淺談智能微電網技術課程教學

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［摘要］本文結合本校供用電專業高職生培養的目標和特點，以“項目教學法”為主要教學方式，優化“智能微電網技術”的教學內容和教學方法，讓高職生學習掌握新能源領域的新技術和新知識，激發他們的學習興趣、培養他們處理問題、解決問題的能力，以及鍛煉他們的動手能力和協作能力，實現職業素養的綜合提高。

［關鍵詞］微電網;分布式發電;人才培養;教學探索

隨著國民經濟的快速發展，電力需求增長迅速，能源短缺及能源發展的可持續性日漸成為經濟發展的瓶頸。為了能夠使電網不再制約經濟，改善生態環境，國家正在大力發展新能源。分布式發電是解決能源短缺的一個重要途徑，而智能微電網是解決分布式發電無縫接入區域大電網的發展趨勢。微電網是一種將分布式發電、負荷、儲能裝置、變流器以及監控保護裝置等有機整合在一起的小型發輸配電系統。有了智能微電網這個途徑，新能源發電得到一個廣闊發展的機遇。智能微電網是供用電專業學生的一門專業課，以往的教學由于缺乏相應的設備，給學生傳授知識的時候多以理論課的形式為主。這樣的課堂缺乏動手操作環節，學生參與的積極性比較低。2016年，學校利用國家示范實訓基地的建設資金，建設了一個微電網實訓基地，為學生動手能力的提高以及理論知識的強化提供了一個廣闊的平臺。微電網技術主要是把分布式電源整合到微電網中。該課程涉及的知識點比較多，有電力電子技術、自動控制技術和計算機控制技術。面對新知識、新技術，教師要在教學方法、教學內容和考核方式上下功夫。本文結合項目式教學法，把這個方法引入智能微電網技術這門課程，并對這門課程進行了教學探索。

一、課上教學內容和過程的實施

智能微電網技術是一門專業性、綜合性很強的課程，涉及的新能源有很多，常見的新能源有太陽能、風能。因此，本課程從光伏發電和風力發電系統進行講解，實訓內容也依據這兩方面的內容設置。

實訓項目一:帶領學生參觀這個風光互補實訓室的各種設備。如這些設備如何連接在一起，即主接線圖，它們在這個系統里承擔什么樣的功能，如何對這些設備進行參數設置以及它們是如何投入運行和退出運行。對這些設備進行講解完后，教師給學生介紹三相功率的計算公式和光伏發電系統，根據監控實時數據界面引導學生算出某個時刻的發電功率和光伏發電的轉化效率。在計算三相功率時，學生往往容易出錯的地方就是線電壓和相電壓它們之間的定義不是很清楚，所以，計算三相功率的時候，線電壓和相電壓之間的轉換常常容易出錯，經常把槡3漏掉。如何把三相功率算對，這對微電網這門課程來說是一個很重要的知識點。教師針對這個難點，通過學生數據和監控數據對比來深化對線電壓和相電壓轉換的理解，對公式的熟練應用。

實訓項目二:根據光伏陣列的外特性進行光伏板的電壓測量和電流測量，主要有開路電壓和短路電流的測量，帶直流負載的電壓和電流測量，根據廠家提供的手冊進行最大功率的測量。結合整個系統進行光伏陣列發電功率的計算和光伏板發電效率的計算、系統輸出功率的計算。在動手測量和計算中，教師要在其中穿插講解并網的要求及標準，并網的控制策略、低電壓穿越技術及并網逆變器的工作原理以及離網運行的要求和標準，還包含離網運行時的能量管理策略。

實訓項目三:學習風光互補發電實訓平臺，首先對照實訓指導書進行平臺設備的認識及對工作原理的理解。緊接著，對照實訓指導書的接線圖把平臺上的設備連接好。設備連接好后，接上電源對實訓平臺的光伏，風電進行調試和測試，記錄相應的數據并進行分析、判斷，得出一個初步結論，來驗證實訓平臺設備的連線是否符合要求。在離網運行的基礎上進行系統測試，學生最容易出現的問題是直流電源的正負極的接線。根據教師的數據統計，一個班一般分成八組。在這八組中，出現正負極接錯，導致保險絲燒斷的概率至少有兩到三組，這個比例比較高。為了改變保險絲頻繁被燒斷的現象，筆者提出了一個方法:接完線的小組通過小組與小組相互交換檢查來查找接線的問題。根據相應的問題，讓小組找出相應的整改措施。通過這樣的方法，保險絲被燒斷的現象幾乎沒有。鑒于這是實訓課，在接線過程中，實訓平臺的接線端子是被損壞最多的部件，這就導致個別線路表面看是接通了，實際上，線路并沒有被接通，這就是專業術語中常說的虛接。這會導致在調試運行過程中，得不出正確的結論。學生遇到這樣的情況往往不知所措。這時，教師就要通過自己的專業知識來指導學生查找問題的出處，根據不正確的數據，引導學生查找錯誤的區域。這是因為不同的數據是由所屬的不同部位管控，需要通過排除法，讓學生去找出虛接的線路。這樣的方式大大鍛煉了學生分析問題、處理故障的能力。實訓項目四:MCGS組態風光互補軟件設計。有了風光互補發電實訓平臺的接線過程后，學生對風光互補的基本工作原理已經比較熟悉，這時進行風光互補的軟件設計，教師不需要在風光互補的基本原理上下功夫，教師的重點就是給學生講授MCGS軟件的運用。MCGS容易出現的問題是組態軟件在安裝過程中往往會出現與系統不兼容的問題。因為現在的系統很多是win8和win10，系統比較先進，而MCGS組態軟件有點落伍，這就導致軟件和系統不兼容，要在軟件安裝完畢后勾選組態軟件和模擬軟件的兼容性。這個方式可以保證在調試的過程中不會彈出兼容出錯問題。在MCGS軟件過程中，還經常會遇到的問題是學生設置變量名稱與圖形界面里的變量名稱不一致。這就造成在調試過程中，會彈出一個編譯出錯的對話框，上面寫著無法找到該變量。鑒于學生剛接觸這個軟件，對于這個問題的處理，教師要引導學生去查看參數變量和圖形變量是否一致。造成這樣的結果，多數是學生的粗心大意。在輸入變量名稱時前后不一致，才導致編譯時沒法通過。這個軟件的組態設計，可以提高學生自主的創新意識。

二、課下教學內容考核

學生在課堂上學習的時間畢竟有限，如何讓學生在課下把課上的東西消化吸收好，也是許多教師思考的問題。學校在2016年引進了清華教學平臺，這個平臺是集教學、測試為一體在線教育綜合平臺，功能十分強大。教師通過這個在線平臺了一些課后的學習視頻和PPT。通過這些學習視頻和PPT，學生可以在課后在線學習風光互補的內容，也可以下載手機APP，在手機上學習相關的內容。學生可以隨時隨地學習，時間安排很自由。教師也是通過這個平臺學生的課后作業。有了這個平臺，教師可以隨時監督學生完成的作業，在線答疑學生提出的問題。即使技術的進步帶來線上平臺的方便快捷，也要看到它不足的地方。有一部分學生為了完成教師布置的作業，在網上搜索，然后復制粘貼。學生不僅沒看過內容，而且作業的內容存在很多瑕疵，應付了事的態度十分突出。更有些學生就直接把其他同學的答案粘貼過來。為了發揮平臺的真正用途，杜絕這樣的現象發生，筆者嘗試了很多辦法，但效果都不是很理想。我們認為最理想的辦法就是問答題不在平臺上實施，而是以選擇題的形式或者下拉菜單的形式出現在網絡平臺。這樣學生可以快速地閱讀，并且通過這個平臺來選擇相應的選項。做完后，平臺可以通過后臺的數據庫進行統計打分。這樣可以大大減少學生的抄襲，減輕教師后期批改作業的負擔，一舉兩得。有了在線平臺，教師點擊鼠標就能隨時查看各個班級學生掌握知識各種表格和統計結論，為后續的教學提供一個數據支撐。

三、教學中應注重的問題

因為微電網課是實訓課，教師的教學是以項目的形式實施，所以教學的內容既要符合大綱要求，又要結合現有的實訓設備，把兩方面進行結合，設計出符合教學的實訓項目。在設計實訓項目的同時也要考慮到相應課時的要求:實訓項目太多，課時安排不下;實訓項目太少，學生掌握的內容和深度又達不到人才培養計劃的要求。綜合上述幾個方面，教師可采用四個實訓項目，三個基本項目，一個設計項目。這讓學生自主學習，并訓練他們的創新能力。學生學習的積極性得到大幅度提高。對于后面的風光互補設計，學生可以在教師搭建的框架下，發揮自己的主觀能動性，設計出自己認為更加合適的風光互補系統。教師的角色就是引導和指出設計的不足及改善之處。項目教學法在微電網這門工程性比較強的課上實施，可以大大提高學生的動手能力以及處理問題的能力。這門課主要實施的是項目教學法，但是會在中間穿插一些傳統教學法，彌補項目教學法中理論內容講授的不足。在解決遇到的問題時，學生就會有足夠的理論作為支撐。

四、考核方式

這門課程是實訓課，考察的側重點在于能力方面的考核，包括動手能力、工程實踐能力、處理問題的能力、協作能力和總結表達能力。完成這些能力的考察，單單靠教師一個人是有限的，必須要發揮學生積極性和能動性。在項目實施的過程中，既有教師對小組成員的考核，又有小組內部成員的互評、小組與小組之間的點評。這樣通過多個方面來對每個學生的能力進行評價，得出的結果更加真實和客觀。這門課的考核方式為:課堂考勤占10%，小組互評占10%，項目實施占50%，撰寫報告占10%，網上作業占10%，課程考試占10%。項目實施中既涵蓋計算內容，也包含風光互補實訓平臺的接線、調試內容和組態軟件的設計的內容。這些內容涵蓋了理論、動手和設計調試這三大方面，能大大加強學生的工程實踐和創新能力，調動學生的積極性和主動性，提高他們在面對問題自己決策處理的能力，真正達到“知識、素質和能力”的綜合培養。通過對智能微電網技術這門課程在課上、課下教學內容和過程及考核方式的改革，大大促進職業教育高級技術人才的培養，推進電力行業智能化、信息化、專業化，使這門課的教學適應電力行業的新發展。

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作者：楊波 單位：廣西電力職業技術學院