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      新能源并網的電力系統調度虛擬仿真實驗

      新能源并網的電力系統調度虛擬仿真實驗

      實驗簡介本實驗面向“碳達峰、碳中和”國家戰略,聚焦新能源并網下電網調度、電壓頻率調整、故障處置等核心問題,設計了“電力系統認知->正常狀態電網調度->異常狀態故障處置”遞進式實驗環節。本實驗將現實中含巨大安全風險、強隨機性新能源、強抽象操作的調度操作變得可重復、可分析、可探索,設計了“操作性考核+測試性考核+嘗試性考核+創新性考核”實驗目標達成度多維評價方法,培養學生高階學習能力和創新能力,提升學生作為電氣人的責任感和使命感。設計原則《新能源并

      東南大學

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      項目詳情

      實驗簡介


      本實驗面向“碳達峰、碳中和”國家戰略,聚焦新能源并網下電網調度、電壓頻率調整、故障處置等核心問題,設計了“電力系統認知->正常狀態電網調度->異常狀態故障處置”遞進式實驗環節。本實驗將現實中含巨大安全風險、強隨機性新能源、強抽象操作的調度操作變得可重復、可分析、可探索,設計了“操作性考核+測試性考核+嘗試性考核+創新性考核”實驗目標達成度多維評價方法,培養學生高階學習能力和創新能力,提升學生作為電氣人的責任感和使命感。



      設計原則


      《新能源并網的電力系統調度》虛擬仿真實驗項目,有兩個關鍵詞:新能源并網和虛擬仿真。項目將現實中難以模擬的多種天氣狀況對應的新能源發電,以及高電壓大電流危險環境下的發電機、變電站等電力裝備進行數字建模,可以對抽象的電力系統調度過程進行量化“虛擬調度”,數字化重現調度效果的真實面貌,最終能夠將復雜的調度過程以虛擬形象方式展現。學生基于真實江蘇電網數據開展實驗,面向實際調度的真實操作環境開展實際操作,從電力系統認知到常規調度到故障處置,全面提升對電力系統調度的宏觀把控,全面提升學生的工程操作水平和創新能力。

      本項目針對電力系統調度實驗教學內容復雜且抽象的特征,提出“理論方法教學+虛擬實物仿真+工程實際操作”的實驗設計原則,以江蘇電網實際數據為藍本,通過VR仿真技術建構了一個完整的電網調度環境,學生可身臨其境般地沉浸在該環境中,體驗和認知電網的運行與控制。整個實驗分為全面感知模式、基礎訓練模式和綜合設計模式。實驗的設計是以電力系統感知為開始(全面感知),學生根據掌握的知識學習和分析調度策略(基礎訓練),對緊急故障進行正確處置(綜合設計),反思調度安全性和經濟性的多目標要求,進而對調度策略的合理性、正確性進行驗證。



      實驗目的


      本項目內容源于工程實際和科研前沿,經過精心設計,構建出“理論方法教學+虛擬實物仿真+工程實際操作”實驗體系,目的是讓學生通過“理論方法教學”夯實調度知識,通過“虛擬實物仿真”加強系統感知和知識理解,最終在虛擬真實環境下進行“工程實際操作”提升操作技能和培養創新能力。

      通過本虛擬仿真實驗,學生可掌握以下知識:

      (1)全面感知電力系統中發電廠、輸電線路、變電站等重要設備,并對設備出廠參數進行轉換計算以滿足調度要求;

      (2)對新能源發電有更加深刻的認識,理解風力和光伏發電廠出力的影響因素;

      (3)全面掌握電力系統電網調度基礎理論,從發電側、輸電側、變電側、用電側全方位理解電網調度的具體應用場景;

      (4)深刻理解正常狀態下電網電壓調整策略,把控無功電壓耦合特性和局部調整特性,具備工程實際電壓調整能力;

      (5)深刻理解正常狀態電網有功調度策略,把控有功耦合特性和全局調整特性,具備工程實際有功調度能力。

      (6)深刻理解異常狀態電網故障處置策略,具備工程實際故障處置能力,探究最優故障處置策略。



      實驗要求


      1. 專業與年級要求

      本實驗項目面向高等學校電氣工程及自動化相關專業的學生。相關實驗步驟可拓展至發電廠電氣繼電保護等方向課程的學習。

      項目對應的核心知識點與《電能系統基礎》課程直接關聯,也適用于《電力系統暫態分析》、《發電廠電氣原理》、《電力系統暫態分析》、《電機學》等課程的相關知識、能力要求的培養。通常安排在本科2-3年級學習。

      2. 基本知識和能力要求

      本實驗項目要求學生的先修課程包括《電路》、《自動控制原理》、《電力系統繼電保護》和《電力系統自動裝置原理》及其他基礎課程,學生需要具備電力系統的相關基礎理論知識并有一定的電氣實驗操作基礎。具體包括:

      (1) 學生需掌握電力系統發電機、變壓器、線路的穩態模型;

      (2) 學生需掌握牛頓拉夫遜法的極坐標潮流模型和算法;

      (3) 學生需掌握電力系統電壓調整策略,包括發電機調壓、變電站分接頭調壓、無功補償調壓等知識;

      (4) 學生需掌握電力系統調頻知識,包括發電機增減出力、變電站切負荷等知識;

      (5) 學生需具備線路輸送極限功率、故障電流工程計算、電力系統暫態穩定等基礎知識;

      (6) 學生對電力系統優化運行有一定的綜合分析和優化能力。

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