“新能源与电力系统”研究生课程建设探析
时间：2021-02-12 12:01:11 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：大量风电、光伏等新能源发电在现代电力系统中的接入，使得电网需要在规划、运行等多方面作出调整，以便能更好地适应新能源的发电随机性和波动性对电力系统电压、频率稳定性等方面产生的影响。首先介绍了上海电力学院“新能源与电力系统”研究生课程的建设情况，然后对课程结构与教学内容设计、教学方法与手段、实践环节建设等方面进行了探析。
关键词：新能源；电力系统；课程建设；教学方法
作者简介：赵晶晶（1980-），女，重庆人，上海电力学院电气工程学院，副教授；李东东（1976-），男，安徽阜阳人，上海电力学院电气工程学院，教授。（上海 200090）
中图分类号：G643.2 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）14-0077-02
21世纪人类面临的两大基本问题是能源问题与环境问题，发展新能源是解决这两大问题的必由之路。新能源是相对于常规能源而言的，是指采用新技术和新材料或在新技术基础上系统地开发利用的能源，如太阳能、风能、地热能、海洋能等，大部分新能源被转换成电能接入电力系统中。新能源在地理位置上高度分散、受气候影响大，因此新能源发电的控制方式比传统石化燃料发电复杂。要将大量新能源电能接入现有电力系统，需要电网在规划、运行及控制等诸多方面作出调整，以便能更好地适应新能源随机性、波动性对电力系统电压、频率、稳定性等方面带来的影响。
2013年，为促进上海电力学院电力系统及其自动化专业研究生适应新能源大量并网后电力系统发展的需要，上海电力学院电气工程学院新开设了“新能源与电力系统”研究生专业选修课程。该课程旨在使学生对新能源发电技术的基本原理、风力与光伏发电等可再生能源并网后电力系统的运行特点有一个全面的了解，并能够利用电力系统专业分析方法解决新能源并网给电力系统带来的新问题，为进一步分析和研究新能源并网后电力系统的规划、设计、运行打下良好基础。
一、课程结构与教学内容的设计
“新能源与电力系统”课程的内容涉及电气、动力、机械、控制等许多学科领域，其中新能源发电技术主要包括太阳能发电、风能发电、生物质能发电、氢能发电、天然气、燃气发电、小水力发电、地热能发电和海洋能发电等多种发电技术。新能源发电并网后对电力系统的影响包括规划、运行、控制等诸多方面。该课程涉及“新能源发电技术”与“电力系统分析”两部分内容，概念多、知识面广、工程应用性强。但授课学时仅为36学时，内容多，课时少，要在有限的课堂教学时间内使学生有效掌握重要知识，需要合理设置课程结构，并对教学内容进行筛选。
在过去10年中，世界风电装机容量以平均每年30%累计速度迅速增长。截止到2013年，中国风电累计装机已突破90GW，全球总装机容量达到318GW。中国光伏发电累计装机容量达到17.16GW，其中，大规模光伏电站累计装机容量达到11.18GW，分布式光伏发电累计装机容量达到5.98GW。风力发电和太阳发电占据新能源发电总装机容量的91.5%，是新能源利用的主力军。生物质能、海洋能、地热源等其他新能源发电技术还处于实验研究或商业探索阶段，市场份额较小。
大量随机性、波动性的风电和光伏发电并网后对电力系统运行带来较大的影响，特别是中国部分北方地区千万千瓦级风电场集中接入当地110kV或220kV电网，对风电接入地区电力系统的运行与控制产生了相当大的影响。因此，该课程将风力发电并网后对电力系统的影响作为课程主要讲授内容之一。而太阳能光伏发电装机容量较小，大型的光伏电站装机容量一般在几兆瓦以内，如果直接接入当地110kV或220kV电网，对电网影响不大。但大量的分布式光伏发电并入配电网后对配电网的影响却不可忽视，因此该课程将光伏发电并网后对配电网的影响也作为课程主要讲授内容之一。其他新能源发电形式由于装机容量均较小，对电力系统影响并不大，则用较少的课时泛讲。新能源并网后对电力系统的影响包含对电压、频率稳定、调度、规划、控制等诸多方面，因此课程安排了较多的课时对新能源并网后的电力系统分析进行讲授，具体课时安排如下：新能源发电及并网技术基础知识2学时，风力、太阳能光伏发电6学时，生物质能发电、氢能发电、天然气/燃气发电、地热能发电和海洋能发电共2学时，风电、光伏功率预测2学时，新能源并网的经济性2学时，海上风电2学时，新能源并网对电力系统的影响共20学时（主要包括新能源并网后的消纳、电力系统优化调度、电力系统有功平衡与频率控制、电力系统无功电压控制、电力系统稳定性分析等）。
二、教学方法和手段优化
“新能源与电力系统”课程教学中需要积极探索、发掘与课程特点相匹配的教学方法和手段；强调知识的系统性、完整性；注重理论与实际、知识深度与广度的结合；重视科研动态的传递及科研方法的引导；加强对学生实践环节的培养。
1.课程深度与广度相协调
课程内容在满足广度的基础上还应保证一定的深度。课程内容应包括各种新能源发电技术基本原理、电力系统分析方法等基础知识，在新能源发电控制技术，电力系统运行、调度、控制等方面还应具有一定深度，从而使得学生掌握分析新能源发电并网对电力系统影响的方法。
2.经典理论与科研前沿技术并重
传统的“电力系统分析”课程由于理论较深、涉及面广、工程性强，历来被视为电气专业难教、难学的一门课程。新能源发电并网后，对电力系统的分析仍是建立在传统电力系统分析方法的基础上，但又存在传统分析方法不能解决的新问题。由于新能源发电发展时间不长，上述许多新问题还未得到全面解决，因此，在教学上应重视对科研前沿研究成果的呈现。通过对新能源并网技术方面最新科研成果的介绍、高水平学术期刊的查阅、电力系统运行中实际问题的调研，培养学生检索文献、查阅资料的能力，引导学生掌握提出问题并分析问题的能力。
3.教学案例的分析与讨论
课程教学过程中还应设置少量教学案例分析与讨论环节。学生通过具体案例分析，课堂上以讨论的形式让学生将自己的观点表述出来，不但锻炼了学生分析和归纳总结的能力，同时也加深了他们对所学内容的理解和掌握。例如，可让学生对采用不同风电机组类型、不同安装容量，接入不同地区的实际风电接入案例进行分析，以了解风电场并网后对接入地区电力系统的电压的影响。教学案例的分析与讨论比课本上教条的说词更能引导学生充分认识到所学知识的实际价值，明确学习目标，从而激发学生的兴趣，引领学生去深入理解课程内容。
三、实践环节建设
实践教学内容对课程理论的理解帮助较大。在实验教学方面，课程应设置一些新能源并网后电力系统分析的综合性实验，如新能源并网后电力系统的潮流计算、暂态稳定性分析、无功电压控制等。学生以实验小组为单位，实验方案设计、参数调整计算、电网接线到数据整理、实验结果分析和撰写实验报告等一整套工作都由实验小组通过合作来完成。通过新能源并网实际案例的仿真分析实践环节，能加深学生对理论知识的认识，有效加强学生的动手实践能力和综合科研能力。
四、教学团队的建设
本课程内容涉及电气、动力、机械、控制等许多学科领域，因此教学团队应老中青搭配，从而达到专业职务和知识结构合理的效果。课程负责人应为具有较深的学术造诣和创新性学术思想的本学科的专家，同时要具有团结、协作精神和较好的组织、管理和领导能力。主讲教师知识结构最好能覆盖电力系统、控制等多个领域，这样才能准确把握课程内容的广度和深度。
五、结论
本文对上海电力学院“新能源与电力系统”研究生课程建设的方案进行了探析。通过对上海电力学院电力系统自动化专业建设、新能源技术在电力行业的发展态势等方面的分析，制订了合理的课程结构与教学内容，并发掘了与课程特点相匹配的教学方法和手段。课程建设注重理论与实际的有效结合，提出加强课程实践环节建设的思想。通过开展课程建设，找出了该课程教学的薄弱环节，制订了符合电力专业的建设目标和满足电力企业对上海电力学院研究生专业能力要求的切实可行的课程建设发展规划。
参考文献：
[1]樊艳芳.“电力系统分析”精品课程的调查分析与思考[J].中国电力教育,2010,(9):105-107.
[2]马海啸.“新能源发电技术”课程建设与教学改革[J].中国电力教育,2011,(27):148-149.
[3]孙欣,黄永红.“新能源发电技术”课程教学改革与实践[J].中国电力教育,2011,(35):95-97.
（责任编辑：王意琴）
