新型电力系统背景下电气工程前沿技术研究及教学应用

一、引言

在全球应对气候变化和能源转型背景下，我国提出“碳达峰、碳中和”目标。电力行业是能源消耗和碳排放重点领域，构建新型电力系统是实现“双碳”目标关键。新型电力系统是以确保能源电力安全为前提，以满足电力需求为目标，以新型储能和柔性输电技术为支撑，具有清洁低碳等特征的现代化电力系统。电气工程前沿技术发展对构建新型电力系统至关重要，研究并应用于教学，有助于培养人才和推动行业发展。

二、新型电力系统背景下的电气工程前沿技术研究

（一）人工智能技术在电气工程中的应用

电力设备运维：传统运维依赖人工巡检和定期检修，效率低。人工智能大模型可整合多源异构数据，实现设备健康状态评估等功能。通过数据处理和引入学习机制，提高评估实时性和准确性。

电力系统调度：新型电力系统不确定性和复杂性增加，传统调度方法难满足要求。强化学习可用于实时调度，深度学习可用于负荷和发电预测，提高调度科学性和准确性。

（二）储能技术的发展与应用

储能技术类型：储能技术作为新型电力系统的关键支撑，其重要性不言而喻。在众多储能技术中，电化学储能、机械储能、电磁储能等类型各具特色，为电力系统提供了多样化的选择。例如，锂离子电池储能以其高能量密度和长寿命周期而广受欢迎，抽水蓄能则以其大规模储能能力和成熟的技术体系在电力系统中占据重要地位，而压缩空气储能则以其环保和高效的特性在储能领域占有一席之地。这些储能技术各有优势，被广泛应用于电力系统的各个环节。

（三）电力电子技术在新能源并网中的关键作用

新能源发电变流器技术：新能源发电具有波动性和间歇性，需要通过电力电子变流器接入电网。以光伏逆变器为例，新型逆变器采用了先进的电力电子技术，不仅提高了转换效率，还增强了系统的稳定性。这些新型逆变器能够实时调节输出电压和频率，保证新能源发电的稳定输出，提高新能源发电的并网性能。

柔性输电技术：柔性输电技术能够灵活调节输电系统的参数，实现对电力传输的优化配置。常见的柔性输电装置有SVC（静止无功补偿器）、STATCOM（静止同步补偿器）等。这些装置能够解决新能源接入电网时的问题，实现电力在输电系统中的灵活传输和优化配置。通过柔性输电技术，可以实现对新能源发电的高效利用，提高电力系统的运行效率和稳定性。

三、电气工程前沿技术在教学中的应用

（一）优化课程体系，融入前沿技术内容

增设相关课程：在电气工程专业的课程体系中，增设 “新型电力系统技术”“人工智能在电气工程中的应用”“储能技术与应用” 等课程，系统地向学生传授新型电力系统背景下的前沿技术知识。这些课程可采用理论教学与实践教学相结合的方式，理论教学部分介绍前沿技术的基本原理、发展现状和应用前景；实践教学部分通过实验、课程设计等环节，让学生亲身体验和应用这些技术，提高学生的实践能力和创新能力。

更新现有课程内容：对传统的电气工程专业课程，如 “电力系统分析”“电力电子技术”“电气设备” 等，进行内容更新，将新型电力系统背景下的前沿技术融入其中。在 “电力系统分析” 课程中，增加高比例可再生能源接入下电力系统的运行特性分析、储能系统在电力系统中的建模与应用等内容；在 “电力电子技术” 课程中，强化新能源发电变流器、柔性输电装置等电力电子设备的原理、拓扑结构和控制策略的教学。

（二）开展实践教学，提升学生应用能力

建设实验平台：高校应加大对电气工程实践教学的投入，建设与新型电力系统前沿技术相关的实验平台。如建设包含光伏发电、风力发电、储能系统、智能电网监控系统等的新能源电力系统综合实验平台，让学生在实验平台上进行新能源发电系统的搭建、调试和运行，研究储能系统与新能源发电的协同控制，以及电力系统的智能监控与调度等。通过实验教学，使学生深入理解前沿技术的实际应用，提高学生解决实际工程问题的能力。

组织实践项目：鼓励教师带领学生参与实际的工程项目和科研项目，将前沿技术应用于项目实践中。例如，参与企业的电力设备智能化运维项目，运用人工智能技术对电力设备的运行数据进行分析和故障诊断；参与新能源发电项目的设计与实施，研究储能系统在新能源发电中的优化配置和控制策略。通过实践项目，培养学生的团队协作能力、创新能力和工程实践能力，使学生更好地适应未来电力行业的工作需求。

（三）创新教学方法，激发学生学习兴趣

采用案例教学法：在教学过程中，引入实际的工程案例，讲解前沿技术在新型电力系统中的应用。如以某地区的新型电力系统建设项目为例，分析人工智能技术如何实现电力设备的智能运维和电力系统的优化调度，储能技术如何解决新能源消纳问题，电力电子技术如何保障新能源并网的稳定性和电能质量。通过案例教学，使学生更直观地了解前沿技术的应用场景和实际效果，激发学生的学习兴趣和学习积极性。

利用在线教学资源：充分利用互联网上丰富的在线教学资源，如MOOC 课程、虚拟仿真实验平台等，拓宽学生的学习渠道。教师可以推荐相关的在线课程，让学生自主学习前沿技术的相关知识；利用虚拟仿真实验平台，让学生进行一些在实际实验室中难以开展的实验，如复杂电力系统的故障模拟与分析、新型电力电子装置的性能测试等。在线教学资源的利用可丰富教学手段，提高教学效果。

四、结论

新型电力系统的构建为电气工程前沿技术的发展带来了新的机遇和挑战。人工智能技术、储能技术和电力电子技术等在新型电力系统中发挥着重要作用，推动着电力行业的技术创新和发展。将这些前沿技术融入电气工程教学中，优化课程体系，开展实践教学，创新教学方法，有助于培养适应新型电力系统发展需求的高素质人才。高校和教师应积极关注行业发展动态，不断更新教学内容和教学方法，为电力行业的可持续发展提供人才支持和智力保障。在未来的研究中，还需进一步深入探索前沿技术在新型电力系统中的应用优化，以及如何更有效地将其融入教学实践，以推动电气工程学科的发展和新型电力系统的建设。

参考文献

[1] 刘乐太 . 新型电力系统背景下电气工程专业人才培养路径研究[C]// 广西网络安全和信息化联合会 .2025 年第三届工程领域数字化转型与新质生产力发展研究学术交流会论文集 . 国网甘肃省电力公司平凉供电公司 ;,2025:14-16.DOI:10.26914/c.cnkihy.2025.020119.

[2] 来文豪, 李平, 李梅, 等. “新型电力系统”背景下电气工程及其自动化专业教学改革探索[J]. 黑龙江工业学院学报( 综合版 ),2024,24(12):24-27.DOI:10.16792/j.cnki.1672-6758.2024.12.036.

[3] 戴剑丰 . 新型电力系统背景下电气工程人才培养模式探索与实践 [J]. 软件导刊 ,2024,23(02):167-171.

作者简介：欧伟劲（1992.02-），男，汉族，广东湛江人，专任教师，本科，主要从事电气工程方面教学和研究