研究智能電網(wǎng)實(shí)驗課題資源建設論文
摘要：以產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合方式建設虛實(shí)結合、集成開(kāi)放的智能電網(wǎng)實(shí)驗資源，能夠培養出勝任新技術(shù)研究開(kāi)發(fā)、新成果轉化、新產(chǎn)品推廣和企業(yè)新技術(shù)改造等工作的基礎扎實(shí)、素質(zhì)全面、工程實(shí)踐能力強并具有較強創(chuàng )新能力的應用型、復合型高層次工程技術(shù)和工程管理人才，并能將“智能電網(wǎng)與控制技術(shù)”建成省級優(yōu)勢特色學(xué)科。
關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；實(shí)驗室建設；人才培養
中圖分類(lèi)號：G64文獻標識碼：A文章編號：1673-9132（2016）13-0256-232 DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2016.13.092
智能電網(wǎng)學(xué)科實(shí)驗資源的建設主要是構架融智能電網(wǎng)技術(shù)、信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )控制技術(shù)、通訊技術(shù)于一體，進(jìn)行智能電網(wǎng)領(lǐng)域相關(guān)教學(xué)與關(guān)鍵技術(shù)研究的實(shí)驗與實(shí)踐資源建設，提高實(shí)驗資源的科研水平，大力推進(jìn)成果提升、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和成果轉化。
一、智能電網(wǎng)實(shí)驗平臺資源建設
智能電網(wǎng)實(shí)驗資源包含大量分布式可調節設備（如光伏發(fā)電、風(fēng)電機組、同步發(fā)電機組、燃料電池、儲能、柔性負荷等多類(lèi)型分布式單元）和多種結構形式電網(wǎng)線(xiàn)路。由于智能配電網(wǎng)系統規模大，分布式設備容量小、數量多、地域分散等特征，單一的集中控制模式或分散控制模式均難以適應有源配電網(wǎng)的特征需求。因此，智能電網(wǎng)研究生實(shí)驗資源的整體控制結構擬采用“上層集中協(xié)調、下層分布式協(xié)同”的控制框架。在此控制框架下，電網(wǎng)被劃分成若干分布式設備群或控制區域。電網(wǎng)集中控制中心負責集中協(xié)調各分布式設備群或區域，而在分布式設備群或區域內部則通過(guò)協(xié)調各分布式可調單元來(lái)完成集控中心下達的任務(wù)。集成化智能電網(wǎng)半實(shí)物仿真實(shí)驗環(huán)境建設主要包括：（1）電網(wǎng)安全運行與控制監視屏區、模擬電網(wǎng)動(dòng)態(tài)仿真運行以及模擬電網(wǎng)管理與控制區。其中，監視屏區主要用于顯示系統的運行狀態(tài)和控制效果。（2）模擬電網(wǎng)動(dòng)態(tài)運行區包含虛擬配電網(wǎng)系統和部分實(shí)際物理設備（如儲能、光伏單元等），兩者通過(guò)功放接口設備實(shí)現“虛實(shí)互聯(lián)”，可用于模擬有源配電網(wǎng)管理與控制區域包含集控中心、區域控制中心和數據存儲與分析。
二、智能電網(wǎng)實(shí)驗課題資源建設
實(shí)驗課題資源的建設是學(xué)科實(shí)驗室的一個(gè)軟核心。豐富和有創(chuàng )意的實(shí)驗課題既能實(shí)現研究生課內外教學(xué)與實(shí)踐活動(dòng)的統一，也可滿(mǎn)足綜合實(shí)驗與科研實(shí)驗的統一。智能電網(wǎng)實(shí)驗室充分依托校企合作實(shí)驗資源與經(jīng)驗，集成化建設智能電網(wǎng)實(shí)驗資源，主要包括上層系統集中控制、中層區域分布式控制和底層可調單元控制的協(xié)調運行。
�。ㄒ唬┥蠈酉到y級集中控制的實(shí)驗課題
智能電網(wǎng)實(shí)驗室上層系統可進(jìn)行電網(wǎng)運行分析和動(dòng)態(tài)仿真；電網(wǎng)集中式狀態(tài)估計；電網(wǎng)集中優(yōu)化協(xié)調調度；網(wǎng)絡(luò )故障后網(wǎng)架重構；智能變電站實(shí)時(shí)監控研究；復雜電網(wǎng)的控制策略等。根據智能電網(wǎng)的網(wǎng)架結構特征，研究包含多種量測設備（PMU、RTU、SCADA）的布點(diǎn)優(yōu)化方法，以及研究量測數據具有多時(shí)空尺度、不完備性（如通信網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)生的丟包）等特征的狀態(tài)估計方法。在負荷預測和發(fā)電預測支撐下，研究電網(wǎng)多目標、多約束情況下的有功、無(wú)功優(yōu)化調度策略。
�。ǘ┲袑訁^域級分布式控制的實(shí)驗課題
與傳統的集中式運行與控制不同，分布式運行與控制是通過(guò)區域間協(xié)調變量相互通信交換信息，最終進(jìn)行全系統的狀態(tài)數據估計與運行控制。實(shí)驗室可模擬常見(jiàn)的信息不確定性因素（如延時(shí)、丟包等），分析電力通信信號傳輸。在各子區域狀態(tài)估計基礎上，通過(guò)區域間協(xié)調變量相互通信交換信息，最終估計出全系統的狀態(tài)數據，在各區域之間能夠進(jìn)行相互通信。研究分布式協(xié)同控制，將多個(gè)相互依賴(lài)的可調節單元有機地組織起來(lái)，以共同完成某一任務(wù)的.分布式控制策略。
�。ㄈ┑讓涌烧{節單元控制的實(shí)驗課題
在電網(wǎng)底層，智能電網(wǎng)實(shí)驗室主要開(kāi)展電力電子逆變器控制等相關(guān)實(shí)驗課題，依托現有產(chǎn)學(xué)研模式下研制的500kV光伏逆變器裝置等，進(jìn)一步開(kāi)展分布式電源（光伏、風(fēng)電機組、儲能等）以及FACTS裝置的控制系統設計研究工作；研究發(fā)電機組的調速與調壓控制的相關(guān)問(wèn)題，搭建控制系統進(jìn)行實(shí)現物理電力電子變換器控制，以及硬件在環(huán)測試等功能�？梢�(jiàn)，通過(guò)建設智能電網(wǎng)實(shí)驗資源，可以開(kāi)展可再生能源發(fā)電并網(wǎng)、微電網(wǎng)運行控制、綜合負荷與電網(wǎng)互動(dòng)等智能電網(wǎng)方面的多項實(shí)驗課題，實(shí)現電力網(wǎng)絡(luò )信息通信技術(shù)、可再生能源發(fā)電技術(shù)、分布式電源協(xié)調控制技術(shù)、微電網(wǎng)智能調度技術(shù)、柔性負荷監控技術(shù)等智能電網(wǎng)相關(guān)領(lǐng)域的虛擬仿真與實(shí)體交互實(shí)驗等。同時(shí)，依托虛擬通信網(wǎng)絡(luò )實(shí)現網(wǎng)絡(luò )教學(xué)共享，最大限度發(fā)揮該平臺仿真高危、大電壓、高成本、高消耗等智能電網(wǎng)系統虛擬現實(shí)對象的功能。利用PSCAD、RTLAB等軟件，仿真電網(wǎng)發(fā)電、輸電、變配電、用電全過(guò)程，結合實(shí)體元件和虛擬通信網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現虛實(shí)結合的智能電網(wǎng)中能量流與信息流的交互。
綜上所述，智能電網(wǎng)實(shí)驗室建設基于“實(shí)踐教學(xué)社會(huì )化、企業(yè)化”的理念，利用自身學(xué)科優(yōu)勢，依托省部級重點(diǎn)實(shí)驗室、工程項目研究中心等各類(lèi)科研平臺，全方位、多層面利用社會(huì )資源提高學(xué)生實(shí)踐素質(zhì)，引導學(xué)生系統參與實(shí)驗實(shí)踐活動(dòng)，強化學(xué)生工程實(shí)踐能力和工程素質(zhì)的培養，提升學(xué)生的實(shí)踐能力與創(chuàng )新精神。這樣就為智能電網(wǎng)專(zhuān)業(yè)人才培養、開(kāi)展高層次高水平的科研活動(dòng)、展現高水平智能電網(wǎng)科研成果提供了更加堅實(shí)的基礎，增強了學(xué)校服務(wù)于江蘇以及區域經(jīng)濟建設和社會(huì )發(fā)展的綜合實(shí)力。
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