實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介

本實(shí)驗(yàn)面向“碳達(dá)峰、碳中和”國家戰(zhàn)略，聚焦新能源并網(wǎng)下電網(wǎng)調(diào)度、電壓頻率調(diào)整、故障處置等核心問題，設(shè)計(jì)了“電力系統(tǒng)認(rèn)知->正常狀態(tài)電網(wǎng)調(diào)度->異常狀態(tài)故障處置”遞進(jìn)式實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。本實(shí)驗(yàn)將現(xiàn)實(shí)中含巨大安全風(fēng)險(xiǎn)、強(qiáng)隨機(jī)性新能源、強(qiáng)抽象操作的調(diào)度操作變得可重復(fù)、可分析、可探索，設(shè)計(jì)了“操作性考核+測(cè)試性考核+嘗試性考核+創(chuàng)新性考核”實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)達(dá)成度多維評(píng)價(jià)方法，培養(yǎng)學(xué)生高階學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力，提升學(xué)生作為電氣人的責(zé)任感和使命感。

設(shè)計(jì)原則

《新能源并網(wǎng)的電力系統(tǒng)調(diào)度》虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，有兩個(gè)關(guān)鍵詞：新能源并網(wǎng)和虛擬仿真。項(xiàng)目將現(xiàn)實(shí)中難以模擬的多種天氣狀況對(duì)應(yīng)的新能源發(fā)電，以及高電壓大電流危險(xiǎn)環(huán)境下的發(fā)電機(jī)、變電站等電力裝備進(jìn)行數(shù)字建模，可以對(duì)抽象的電力系統(tǒng)調(diào)度過程進(jìn)行量化“虛擬調(diào)度”，數(shù)字化重現(xiàn)調(diào)度效果的真實(shí)面貌，最終能夠?qū)?fù)雜的調(diào)度過程以虛擬形象方式展現(xiàn)。學(xué)生基于真實(shí)江蘇電網(wǎng)數(shù)據(jù)開展實(shí)驗(yàn)，面向?qū)嶋H調(diào)度的真實(shí)操作環(huán)境開展實(shí)際操作，從電力系統(tǒng)認(rèn)知到常規(guī)調(diào)度到故障處置，全面提升對(duì)電力系統(tǒng)調(diào)度的宏觀把控，全面提升學(xué)生的工程操作水平和創(chuàng)新能力。

本項(xiàng)目針對(duì)電力系統(tǒng)調(diào)度實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容復(fù)雜且抽象的特征，提出“理論方法教學(xué)+虛擬實(shí)物仿真+工程實(shí)際操作”的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則，以江蘇電網(wǎng)實(shí)際數(shù)據(jù)為藍(lán)本，通過VR仿真技術(shù)建構(gòu)了一個(gè)完整的電網(wǎng)調(diào)度環(huán)境，學(xué)生可身臨其境般地沉浸在該環(huán)境中，體驗(yàn)和認(rèn)知電網(wǎng)的運(yùn)行與控制。整個(gè)實(shí)驗(yàn)分為全面感知模式、基礎(chǔ)訓(xùn)練模式和綜合設(shè)計(jì)模式。實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)是以電力系統(tǒng)感知為開始（全面感知），學(xué)生根據(jù)掌握的知識(shí)學(xué)習(xí)和分析調(diào)度策略（基礎(chǔ)訓(xùn)練），對(duì)緊急故障進(jìn)行正確處置（綜合設(shè)計(jì)），反思調(diào)度安全性和經(jīng)濟(jì)性的多目標(biāo)要求，進(jìn)而對(duì)調(diào)度策略的合理性、正確性進(jìn)行驗(yàn)證。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/b>

本項(xiàng)目?jī)?nèi)容源于工程實(shí)際和科研前沿，經(jīng)過精心設(shè)計(jì)，構(gòu)建出“理論方法教學(xué)+虛擬實(shí)物仿真+工程實(shí)際操作”實(shí)驗(yàn)體系，目的是讓學(xué)生通過“理論方法教學(xué)”夯實(shí)調(diào)度知識(shí)，通過“虛擬實(shí)物仿真”加強(qiáng)系統(tǒng)感知和知識(shí)理解，最終在虛擬真實(shí)環(huán)境下進(jìn)行“工程實(shí)際操作”提升操作技能和培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

通過本虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可掌握以下知識(shí)：

（1）全面感知電力系統(tǒng)中發(fā)電廠、輸電線路、變電站等重要設(shè)備，并對(duì)設(shè)備出廠參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換計(jì)算以滿足調(diào)度要求；

（2）對(duì)新能源發(fā)電有更加深刻的認(rèn)識(shí)，理解風(fēng)力和光伏發(fā)電廠出力的影響因素；

（3）全面掌握電力系統(tǒng)電網(wǎng)調(diào)度基礎(chǔ)理論，從發(fā)電側(cè)、輸電側(cè)、變電側(cè)、用電側(cè)全方位理解電網(wǎng)調(diào)度的具體應(yīng)用場(chǎng)景；

（4）深刻理解正常狀態(tài)下電網(wǎng)電壓調(diào)整策略，把控?zé)o功電壓耦合特性和局部調(diào)整特性，具備工程實(shí)際電壓調(diào)整能力；

（5）深刻理解正常狀態(tài)電網(wǎng)有功調(diào)度策略，把控有功耦合特性和全局調(diào)整特性，具備工程實(shí)際有功調(diào)度能力。

（6）深刻理解異常狀態(tài)電網(wǎng)故障處置策略，具備工程實(shí)際故障處置能力，探究最優(yōu)故障處置策略。

實(shí)驗(yàn)要求

1. 專業(yè)與年級(jí)要求

本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目面向高等學(xué)校電氣工程及自動(dòng)化相關(guān)專業(yè)的學(xué)生。相關(guān)實(shí)驗(yàn)步驟可拓展至發(fā)電廠電氣繼電保護(hù)等方向課程的學(xué)習(xí)。

項(xiàng)目對(duì)應(yīng)的核心知識(shí)點(diǎn)與《電能系統(tǒng)基礎(chǔ)》課程直接關(guān)聯(lián)，也適用于《電力系統(tǒng)暫態(tài)分析》、《發(fā)電廠電氣原理》、《電力系統(tǒng)暫態(tài)分析》、《電機(jī)學(xué)》等課程的相關(guān)知識(shí)、能力要求的培養(yǎng)。通常安排在本科2-3年級(jí)學(xué)習(xí)。

2. 基本知識(shí)和能力要求

本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目要求學(xué)生的先修課程包括《電路》、《自動(dòng)控制原理》、《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)》和《電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置原理》及其他基礎(chǔ)課程，學(xué)生需要具備電力系統(tǒng)的相關(guān)基礎(chǔ)理論知識(shí)并有一定的電氣實(shí)驗(yàn)操作基礎(chǔ)。具體包括：

（1） 學(xué)生需掌握電力系統(tǒng)發(fā)電機(jī)、變壓器、線路的穩(wěn)態(tài)模型；

（2） 學(xué)生需掌握牛頓拉夫遜法的極坐標(biāo)潮流模型和算法；

（3） 學(xué)生需掌握電力系統(tǒng)電壓調(diào)整策略，包括發(fā)電機(jī)調(diào)壓、變電站分接頭調(diào)壓、無功補(bǔ)償調(diào)壓等知識(shí)；

（4） 學(xué)生需掌握電力系統(tǒng)調(diào)頻知識(shí)，包括發(fā)電機(jī)增減出力、變電站切負(fù)荷等知識(shí)；

（5） 學(xué)生需具備線路輸送極限功率、故障電流工程計(jì)算、電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定等基礎(chǔ)知識(shí)；

（6） 學(xué)生對(duì)電力系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行有一定的綜合分析和優(yōu)化能力。