《微电网控制》教学大纲

《微电网控制》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：05172041课程性质：专业创新必修课学分：2学分学时：32学时（实践32学时）先修课程：发电厂电气部分、电力电子技术、电力系统分析等后续课程：无适用专业：电气工程及其自动化开课单位：电气工程与自动化学院一、课程说明《微电网控制》是电气工程及其自动化专业的一门专业创新必修课。本课程主要利用风光互补发电的微电网系统平台，详细分析、讲解微电网中各个发电单元涉及到的软硬件设计关键技术及应用方法。通过本课程的学习，提高学生应用微电网控制技术分析和解决电网问题的能力，提高微电网控制系统设计技能，培养创新创业能力及团队协作能力，增强学生就业竞争力，同时为学习后续课程打下必要的基础。二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：理解微电网的含义、发展背景、关键技术和发展的主要问题，掌握微电网的体系结构、分类和构成智能微电网的主要设备，掌握微电网的监控系统和能量管理系统的运行机制及运行方法，能独立分析微电网系统组成结构，建立微电网通信框架。课程目标2：掌握MATLAB、PLC、组态软件等工具，实现微电网的最优参数运行与控制技术，掌握微电网控制系统上位机与下位机的通信方法，能对微电网进行故障检测和故障排除。课程目标3：通过完成项目任务，培养学生团队协作精神，加强学生实践能力和劳动技能，通过专业知识的学习，了解“双碳目标”、“智能电网”背景下我国微电网技术在国际上的发展水平，提高学生思考能力、表达能力、创新能力，培养爱国精神、民族自豪感和时代紧迫感。三、课程目标与毕业要求《微电网控制》课程教学目标对电气工程及其自动化专业毕业要求的支撑见表1。表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑强度3.设计/开发解决方案3.3能够在设计开发环节中体现创新意识，同时考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。课程目标1：理解微电网的含义、发展背景、关键技术和发展的主要问题，掌握微电网的体系结构、分类和构成智能微电网的主要设备，掌握微电网的监控系统和能量管理系统的运行机制及运行方法，能独立分析微电网系统组成结构，建立微电网通信框架。M5.使用现代工具5.3能够开发或选用满足特定需求的现代工具对复杂电气工程具体问题进行预测与模拟，并能够理解其局限性。课程目标2：掌握MATLAB、PLC、组态软件等工具，实现微电网的最优参数运行与控制技术，掌握微电网控制系统上位机与下位机的通信方法，能对微电网进行故障检测和故障排除。M9.个人和团队9.2能够主动与团队成员合作、沟通，并组织、协调团队开展工作，胜任团队负责人的角色。课程目标3：通过完成项目任务，培养学生团队协作精神，加强学生实践能力和劳动技能，通过专业知识的学习，了解“双碳目标”、“智能电网”背景下我国微电网技术在国际上的发展水平，提高学生思考能力、表达能力、创新能力，培养爱国精神、民族自豪感和时代紧迫感。M注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配实践部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2实践项目、实践内容与学时实践项目实践内容和要求实践学时对应的课程目标1.风力发电系统基本结构实践内容：风力发电系统基本组成装置分析与参数选择。实践要求：掌握风力发电系统的基本组成、工作原理，读懂风力发电系统电气原理图、电气安装图、展开图等。41、32.风力发电机运行参数优化实践内容：风力发电机最大功率跟踪的控制。实践要求：理解风力发电机的运行特点和最大功率跟踪的含义，掌握调整风力发电机输出功率的措施。41、2、33.光伏发电系统基本结构实践内容：光伏发电系统基本组成装置分析与参数选择。实践要求：掌握光伏发电系统的基本组成、工作原理，读懂光伏发电系统电气原理图、电气安装图、展开图等。41、34.光伏发电逐日跟踪控制系统实践内容：光伏发电逐日跟踪手动控制和自动控制程序设计。实践要求：根据光伏发电系统电气原理图，设计控制程序流程，完成光伏发电系统逐日跟踪控制。41、2、35.逆变器安装与调试实践内容：逆变器带载方式控制、三相交流电动机和警示灯的安装及调试。实践要求：理解逆变器的概念、分类和基本原理，掌握逆变器的带载方式，掌握逆变器、逆变输出显示单元、变频器、三相交流电动机和警示灯的安装及调试方法。41、2、36.微电网储能管理系统实践内容：电池充电放电控制策略。实践要求：掌握储能电池基本电性能，掌握储能电池最大充放电功率和电力储能容量的关系，实现电池充电放电控制策略。41、2、37.组态软件整体设计实践内容：组态软件基本原理及使用方法。实践要求：掌握组态软件常用的基本术语、定义、概念和规律，组态软件中动画界面的设计和简单脚本编写，实现上位机与下位机的通信。41、2、38.微电网系统调试与运行实践内容：微电网保护机制设计、故障检测和故障排除。实践要求：掌握微电网的运行方式和保护机制，设计微电网控制技术，掌握微电网的故障检测和故障排除的方法。41、3合计32五、教学方法及手段本课程以项目教学法为主，结合讨论、案例、视频资源共享、实验、上机等教学手段完成课程教学任务和相关能力的培养。学生比较全面地理解微电网系统的组成结构和工作原理，在掌握系统控制主要技术的基础之上，根据不同运行条件调节系统参数，设计系统控制算法，具有运行、维护和调试微电网系统的初步能力。在实践教学中，通过启发式教学、讨论式教学培养学生微电网各个组成部分的基本理论、基本知识和基本技能。采用教师讲授和学生动手操作的方法，培养学生自主学习能力、实际动手能力，激发学生的创新思维。六、课程资源1.推荐教材：无2.参考书：（1）艾芊.分布式发电与智能电网[M].上海:上海交通大学出版社,2013.（2）周邺飞.微电网运行与控制技术[M].北京:中国水利水电出版社,2017.（3）鲁宗相.微电网分层运行控制技术及应用[M].北京:电子工业出版社,2017.（4）李一龙.智能微电网控制技术[M].北京:北京邮电大学出版社,2017.3.期刊：（1）舒薇.基于PLC的微电网控制系统的设计与实现[J].工程建设与设计,2021(15):89-91.（2）杨少布道,陈乐乐,李波.集中式储能下微电网控制策略研究[J].供用电,2021,38(06):21-28.（3）陈若奇,钟建伟,罗春景等.基于混合储能的光伏微电网控制策略研究[J].电工材料,2021(04):26-28.（4）彭冬宇,马晓磊,郝雨辰.基于储能优化及荷电状态均衡的直流微电网控制研究[J].能源与环保,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.网络资源：（1）中国大学MOOC网站./course/SEU-1207176815?from=searchPage.（2）中国大学MOOC网站./course/FJNU-1206412806?from=searchPage.（3）中国大学MOOC网站./course/HNRPC-1449795179?from=searchPage.七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩和期末考核成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表3。表3课程考核对课程目标的支撑考核环节占比考核/评价细则课程目标123过程性考核课堂表现16（1）根据课堂出勤情况和参与课堂活动问题情况进行考核，满分100分；（2）以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√844实操12（1）根据每个实操的完成情况和质量单独评分，满分100分；（2）每次实操单独评分，取各次实操成绩的平均值作为此环节的最终成绩；（3）以实操成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√633答辩12（1）主要考核学生对实践项目理解和掌握程度，满分100分；（2）每次答辩单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩；（3）以答辩成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√633期末考核60（1）大作业成绩100分，以大作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩；（2）主要考核风力发电和光伏发电系统的基本结构、工作原理和参数设计，微电网系统软硬件设计、运行和参数选择。√√√302010合计：100分503020八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以课堂表现、实操、答辩、期末大作业等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：考核总成绩由期末大作业成绩和过程性考核成绩组成。其中：期末大作业成绩为100分（权重60%），期末大作业中基本知识、基本理论、基本技能的考核不超过50%，综合应用与分析能力考核不低于50%；课堂表现、实操、答辩等过程性考核成绩为100分（权重40%）；过程性考核和大作业考核分值分配应与教学大纲各章节的学时基本成比例。2.过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表4。表4过程性考核方式评价标准考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60课堂表现40按时出勤，积极参与教学活动，踊跃回答问题，准确率大于90%。按时出勤，认真参与教学活动，回答问题准确率大于80%。不按时出勤，偶尔参与教学活动，回答问题准确率大于70%。不按时出勤，上课不认真，偶尔参与教学活动。不按时出勤，上课不认真，不参与教学活动。实操30步骤规范，逻辑清晰，操作熟练，能够实现系统功能。