《智能电网控制与优化》教学大纲

《智能电网控制与优化》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：05155041课程性质：专业选修课学分：2学分学时：32学时（理论32学时）先修课程：智能电网技术、微电网控制等后续课程：无适用专业：智能电网信息工程开课单位：电气工程与自动化学院一、课程说明《智能电网控制与优化》是智能电网信息工程专业的一门专业选修课。本课程介绍智能电网的控制与优化方法，主要包括架构和并网、建模和分析、通信和控制三个部分，使学生了解智能电网控制领域的发展现状，理解控制和最优化方法的应用问题，掌握智能电网系统分析、系统设计、建设与施工、运行与维护、管理等方面的基本方法及技能，培养设计思维和工程实践能力，并为以后从事本专业工作打下基础。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：了解智能电网的体系结构、分类和构成智能电网的主要设备，熟悉智能电网的运行与控制技术，掌握智能电网中的通信技术，能够有针对性的查阅文献，展开一定的拓展学习。课程目标2：能独立分析智能电网系统结构，理解在智能电网中控制和最优化方法的应用问题，掌握智能电网系统分析、系统设计、建设与施工、运行与维护、管理等方面的基本方法及技能。课程目标3：能够根据需求设计控制与优化方案，解决工程实际问题。培养学生团队协作精神，树立社会责任感，培养学生分析问题、解决问题的能力，培养学生终身学习的意识。三、课程目标与毕业要求《智能电网控制与优化》课程教学目标对智能电网信息工程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1.工程知识1.4能够综合运用智能电网信息工程专业知识，通过对拟定方案的交流、比较和优化，解决复杂工程问题。课程目标1：了解智能电网的体系结构、分类和构成智能电网的主要设备，熟悉智能电网的运行与控制技术，掌握智能电网中的通信技术，能够有针对性的查阅文献，展开一定的拓展学习。H2.问题分析2.2能够用数学、自然科学等相关基本原理，对本专业领域复杂工程问题进行分析，获得多种解决方案。课程目标2：能独立分析智能电网系统结构，理解在智能电网中控制和最优化方法的应用问题，掌握智能电网系统分析、系统设计、建设与施工、运行与维护、管理等方面的基本方法及技能。M3.设计/开发解决方案3.1掌握智能电网工程设计和产品开发的基本方法和技术，能够根据需求确定设计目标，并研究确定技术方案。课程目标3：能够根据需求设计控制与优化方案，解决工程实际问题。培养学生团队协作精神，树立社会责任感，培养学生分析问题、解决问题的能力，培养学生终身学习的意识。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1.理论部分理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点理论学时对应的课程目标1.关于针对含高变电源的系统中频率调整的检测、通信和控制结构1.1简介1.2持续扰动下电力系统动态模型1.3大规模互连电能系统中频率调整的新型交互可变动态模型1.4基于交互变量的频率调整动态模型1.5基于相关性的频率调整动态模型教学要求：使学生了解电网测量环节、通信环节和控制结构的设计。重点：理解电网时间特性与空间特性以及它的源荷动态特性。难点：对若干具有显著不同特征的电力能源系统进行仿真。61、22.电力市场的动态竞争性均衡2.1简介2.2电力市场模型2.3竞争性均衡和效率2.4均衡价格的测试用例教学要求：使学生掌握考虑了发、输电环节中的不确定性以及物理和运行约束的电力市场经济理论。重点：确定电价、制定供电侧与需求侧决策方案，掌握电力市场模型。难点：理解电价波动，根据电力市场模型建立基本福利理论。41、23.最优需求响应3.1简介3.2模型和问题的设想3.3无供应侧不确定性下的最优计划教学要求：使学生掌握如何通过实时需求响应管理用户负荷。重点：负荷实体的最优供应；用户的消费决策；最佳需求响应。难点：证明存在最优价格以协调个人用户的决策，使社会效益最大化。41、24.智能电网下的能源批发市场4.1简介4.2预备知识4.3能源市场结构4.4批发市场稳定性时滞的影响4.5时间延迟和通信拓扑对批发市场稳定性的影响教学要求：使学生了解智能电网的主要基础，理解基于网络的通信和控制及经济信号控制负载的概念。重点：分布式能源；需求响应；动态离散时间模型。难点：理解批发市场稳定性的影响因素。61、2、35.协调电力系统中的功率调节和需求响应5.1简介5.2问题描述5.3模型和规格的定性描述5.4定量分析模型和规格5.5追踪基准信号的多速率MPC5.6基于市场价格的多重速率MPC模型教学要求：使学生理解智能电网中功率调节和需求响应的重要性。重点：理解预测控制模型。难点：验证模型控制方法的有效性。81、2、36.智能电网中的智能汽车6.1智能电网时代的智能汽车6.2目前趋势及其发展方向6.3EV/PHEV充电站存储模型的应用教学要求：了解新兴的插电式混合动力汽车领域，理解目前趋势和将面临的挑战。重点：掌握充电站的设计和开发。难点：分析案例并提出评价指标。41、2、3合计32五、教学方法及手段本课程以课堂讲授为主，在教学过程中，根据学情分析和教学内容特征，采用探究式、讨论式、参与式教学和案例教学法等，促进学生积极思考，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；以“少而精”为原则，精选教学内容，精讲多练；安排习题课，巩固课堂所学知识；在掌握智能电网运行与控制技术的基础上，能够独立分析智能电网系统结构，具有控制与优化方案设计的初步能力。六、课程资源1.推荐教材：（1）AranyaChakrabortty（朱永强,黄伟等译）.智能电网的控制和优化方法.机械工业出版社.2015.01.2.参考书：（1）JanakaEkanayak（师瑞峰等译）.智能电网技术与应用.机械工业出版社.2016.12.（2）李一龙等.智能微电网控制技术.北京邮电大学出版社.2017.08.（3）李富生等.微电网技术及工程应用.中国电力出版社.2017.07.3.期刊：（1）IEEETransactionsonIndustrialElectronics.InstituteofElectricalandElectronicsEngineers,电气与电子工程师学会）主办（2）IEEETransactionsonPowerElectronics.InstituteofElectricalandElectronicsEngineers,电气与电子工程师学会）主办（3）IEEETransactionsonPowerSystems.InstituteofElectricalandElectronicsEngineers,电气与电子工程师学会）主办（4）电网技术.国家电网公司主办（5）电力系统自动化.国网电力科学研究院主办4.网络资源：（1）网易公开课.刘建明.智能电网,改变你我的生活./newview/movie/free?pid=MA0TUFICV&mid=MB4IG8G4C（2）IEEETransactionsonIndustryApplications,/xpl/RecentIssue.jsp?punumber=28#opennewwindow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12（1）根据课堂出勤情况和课堂个人表现情况进行考核，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。√√√462阶段测试12（1）课堂回答问题和课堂讨论情况进行考核，满分100分；（2）每次测试单独评分，取各次测试成绩的平均值作为此环节的最终成绩；（3）以测试平均成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√462作业16（1）主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程度，满分100分；（2）每次作业单独评分，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。√√√682期末考核60（1）期末大作业卷面成绩100分，以卷面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）主要考核智能电网的运行与控制技术、通信技术等内容。√√√202515合计：100分344521八、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、测试、作业、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%），大作业中基本知识、基本理论、基本技能的试题分值不超过50%，综合应用题、分析题不低于50%；课堂表现、阶段测试、作业等过程性考核成绩为100分（权重40%）；过程性考核和期末大作业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30积极参与教学活动，踊跃回答问题，准确率大于90%。认真参与教学活动，回答问题准确率大于80%。偶尔参与教学活动，回答问题准确率大于70%。上课不认真，偶尔参与教学活动。上课不认真，不参与教学活动。阶段测试30