（1）专业与年级要求

微电网虚拟仿真实验面向南京邮电大学电气工程及其自动化、智能电网信息工程本科专业三年级学生或电气工程研究生专业一年级学生。

随着虚拟仿真实验的全面上线，将辐射江苏省甚至全国高校的电气工程专业，形成良好的教学示范效果。

（2）基本知识和能力要求

学生在进行虚拟仿真实验前的先修课程包括《电力电子技术》和《新能源发电技术》等，应掌握电气工程专业基础的电路理论和数学分析方法。

（3）预习材料

项目组老师于2015年出版《新能源发电技术与控制技术》一部，作为“十三五”普通高等教育规划教材和新能源科学与工程系列教材。

随着通信技术的发展，现代通信基站对电能的消耗日益加剧。第五代（5G）移动通信同时对RF输入信号的幅值、相位和频率进行调制，因此RF输入信号的包络线峰值平均功率比大幅提升，从3G的3.2dB提升到5G时代的32dB，幅值的绝对值变得越来越高。相同条件下，5G系统整体耗电量是4G网络的12倍。功耗与电费的大幅度增加，无疑将会大大增加运营商的运营压力。

当前，熟悉通信和电气工程学科的人才培养力度偏弱。因此，开展现代通信基站的微网供电系统虚拟仿真实验的必要性主要体现以下几个方面：

l 5G+、“碳达峰”、“碳中和”等国家发展战略的必要性

提升新能源在基站供电中的比例，不仅可以降低射频功放、机房空调等用电设备电费，而且可以为实现国家“碳达峰”、“碳中和”等战略目标做出重大贡献。构造含光伏、风力发电等新能源的绿色基站微网供电系统与5G基站的高度分散化特征完美契合，可协助5G以最低成本、最大覆盖、最高效率服务社会和用户。

l 培养解决复杂工程问题人才的必要性

现代通信基站的微网供电系统包括多种新能源接入设备、储能单元、电力电子能量变换装置、系统配电设备、主控设备等。直接采用工业级微网系统由于参数不开放，无法满足实验需求。而采购专用实验设备，系统一旦建成难以灵活配置，不利于学生分析不同方案解决问题的可行性。现有本科基础性实物教学设备很难满足要求学生掌握解决复杂工程问题能力的培养目标。

l 新能源基站供电系统工作变量多，开展大型综合虚拟仿真实验的必要性

新能源发电装置具有随机性、间歇性、波动性等特有的工作特征，实物实验由于通信数据量、风速、光照强度、温度等环境因素不可控，整个系统的运行工况无法掌控，因此预设的实验步骤很难全部完成、可逆性差，不能满足本科基础教学与实验需求目标。同时，微电网中母线暂态电压的波动显著影响通信质量，实物设备难以体现复杂条件下通信基站系统的整体工作特性。

l 依托省级、国家级实验平台基础数据，虚实结合

虚拟仿真实验项目依托南京邮电大学“国家级网络通信与控制虚拟仿真实验教学中心”，“江苏省主动配电网大数据分析与控制实验室”的优势教学与科研资源建设成果，直观展示现代通信基站中微网供电系统概念及其基站负荷特性。现代通信基站的微网供电系统虚拟仿真实验打破传统孤立的仿真概念，不仅可完成微网系统各部分的虚拟仿真，还可将真实的数据通信下的基站负荷特性接入仿真系统，实现了虚拟与现实相结合，提高了仿真可信度。

l 基于实际系统与数学模型的混合建模，开放程度高

模拟仿真实验软件利用动态数学模型实时复现真实实验现象和过程，可以使每位学生都能亲自动手做实验，观察实验现象，验证理论知识。开放参数设置功能，不仅可以对示例程序进行仿真，还可以按照学生需求设定仿真参数。通过观察不同参数下系统的仿真结果，可以对比不同参数下电网系统的运行差异，验证参数设置的合理性，对于提升学生的探索精神与科研能力具有较大的帮助。

项目坚持立德树人根本，紧密围绕南邮大信息办学特色，基于新能源发电技术在5G基站中的应用，将实际复杂工程问题和虚拟仿真信息化技术相结合，课程思政、知识学习与运用、能力训练与实践有机结合，培养和提高学生解决电气工程领域复杂工程问题的能力。

具体教学目标包括：

l 培养学生严格的科学态度和科学的工作方法，强化安全意识；

l 能综合运用《自动控制原理》、《电机学》、《电力电子技术》、《新能源发电技术》、《电力系统分析》等多门课程知识，分析和理解复杂工程，探索解决实际场景条件下供电系统的思路和手段；

l 能正确分析新能源发电中的问题，探究并完成基站交直流混合微网供电系统设计搭建、算法设计和验证，具备较好的实践动手能力，并初步具备解决复杂工程的能力。

（1）学生交互性操作步骤，共16步