《微電網(wǎng)控制》教學(xué)大綱

《微電網(wǎng)控制》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：05172041課程性質(zhì)：專業(yè)創(chuàng)新必修課學(xué)分：2學(xué)分學(xué)時(shí)：32學(xué)時(shí)（實(shí)踐32學(xué)時(shí)）先修課程：發(fā)電廠電氣部分、電力電子技術(shù)、電力系統(tǒng)分析等后續(xù)課程：無適用專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化開課單位：電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院一、課程說明《微電網(wǎng)控制》是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的一門專業(yè)創(chuàng)新必修課。本課程主要利用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電的微電網(wǎng)系統(tǒng)平臺(tái)，詳細(xì)分析、講解微電網(wǎng)中各個(gè)發(fā)電單元涉及到的軟硬件設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用方法。通過本課程的學(xué)習(xí)，提高學(xué)生應(yīng)用微電網(wǎng)控制技術(shù)分析和解決電網(wǎng)問題的能力，提高微電網(wǎng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)技能，培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，增強(qiáng)學(xué)生就業(yè)競爭力，同時(shí)為學(xué)習(xí)后續(xù)課程打下必要的基礎(chǔ)。二、課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：理解微電網(wǎng)的含義、發(fā)展背景、關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展的主要問題，掌握微電網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)、分類和構(gòu)成智能微電網(wǎng)的主要設(shè)備，掌握微電網(wǎng)的監(jiān)控系統(tǒng)和能量管理系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)制及運(yùn)行方法，能獨(dú)立分析微電網(wǎng)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)，建立微電網(wǎng)通信框架。課程目標(biāo)2：掌握MATLAB、PLC、組態(tài)軟件等工具，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)的最優(yōu)參數(shù)運(yùn)行與控制技術(shù)，掌握微電網(wǎng)控制系統(tǒng)上位機(jī)與下位機(jī)的通信方法，能對(duì)微電網(wǎng)進(jìn)行故障檢測和故障排除。課程目標(biāo)3：通過完成項(xiàng)目任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力和勞動(dòng)技能，通過專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)，了解“雙碳目標(biāo)”、“智能電網(wǎng)”背景下我國微電網(wǎng)技術(shù)在國際上的發(fā)展水平，提高學(xué)生思考能力、表達(dá)能力、創(chuàng)新能力，培養(yǎng)愛國精神、民族自豪感和時(shí)代緊迫感。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《微電網(wǎng)控制》課程教學(xué)目標(biāo)對(duì)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)支撐強(qiáng)度3.設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案3.3能夠在設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)，同時(shí)考慮社會(huì)、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素。課程目標(biāo)1：理解微電網(wǎng)的含義、發(fā)展背景、關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展的主要問題，掌握微電網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)、分類和構(gòu)成智能微電網(wǎng)的主要設(shè)備，掌握微電網(wǎng)的監(jiān)控系統(tǒng)和能量管理系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)制及運(yùn)行方法，能獨(dú)立分析微電網(wǎng)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)，建立微電網(wǎng)通信框架。M5.使用現(xiàn)代工具5.3能夠開發(fā)或選用滿足特定需求的現(xiàn)代工具對(duì)復(fù)雜電氣工程具體問題進(jìn)行預(yù)測與模擬，并能夠理解其局限性。課程目標(biāo)2：掌握MATLAB、PLC、組態(tài)軟件等工具，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)的最優(yōu)參數(shù)運(yùn)行與控制技術(shù)，掌握微電網(wǎng)控制系統(tǒng)上位機(jī)與下位機(jī)的通信方法，能對(duì)微電網(wǎng)進(jìn)行故障檢測和故障排除。M9.個(gè)人和團(tuán)隊(duì)9.2能夠主動(dòng)與團(tuán)隊(duì)成員合作、溝通，并組織、協(xié)調(diào)團(tuán)隊(duì)開展工作，勝任團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人的角色。課程目標(biāo)3：通過完成項(xiàng)目任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力和勞動(dòng)技能，通過專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)，了解“雙碳目標(biāo)”、“智能電網(wǎng)”背景下我國微電網(wǎng)技術(shù)在國際上的發(fā)展水平，提高學(xué)生思考能力、表達(dá)能力、創(chuàng)新能力，培養(yǎng)愛國精神、民族自豪感和時(shí)代緊迫感。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配實(shí)踐部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配見表2。表2實(shí)踐項(xiàng)目、實(shí)踐內(nèi)容與學(xué)時(shí)實(shí)踐項(xiàng)目實(shí)踐內(nèi)容和要求實(shí)踐學(xué)時(shí)對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)1.風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)實(shí)踐內(nèi)容：風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)基本組成裝置分析與參數(shù)選擇。實(shí)踐要求：掌握風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的基本組成、工作原理，讀懂風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)電氣原理圖、電氣安裝圖、展開圖等。41、32.風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化實(shí)踐內(nèi)容：風(fēng)力發(fā)電機(jī)最大功率跟蹤的控制。實(shí)踐要求：理解風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)和最大功率跟蹤的含義，掌握調(diào)整風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率的措施。41、2、33.光伏發(fā)電系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)實(shí)踐內(nèi)容：光伏發(fā)電系統(tǒng)基本組成裝置分析與參數(shù)選擇。實(shí)踐要求：掌握光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本組成、工作原理，讀懂光伏發(fā)電系統(tǒng)電氣原理圖、電氣安裝圖、展開圖等。41、34.光伏發(fā)電逐日跟蹤控制系統(tǒng)實(shí)踐內(nèi)容：光伏發(fā)電逐日跟蹤手動(dòng)控制和自動(dòng)控制程序設(shè)計(jì)。實(shí)踐要求：根據(jù)光伏發(fā)電系統(tǒng)電氣原理圖，設(shè)計(jì)控制程序流程，完成光伏發(fā)電系統(tǒng)逐日跟蹤控制。41、2、35.逆變器安裝與調(diào)試實(shí)踐內(nèi)容：逆變器帶載方式控制、三相交流電動(dòng)機(jī)和警示燈的安裝及調(diào)試。實(shí)踐要求：理解逆變器的概念、分類和基本原理，掌握逆變器的帶載方式，掌握逆變器、逆變輸出顯示單元、變頻器、三相交流電動(dòng)機(jī)和警示燈的安裝及調(diào)試方法。41、2、36.微電網(wǎng)儲(chǔ)能管理系統(tǒng)實(shí)踐內(nèi)容：電池充電放電控制策略。實(shí)踐要求：掌握儲(chǔ)能電池基本電性能，掌握儲(chǔ)能電池最大充放電功率和電力儲(chǔ)能容量的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)電池充電放電控制策略。41、2、37.組態(tài)軟件整體設(shè)計(jì)實(shí)踐內(nèi)容：組態(tài)軟件基本原理及使用方法。實(shí)踐要求：掌握組態(tài)軟件常用的基本術(shù)語、定義、概念和規(guī)律，組態(tài)軟件中動(dòng)畫界面的設(shè)計(jì)和簡單腳本編寫，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)的通信。41、2、38.微電網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)試與運(yùn)行實(shí)踐內(nèi)容：微電網(wǎng)保護(hù)機(jī)制設(shè)計(jì)、故障檢測和故障排除。實(shí)踐要求：掌握微電網(wǎng)的運(yùn)行方式和保護(hù)機(jī)制，設(shè)計(jì)微電網(wǎng)控制技術(shù)，掌握微電網(wǎng)的故障檢測和故障排除的方法。41、3合計(jì)32五、教學(xué)方法及手段本課程以項(xiàng)目教學(xué)法為主，結(jié)合討論、案例、視頻資源共享、實(shí)驗(yàn)、上機(jī)等教學(xué)手段完成課程教學(xué)任務(wù)和相關(guān)能力的培養(yǎng)。學(xué)生比較全面地理解微電網(wǎng)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和工作原理，在掌握系統(tǒng)控制主要技術(shù)的基礎(chǔ)之上，根據(jù)不同運(yùn)行條件調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)，設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制算法，具有運(yùn)行、維護(hù)和調(diào)試微電網(wǎng)系統(tǒng)的初步能力。在實(shí)踐教學(xué)中，通過啟發(fā)式教學(xué)、討論式教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生微電網(wǎng)各個(gè)組成部分的基本理論、基本知識(shí)和基本技能。采用教師講授和學(xué)生動(dòng)手操作的方法，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)際動(dòng)手能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。六、課程資源1.推薦教材：無2.參考書：（1）艾芊.分布式發(fā)電與智能電網(wǎng)[M].上海:上海交通大學(xué)出版社,2013.（2）周鄴飛.微電網(wǎng)運(yùn)行與控制技術(shù)[M].北京:中國水利水電出版社,2017.（3）魯宗相.微電網(wǎng)分層運(yùn)行控制技術(shù)及應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2017.（4）李一龍.智能微電網(wǎng)控制技術(shù)[M].北京:北京郵電大學(xué)出版社,2017.3.期刊：（1）舒薇.基于PLC的微電網(wǎng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì),2021(15):89-91.（2）楊少布道,陳樂樂,李波.集中式儲(chǔ)能下微電網(wǎng)控制策略研究[J].供用電,2021,38(06):21-28.（3）陳若奇,鐘建偉,羅春景等.基于混合儲(chǔ)能的光伏微電網(wǎng)控制策略研究[J].電工材料,2021(04):26-28.（4）彭冬宇,馬曉磊,郝雨辰.基于儲(chǔ)能優(yōu)化及荷電狀態(tài)均衡的直流微電網(wǎng)控制研究[J].能源與環(huán)保,2021,43(08):200-209.（5）SubhamS,SukumarM,MahdiSF,etal.ADistributedFixed-TimeSecondaryControllerforDCMicrogridClusters[J].IEEETransactionsonEnergyConversion,2019,34(4):1997-2007.（6）ZenginisI,VardakasSJ,AbadalJ,etal.OptimalPowerEquipmentSizingandManagementforCooperativeBuildingsinMicrogrids[J].IEEETransactionsonIndustrialInformatics,2019,15(1):158-172.4.網(wǎng)絡(luò)資源：（1）中國大學(xué)MOOC網(wǎng)站./course/SEU-1207176815?from=searchPage.（2）中國大學(xué)MOOC網(wǎng)站./course/FJNU-1206412806?from=searchPage.（3）中國大學(xué)MOOC網(wǎng)站./course/HNRPC-1449795179?from=searchPage.七、課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐課程成績由過程性考核成績和期末考核成績兩部分構(gòu)成，具體考核/評(píng)價(jià)細(xì)則及對(duì)課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見表3。表3課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評(píng)價(jià)細(xì)則課程目標(biāo)123過程性考核課堂表現(xiàn)16（1）根據(jù)課堂出勤情況和參與課堂活動(dòng)問題情況進(jìn)行考核，滿分100分；（2）以平時(shí)考核成績乘以其在總評(píng)成績中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績?！獭獭?44實(shí)操12（1）根據(jù)每個(gè)實(shí)操的完成情況和質(zhì)量單獨(dú)評(píng)分，滿分100分；（2）每次實(shí)操單獨(dú)評(píng)分，取各次實(shí)操成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績；（3）以實(shí)操成績乘以其在總評(píng)成績中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績。√√√633答辯12（1）主要考核學(xué)生對(duì)實(shí)踐項(xiàng)目理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次答辯單獨(dú)評(píng)分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績；（3）以答辯成績乘以其在總評(píng)成績中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績?！獭獭?33期末考核60（1）大作業(yè)成績100分，以大作業(yè)成績乘以其在總評(píng)成績中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績；（2）主要考核風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和參數(shù)設(shè)計(jì)，微電網(wǎng)系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)、運(yùn)行和參數(shù)選擇?！獭獭?02010合計(jì)：100分503020八、考核與成績?cè)u(píng)定1.考核方式及成績?cè)u(píng)定考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、實(shí)操、答辯、期末大作業(yè)等方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核評(píng)價(jià)?？己嘶疽螅嚎己丝偝煽冇善谀┐笞鳂I(yè)成績和過程性考核成績組成。其中：期末大作業(yè)成績?yōu)?00分（權(quán)重60%），期末大作業(yè)中基本知識(shí)、基本理論、基本技能的考核不超過50%，綜合應(yīng)用與分析能力考核不低于50%；課堂表現(xiàn)、實(shí)操、答辯等過程性考核成績?yōu)?00分（權(quán)重40%）；過程性考核和大作業(yè)考核分值分配應(yīng)與教學(xué)大綱各章節(jié)的學(xué)時(shí)基本成比例。2.過程性考核成績的標(biāo)準(zhǔn)過程性考核方式重點(diǎn)考核內(nèi)容、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見表4。表4過程性考核方式評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60課堂表現(xiàn)40按時(shí)出勤，積極參與教學(xué)活動(dòng)，踴躍回答問題，準(zhǔn)確率大于90%。按時(shí)出勤，認(rèn)真參與教學(xué)活動(dòng)，回答問題準(zhǔn)確率大于80%。不按時(shí)出勤，偶爾參與教學(xué)活動(dòng)，回答問題準(zhǔn)確率大于70%。不按時(shí)出勤，上課不認(rèn)真，偶爾參與教學(xué)活動(dòng)。不按時(shí)出勤，上課不認(rèn)真，不參與教學(xué)活動(dòng)。實(shí)操30步驟規(guī)范，邏輯清晰，操作熟練，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)功能。