浅谈智能微电网技术课程教学

［摘要］本文结合本校供用电专业高职生培养的目标和特点，以“项目教学法”为主要教学方式，优化“智能微电网技术”的教学内容和教学方法，让高职生学习掌握新能源领域的新技术和新知识，激发他们的学习兴趣、培养他们处理问题、解决问题的能力，以及锻炼他们的动手能力和协作能力，实现职业素养的综合提高。

［关键词］微电网;分布式发电;人才培养;教学探索

随着国民经济的快速发展，电力需求增长迅速，能源短缺及能源发展的可持续性日渐成为经济发展的瓶颈。为了能够使电网不再制约经济，改善生态环境，国家正在大力发展新能源。分布式发电是解决能源短缺的一个重要途径，而智能微电网是解决分布式发电无缝接入区域大电网的发展趋势。微电网是一种将分布式发电、负荷、储能装置、变流器以及监控保护装置等有机整合在一起的小型发输配电系统。有了智能微电网这个途径，新能源发电得到一个广阔发展的机遇。智能微电网是供用电专业学生的一门专业课，以往的教学由于缺乏相应的设备，给学生传授知识的时候多以理论课的形式为主。这样的课堂缺乏动手操作环节，学生参与的积极性比较低。2016年，学校利用国家示范实训基地的建设资金，建设了一个微电网实训基地，为学生动手能力的提高以及理论知识的强化提供了一个广阔的平台。微电网技术主要是把分布式电源整合到微电网中。该课程涉及的知识点比较多，有电力电子技术、自动控制技术和计算机控制技术。面对新知识、新技术，教师要在教学方法、教学内容和考核方式上下功夫。本文结合项目式教学法，把这个方法引入智能微电网技术这门课程，并对这门课程进行了教学探索。

一、课上教学内容和过程的实施

智能微电网技术是一门专业性、综合性很强的课程，涉及的新能源有很多，常见的新能源有太阳能、风能。因此，本课程从光伏发电和风力发电系统进行讲解，实训内容也依据这两方面的内容设置。

实训项目一:带领学生参观这个风光互补实训室的各种设备。如这些设备如何连接在一起，即主接线图，它们在这个系统里承担什么样的功能，如何对这些设备进行参数设置以及它们是如何投入运行和退出运行。对这些设备进行讲解完后，教师给学生介绍三相功率的计算公式和光伏发电系统，根据监控实时数据界面引导学生算出某个时刻的发电功率和光伏发电的转化效率。在计算三相功率时，学生往往容易出错的地方就是线电压和相电压它们之间的定义不是很清楚，所以，计算三相功率的时候，线电压和相电压之间的转换常常容易出错，经常把槡3漏掉。如何把三相功率算对，这对微电网这门课程来说是一个很重要的知识点。教师针对这个难点，通过学生数据和监控数据对比来深化对线电压和相电压转换的理解，对公式的熟练应用。

实训项目二:根据光伏阵列的外特性进行光伏板的电压测量和电流测量，主要有开路电压和短路电流的测量，带直流负载的电压和电流测量，根据厂家提供的手册进行最大功率的测量。结合整个系统进行光伏阵列发电功率的计算和光伏板发电效率的计算、系统输出功率的计算。在动手测量和计算中，教师要在其中穿插讲解并网的要求及标准，并网的控制策略、低电压穿越技术及并网逆变器的工作原理以及离网运行的要求和标准，还包含离网运行时的能量管理策略。

实训项目三:学习风光互补发电实训平台，首先对照实训指导书进行平台设备的认识及对工作原理的理解。紧接着，对照实训指导书的接线图把平台上的设备连接好。设备连接好后，接上电源对实训平台的光伏，风电进行调试和测试，记录相应的数据并进行分析、判断，得出一个初步结论，来验证实训平台设备的连线是否符合要求。在离网运行的基础上进行系统测试，学生最容易出现的问题是直流电源的正负极的接线。根据教师的数据统计，一个班一般分成八组。在这八组中，出现正负极接错，导致保险丝烧断的概率至少有两到三组，这个比例比较高。为了改变保险丝频繁被烧断的现象，笔者提出了一个方法:接完线的小组通过小组与小组相互交换检查来查找接线的问题。根据相应的问题，让小组找出相应的整改措施。通过这样的方法，保险丝被烧断的现象几乎没有。鉴于这是实训课，在接线过程中，实训平台的接线端子是被损坏最多的部件，这就导致个别线路表面看是接通了，实际上，线路并没有被接通，这就是专业术语中常说的虚接。这会导致在调试运行过程中，得不出正确的结论。学生遇到这样的情况往往不知所措。这时，教师就要通过自己的专业知识来指导学生查找问题的出处，根据不正确的数据，引导学生查找错误的区域。这是因为不同的数据是由所属的不同部位管控，需要通过排除法，让学生去找出虚接的线路。这样的方式大大锻炼了学生分析问题、处理故障的能力。实训项目四:MCGS组态风光互补软件设计。有了风光互补发电实训平台的接线过程后，学生对风光互补的基本工作原理已经比较熟悉，这时进行风光互补的软件设计，教师不需要在风光互补的基本原理上下功夫，教师的重点就是给学生讲授MCGS软件的运用。MCGS容易出现的问题是组态软件在安装过程中往往会出现与系统不兼容的问题。因为现在的系统很多是win8和win10，系统比较先进，而MCGS组态软件有点落伍，这就导致软件和系统不兼容，要在软件安装完毕后勾选组态软件和模拟软件的兼容性。这个方式可以保证在调试的过程中不会弹出兼容出错问题。在MCGS软件过程中，还经常会遇到的问题是学生设置变量名称与图形界面里的变量名称不一致。这就造成在调试过程中，会弹出一个编译出错的对话框，上面写着无法找到该变量。鉴于学生刚接触这个软件，对于这个问题的处理，教师要引导学生去查看参数变量和图形变量是否一致。造成这样的结果，多数是学生的粗心大意。在输入变量名称时前后不一致，才导致编译时没法通过。这个软件的组态设计，可以提高学生自主的创新意识。

二、课下教学内容考核

学生在课堂上学习的时间毕竟有限，如何让学生在课下把课上的东西消化吸收好，也是许多教师思考的问题。学校在2016年引进了清华教学平台，这个平台是集教学、测试为一体在线教育综合平台，功能十分强大。教师通过这个在线平台了一些课后的学习视频和PPT。通过这些学习视频和PPT，学生可以在课后在线学习风光互补的内容，也可以下载手机APP，在手机上学习相关的内容。学生可以随时随地学习，时间安排很自由。教师也是通过这个平台学生的课后作业。有了这个平台，教师可以随时监督学生完成的作业，在线答疑学生提出的问题。即使技术的进步带来线上平台的方便快捷，也要看到它不足的地方。有一部分学生为了完成教师布置的作业，在网上搜索，然后复制粘贴。学生不仅没看过内容，而且作业的内容存在很多瑕疵，应付了事的态度十分突出。更有些学生就直接把其他同学的答案粘贴过来。为了发挥平台的真正用途，杜绝这样的现象发生，笔者尝试了很多办法，但效果都不是很理想。我们认为最理想的办法就是问答题不在平台上实施，而是以选择题的形式或者下拉菜单的形式出现在网络平台。这样学生可以快速地阅读，并且通过这个平台来选择相应的选项。做完后，平台可以通过后台的数据库进行统计打分。这样可以大大减少学生的抄袭，减轻教师后期批改作业的负担，一举两得。有了在线平台，教师点击鼠标就能随时查看各个班级学生掌握知识各种表格和统计结论，为后续的教学提供一个数据支撑。

三、教学中应注重的问题

因为微电网课是实训课，教师的教学是以项目的形式实施，所以教学的内容既要符合大纲要求，又要结合现有的实训设备，把两方面进行结合，设计出符合教学的实训项目。在设计实训项目的同时也要考虑到相应课时的要求:实训项目太多，课时安排不下;实训项目太少，学生掌握的内容和深度又达不到人才培养计划的要求。综合上述几个方面，教师可采用四个实训项目，三个基本项目，一个设计项目。这让学生自主学习，并训练他们的创新能力。学生学习的积极性得到大幅度提高。对于后面的风光互补设计，学生可以在教师搭建的框架下，发挥自己的主观能动性，设计出自己认为更加合适的风光互补系统。教师的角色就是引导和指出设计的不足及改善之处。项目教学法在微电网这门工程性比较强的课上实施，可以大大提高学生的动手能力以及处理问题的能力。这门课主要实施的是项目教学法，但是会在中间穿插一些传统教学法，弥补项目教学法中理论内容讲授的不足。在解决遇到的问题时，学生就会有足够的理论作为支撑。

四、考核方式

这门课程是实训课，考察的侧重点在于能力方面的考核，包括动手能力、工程实践能力、处理问题的能力、协作能力和总结表达能力。完成这些能力的考察，单单靠教师一个人是有限的，必须要发挥学生积极性和能动性。在项目实施的过程中，既有教师对小组成员的考核，又有小组内部成员的互评、小组与小组之间的点评。这样通过多个方面来对每个学生的能力进行评价，得出的结果更加真实和客观。这门课的考核方式为:课堂考勤占10%，小组互评占10%，项目实施占50%，撰写报告占10%，网上作业占10%，课程考试占10%。项目实施中既涵盖计算内容，也包含风光互补实训平台的接线、调试内容和组态软件的设计的内容。这些内容涵盖了理论、动手和设计调试这三大方面，能大大加强学生的工程实践和创新能力，调动学生的积极性和主动性，提高他们在面对问题自己决策处理的能力，真正达到“知识、素质和能力”的综合培养。通过对智能微电网技术这门课程在课上、课下教学内容和过程及考核方式的改革，大大促进职业教育高级技术人才的培养，推进电力行业智能化、信息化、专业化，使这门课的教学适应电力行业的新发展。

参考文献:

［1］刘鑫尚，徐浩铭．基于“智能电网”的高职电力专业人才培养探索［J］．新西部，2018(3):124－125．

［2］汪方斌，王雅，刘艳丽，等．基于“智能电网”的电气专业人才培养研究［J］．教育现代化，2015(6):15－18．

［3］王博，李林琳．基于产教融合的智能电网信息工程专业人才培养实践［J］．长春工程学院学报，2018(19):109－111．

［4］井天军，杨建华，仲崇山，等．电气工程特色专业实训基地建设的探索与实践［J］．中国电力教育，2013(23):106－107．

［5］郭权利，杨宇昕．智能微电网研究综述［J］．山东工业技术，2017(11):161－162．

作者：杨波 单位：广西电力职业技术学院