《智能電網(wǎng)控制與優(yōu)化》教學(xué)大綱

《智能電網(wǎng)控制與優(yōu)化》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：05155041課程性質(zhì)：專業(yè)選修課學(xué)分：2學(xué)分學(xué)時(shí)：32學(xué)時(shí)（理論32學(xué)時(shí)）先修課程：智能電網(wǎng)技術(shù)、微電網(wǎng)控制等后續(xù)課程：無(wú)適用專業(yè)：智能電網(wǎng)信息工程開(kāi)課單位：電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院一、課程說(shuō)明《智能電網(wǎng)控制與優(yōu)化》是智能電網(wǎng)信息工程專業(yè)的一門(mén)專業(yè)選修課。本課程介紹智能電網(wǎng)的控制與優(yōu)化方法，主要包括架構(gòu)和并網(wǎng)、建模和分析、通信和控制三個(gè)部分，使學(xué)生了解智能電網(wǎng)控制領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀，理解控制和最優(yōu)化方法的應(yīng)用問(wèn)題，掌握智能電網(wǎng)系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、建設(shè)與施工、運(yùn)行與維護(hù)、管理等方面的基本方法及技能，培養(yǎng)設(shè)計(jì)思維和工程實(shí)踐能力，并為以后從事本專業(yè)工作打下基礎(chǔ)。二、課程目標(biāo)通過(guò)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：了解智能電網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)、分類和構(gòu)成智能電網(wǎng)的主要設(shè)備，熟悉智能電網(wǎng)的運(yùn)行與控制技術(shù)，掌握智能電網(wǎng)中的通信技術(shù)，能夠有針對(duì)性的查閱文獻(xiàn)，展開(kāi)一定的拓展學(xué)習(xí)。課程目標(biāo)2：能獨(dú)立分析智能電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，理解在智能電網(wǎng)中控制和最優(yōu)化方法的應(yīng)用問(wèn)題，掌握智能電網(wǎng)系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、建設(shè)與施工、運(yùn)行與維護(hù)、管理等方面的基本方法及技能。課程目標(biāo)3：能夠根據(jù)需求設(shè)計(jì)控制與優(yōu)化方案，解決工程實(shí)際問(wèn)題。培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，樹(shù)立社會(huì)責(zé)任感，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)的意識(shí)。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《智能電網(wǎng)控制與優(yōu)化》課程教學(xué)目標(biāo)對(duì)智能電網(wǎng)信息工程專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見(jiàn)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1.工程知識(shí)1.4能夠綜合運(yùn)用智能電網(wǎng)信息工程專業(yè)知識(shí)，通過(guò)對(duì)擬定方案的交流、比較和優(yōu)化，解決復(fù)雜工程問(wèn)題。課程目標(biāo)1：了解智能電網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)、分類和構(gòu)成智能電網(wǎng)的主要設(shè)備，熟悉智能電網(wǎng)的運(yùn)行與控制技術(shù)，掌握智能電網(wǎng)中的通信技術(shù)，能夠有針對(duì)性的查閱文獻(xiàn)，展開(kāi)一定的拓展學(xué)習(xí)。H2.問(wèn)題分析2.2能夠用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)等相關(guān)基本原理，對(duì)本專業(yè)領(lǐng)域復(fù)雜工程問(wèn)題進(jìn)行分析，獲得多種解決方案。課程目標(biāo)2：能獨(dú)立分析智能電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，理解在智能電網(wǎng)中控制和最優(yōu)化方法的應(yīng)用問(wèn)題，掌握智能電網(wǎng)系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、建設(shè)與施工、運(yùn)行與維護(hù)、管理等方面的基本方法及技能。M3.設(shè)計(jì)/開(kāi)發(fā)解決方案3.1掌握智能電網(wǎng)工程設(shè)計(jì)和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的基本方法和技術(shù)，能夠根據(jù)需求確定設(shè)計(jì)目標(biāo)，并研究確定技術(shù)方案。課程目標(biāo)3：能夠根據(jù)需求設(shè)計(jì)控制與優(yōu)化方案，解決工程實(shí)際問(wèn)題。培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，樹(shù)立社會(huì)責(zé)任感，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)的意識(shí)。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1.理論部分理論部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配見(jiàn)表2。表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)理論學(xué)時(shí)對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)1.關(guān)于針對(duì)含高變電源的系統(tǒng)中頻率調(diào)整的檢測(cè)、通信和控制結(jié)構(gòu)1.1簡(jiǎn)介1.2持續(xù)擾動(dòng)下電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型1.3大規(guī)?；ミB電能系統(tǒng)中頻率調(diào)整的新型交互可變動(dòng)態(tài)模型1.4基于交互變量的頻率調(diào)整動(dòng)態(tài)模型1.5基于相關(guān)性的頻率調(diào)整動(dòng)態(tài)模型教學(xué)要求：使學(xué)生了解電網(wǎng)測(cè)量環(huán)節(jié)、通信環(huán)節(jié)和控制結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。重點(diǎn)：理解電網(wǎng)時(shí)間特性與空間特性以及它的源荷動(dòng)態(tài)特性。難點(diǎn)：對(duì)若干具有顯著不同特征的電力能源系統(tǒng)進(jìn)行仿真。61、22.電力市場(chǎng)的動(dòng)態(tài)競(jìng)爭(zhēng)性均衡2.1簡(jiǎn)介2.2電力市場(chǎng)模型2.3競(jìng)爭(zhēng)性均衡和效率2.4均衡價(jià)格的測(cè)試用例教學(xué)要求：使學(xué)生掌握考慮了發(fā)、輸電環(huán)節(jié)中的不確定性以及物理和運(yùn)行約束的電力市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)理論。重點(diǎn)：確定電價(jià)、制定供電側(cè)與需求側(cè)決策方案，掌握電力市場(chǎng)模型。難點(diǎn)：理解電價(jià)波動(dòng)，根據(jù)電力市場(chǎng)模型建立基本福利理論。41、23.最優(yōu)需求響應(yīng)3.1簡(jiǎn)介3.2模型和問(wèn)題的設(shè)想3.3無(wú)供應(yīng)側(cè)不確定性下的最優(yōu)計(jì)劃教學(xué)要求：使學(xué)生掌握如何通過(guò)實(shí)時(shí)需求響應(yīng)管理用戶負(fù)荷。重點(diǎn)：負(fù)荷實(shí)體的最優(yōu)供應(yīng)；用戶的消費(fèi)決策；最佳需求響應(yīng)。難點(diǎn)：證明存在最優(yōu)價(jià)格以協(xié)調(diào)個(gè)人用戶的決策，使社會(huì)效益最大化。41、24.智能電網(wǎng)下的能源批發(fā)市場(chǎng)4.1簡(jiǎn)介4.2預(yù)備知識(shí)4.3能源市場(chǎng)結(jié)構(gòu)4.4批發(fā)市場(chǎng)穩(wěn)定性時(shí)滯的影響4.5時(shí)間延遲和通信拓?fù)鋵?duì)批發(fā)市場(chǎng)穩(wěn)定性的影響教學(xué)要求：使學(xué)生了解智能電網(wǎng)的主要基礎(chǔ)，理解基于網(wǎng)絡(luò)的通信和控制及經(jīng)濟(jì)信號(hào)控制負(fù)載的概念。重點(diǎn)：分布式能源；需求響應(yīng)；動(dòng)態(tài)離散時(shí)間模型。難點(diǎn)：理解批發(fā)市場(chǎng)穩(wěn)定性的影響因素。61、2、35.協(xié)調(diào)電力系統(tǒng)中的功率調(diào)節(jié)和需求響應(yīng)5.1簡(jiǎn)介5.2問(wèn)題描述5.3模型和規(guī)格的定性描述5.4定量分析模型和規(guī)格5.5追蹤基準(zhǔn)信號(hào)的多速率MPC5.6基于市場(chǎng)價(jià)格的多重速率MPC模型教學(xué)要求：使學(xué)生理解智能電網(wǎng)中功率調(diào)節(jié)和需求響應(yīng)的重要性。重點(diǎn)：理解預(yù)測(cè)控制模型。難點(diǎn)：驗(yàn)證模型控制方法的有效性。81、2、36.智能電網(wǎng)中的智能汽車6.1智能電網(wǎng)時(shí)代的智能汽車6.2目前趨勢(shì)及其發(fā)展方向6.3EV/PHEV充電站存儲(chǔ)模型的應(yīng)用教學(xué)要求：了解新興的插電式混合動(dòng)力汽車領(lǐng)域，理解目前趨勢(shì)和將面臨的挑戰(zhàn)。重點(diǎn)：掌握充電站的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)。難點(diǎn)：分析案例并提出評(píng)價(jià)指標(biāo)。41、2、3合計(jì)32五、教學(xué)方法及手段本課程以課堂講授為主，在教學(xué)過(guò)程中，根據(jù)學(xué)情分析和教學(xué)內(nèi)容特征，采用探究式、討論式、參與式教學(xué)和案例教學(xué)法等，促進(jìn)學(xué)生積極思考，培養(yǎng)學(xué)生思考問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力；以“少而精”為原則，精選教學(xué)內(nèi)容，精講多練；安排習(xí)題課，鞏固課堂所學(xué)知識(shí)；在掌握智能電網(wǎng)運(yùn)行與控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，能夠獨(dú)立分析智能電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，具有控制與優(yōu)化方案設(shè)計(jì)的初步能力。六、課程資源1.推薦教材：（1）AranyaChakrabortty（朱永強(qiáng),黃偉等譯）.智能電網(wǎng)的控制和優(yōu)化方法.機(jī)械工業(yè)出版社.2015.01.2.參考書(shū)：（1）JanakaEkanayak（師瑞峰等譯）.智能電網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社.2016.12.（2）李一龍等.智能微電網(wǎng)控制技術(shù).北京郵電大學(xué)出版社.2017.08.（3）李富生等.微電網(wǎng)技術(shù)及工程應(yīng)用.中國(guó)電力出版社.2017.07.3.期刊：（1）IEEETransactionsonIndustrialElectronics.InstituteofElectricalandElectronicsEngineers,電氣與電子工程師學(xué)會(huì)）主辦（2）IEEETransactionsonPowerElectronics.InstituteofElectricalandElectronicsEngineers,電氣與電子工程師學(xué)會(huì)）主辦（3）IEEETransactionsonPowerSystems.InstituteofElectricalandElectronicsEngineers,電氣與電子工程師學(xué)會(huì)）主辦（4）電網(wǎng)技術(shù).國(guó)家電網(wǎng)公司主辦（5）電力系統(tǒng)自動(dòng)化.國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院主辦4.網(wǎng)絡(luò)資源：（1）網(wǎng)易公開(kāi)課.劉建明.智能電網(wǎng),改變你我的生活./newview/movie/free?pid=MA0TUFICV&mid=MB4IG8G4C（2）IEEETransactionsonIndustryApplications,/xpl/RecentIssue.jsp?punumber=28#opennewwindow七、課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐課程成績(jī)由過(guò)程性考核成績(jī)和期末考核成績(jī)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(jiàn)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(guò)程性考核課堂表現(xiàn)12（1）根據(jù)課堂出勤情況和課堂個(gè)人表現(xiàn)情況進(jìn)行考核，100分；（2）以平時(shí)考核成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)?！獭獭?62階段測(cè)試12（1）課堂回答問(wèn)題和課堂討論情況進(jìn)行考核，滿分100分；（2）每次測(cè)試單獨(dú)評(píng)分，取各次測(cè)試成績(jī)的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績(jī)；（3）以測(cè)試平均成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)?！獭獭?62作業(yè)16（1）主要考核學(xué)生對(duì)各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次作業(yè)單獨(dú)評(píng)分，取各次成績(jī)的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績(jī)；（3）以作業(yè)成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)。√√√682期末考核60（1）期末大作業(yè)卷面成績(jī)100分，以卷面成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)；（2）主要考核智能電網(wǎng)的運(yùn)行與控制技術(shù)、通信技術(shù)等內(nèi)容。√√√202515合計(jì)：100分344521八、考核與成績(jī)?cè)u(píng)定1.考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、測(cè)試、作業(yè)、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?jī)由期末大作業(yè)和過(guò)程性考核成績(jī)組成。其中：期末大作業(yè)成績(jī)?yōu)?00分（權(quán)重60%），大作業(yè)中基本知識(shí)、基本理論、基本技能的試題分值不超過(guò)50%，綜合應(yīng)用題、分析題不低于50%；課堂表現(xiàn)、階段測(cè)試、作業(yè)等過(guò)程性考核成績(jī)?yōu)?00分（權(quán)重40%）；過(guò)程性考核和期末大作業(yè)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(guò)程性考核成績(jī)的標(biāo)準(zhǔn)過(guò)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(jiàn)表4。表4過(guò)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)30積極參與教學(xué)活動(dòng)，踴躍回答問(wèn)題，準(zhǔn)確率大于90%。認(rèn)真參與教學(xué)活動(dòng)，回答問(wèn)題準(zhǔn)確率大于80%。偶爾參與教學(xué)活動(dòng)，回答問(wèn)題準(zhǔn)確率大于70%。上課不認(rèn)真，偶爾參與教學(xué)活動(dòng)。上課不認(rèn)真，不參與教學(xué)活動(dòng)。階段測(cè)試30