速度提升4000倍，优化电厂布局后发电量提高20%。而上益教育的教学装置通过简化工业级算法，使学生在校内即可掌握产业前沿技术逻辑。

更深远的变革在于人才培养标准的统一。山东大学赵浩然教授团队开发的 “风电机组数字孪生系统” 曾获2022年日内瓦国际发明展银奖，该系统能实现机组精细化数字映射，辅助进行运行状态监测与分析。而上益教育将类似技术植入教学设备，使院校人才培养与产业技术应用实现无缝衔接。

上海上益教育通过七大模块的教学装置，为风电人才培养铺设了从认知到创新的完整路径。随着国家电投等企业加速推进数字孪生实训系统建设，这类融合产业前沿技术的教学装备，正在成为填补新能源103万人才缺口的关键载体——在这里，每一次叶片角度的调整，都在为碳中和时代培育新的技术基因。