多能协同控制软件仿真与验证
📚 共计 30 章节
01
课程导论与背景
多能协同控制的概念、发展历程、在新型电力系统中的作用。
概念
电力系统
02
系统架构设计
多能协同控制软件的总体架构、分层设计思想、核心模块划分。
架构
模块
03
仿真环境搭建
MATLAB/Simulink环境配置、Python与TensorFlow/PyTorch环境配置、联合仿真接口设置。
环境
联合仿真
04
基础模型库
光伏发电模型、风力发电模型、储能系统模型、燃气轮机模型。
光伏
风电
储能
05
数据采集与预处理
SCADA数据接口、数据清洗、异常值检测、时间序列对齐。
SCADA
清洗
06
负荷预测算法
基于LSTM的短期负荷预测、基于Prophet的中期负荷预测、模型评估指标。
LSTM
Prophet
07
可再生能源出力预测
光伏功率预测（基于CNN-LSTM）、风速与风电功率预测、预测不确定性分析。
CNN-LSTM
不确定性
08
优化调度基础
线性规划与混合整数线性规划、目标函数与约束条件建模、求解器（Gurobi/CPLEX）调用。
MILP
Gurobi
09
经济调度模型
多能互补的经济调度、考虑碳交易成本的调度、日内滚动优化。
碳交易
滚动优化
10
安全约束调度
网络安全约束（N-1准则）、电压/频率约束、热稳定约束建模。
N-1
电压约束
11
模型预测控制（MPC）
MPC基本原理、状态空间模型构建、滚动优化与反馈校正。
MPC
状态空间
12
强化学习在调度中的应用
马尔可夫决策过程建模、深度Q网络（DQN）、策略梯度方法。
DQN
策略梯度
13
多智能体协同控制
多智能体系统概念、一致性算法、分布式优化（ADMM）。
一致性
ADMM
14
硬件在环（HIL）仿真
HIL仿真原理、实时仿真器（RT-LAB/OPAL-RT）配置、接口板卡设置。
HIL
RT-LAB
15
软件在环（SIL）仿真
SIL测试流程、代码生成与部署、自动化测试脚本。
SIL
自动化
16
控制器设计
PID控制器参数整定、鲁棒控制器设计、自适应控制器设计。
PID
鲁棒
自适应
17
通信协议与接口
IEC 61850协议、Modbus TCP/IP、OPC UA、MQTT在能源系统中的应用。
IEC61850
MQTT
18
网络安全与数据隐私
能源系统网络攻击类型、入侵检测系统、差分隐私保护。
入侵检测
差分隐私
19
可视化与监控大屏
基于Web的实时数据可视化（ECharts/Plotly）、大屏布局设计、告警系统。
ECharts
大屏
20
数字孪生技术
数字孪生概念、虚拟电厂建模、实时映射与状态估计。
数字孪生
虚拟电厂
21
案例研究1：工业园区综合能源系统
工业园区综合能源系统仿真与优化。
工业园区
综合能源
22
案例研究2：高比例可再生能源区域电网
含高比例可再生能源的区域电网协同控制。
可再生能源
区域电网
23
案例研究3：微电网孤岛与并网切换
微电网孤岛与并网模式切换控制。
微电网
孤岛
24
验证与测试方法论
单元测试、集成测试、回归测试、覆盖率分析。
单元测试
回归测试
25
性能评估指标
控制精度（RMSE/MAE）、响应时间、经济性指标（运行成本节省率）。
RMSE
经济性
26
标准与规范
IEC 61499功能块标准、IEEE 1547并网标准、国内相关标准解读。
IEC61499
IEEE1547
27
项目实战1：Python调度系统
基于Python的简单多能协同调度系统开发。
Python
调度系统
28
项目实战2：Simulink微电网仿真
基于MATLAB/Simulink的微电网仿真模型搭建。
Simulink
微电网
29
项目实战3：强化学习HEMS
基于强化学习的家庭能量管理系统（HEMS）设计。
强化学习
HEMS
30
课程总结与未来展望
技术趋势（AI+能源、云边协同）、职业发展路径、推荐学习资源。
AI+能源
云边协同