《新能源發(fā)電技術(shù)A》教學(xué)大綱

《新能源發(fā)電技術(shù)A》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：05152251課程性質(zhì)：專業(yè)選修課學(xué)分：2學(xué)分學(xué)時：32學(xué)時（理論28學(xué)時，實驗4學(xué)時）先修課程：電力系統(tǒng)動力部分后續(xù)課程：智能電網(wǎng)技術(shù)適用專業(yè)：智能電網(wǎng)信息工程開課單位：電氣工程與自動化學(xué)院一、課程說明《新能源發(fā)電技術(shù)A》是智能電網(wǎng)信息工程專業(yè)的一門專業(yè)選修課。本課程主要傳授新能源發(fā)電的基本理論與方法，使學(xué)生了解中國的能源結(jié)構(gòu)和發(fā)展趨勢，掌握太陽能熱發(fā)電、光伏發(fā)電的基本原理及系統(tǒng)的構(gòu)成，加深對中國風(fēng)力資源和風(fēng)力發(fā)電基本原理的認(rèn)識，深化理解作為分布最廣泛的生物質(zhì)資源的利用現(xiàn)狀，重點把握生物質(zhì)發(fā)電的基本原理。了解地?zé)岚l(fā)電、海洋能發(fā)電、氫能的制取、存儲和燃料電池的基本原理和應(yīng)用現(xiàn)狀以及分布式發(fā)電和能源互補發(fā)電的特點和應(yīng)用。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生獲得新能源發(fā)電的基礎(chǔ)知識，具備較強的分析問題與解決問題的能力。二、課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：了解新能源的分類、資源分布特點以及新能源發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢；理解新能源發(fā)電的工作原理；掌握新能源發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)和特點；能夠針對不同技術(shù)方案，進(jìn)行能源利用效率分析，具有一定的實踐能力，促進(jìn)學(xué)生全方位的知識結(jié)構(gòu)框架形成。了解能源與環(huán)境的關(guān)系，增強學(xué)生的環(huán)保意識，激發(fā)學(xué)生科技報國的家國情懷和使命擔(dān)當(dāng)。課程目標(biāo)2：能夠充分結(jié)合理論與實踐，深刻理解新能源發(fā)電的工作原理；具備對實驗進(jìn)行分析的能力，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、解決問題的能力；培養(yǎng)學(xué)生精益求精的大國工匠精神和勇于探索、大膽實踐的學(xué)習(xí)態(tài)度。課程目標(biāo)3：了解新能源與環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)系，能夠根據(jù)環(huán)境保護(hù)、社會可持續(xù)發(fā)展的評價原則和方法，正確評價新能源設(shè)備從設(shè)計、使用等全生命周期內(nèi)以及新能源發(fā)電技術(shù)對環(huán)境和社會可持續(xù)發(fā)展的影響。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《新能源發(fā)電技術(shù)A》課程教學(xué)目標(biāo)對智能電網(wǎng)信息工程專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點課程目標(biāo)支撐強度1.工程知識1.4能夠綜合運用智能電網(wǎng)信息工程專業(yè)知識，通過對擬定方案的交流、比較和優(yōu)化，解決復(fù)雜工程問題。課程目標(biāo)1：掌握新能源發(fā)電的特點和發(fā)展?fàn)顩r，具有一定的工程實踐能力和創(chuàng)新能力，具備解決新能源發(fā)電領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的能力。了解能源與環(huán)境的關(guān)系，理解新能源分類及發(fā)展的重要意義。M3.設(shè)計/開發(fā)解決方案3.2能夠根據(jù)復(fù)雜工程問題要求，設(shè)計開發(fā)實現(xiàn)特定功能的智能電網(wǎng)系統(tǒng)和單元（部件）。課程目標(biāo)2：掌握中國能源結(jié)構(gòu)的分布特點，能夠針對不同技術(shù)方案，進(jìn)行能源利用效率分析。具有一定的實踐能力，促進(jìn)學(xué)生培養(yǎng)全方位的知識結(jié)構(gòu)框架。M7.環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展7.2能夠從環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的角度思考復(fù)雜電氣工程實踐的可持續(xù)性，并合理評價復(fù)雜電氣工程實踐對環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展的影響。課程目標(biāo)3：能夠充分結(jié)合理論與實踐，并結(jié)合自有的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，掌握新能源發(fā)電的工作原理，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、解決問題等方面的能力。培養(yǎng)精益求精的大國工匠精神，勇于探索、大膽實踐的學(xué)習(xí)態(tài)度。理解發(fā)展新能源就是在保護(hù)環(huán)境，保護(hù)我們共同的家園，激發(fā)學(xué)生科技報國的家國情懷和使命擔(dān)當(dāng)。H注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配1.理論部分理論部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配見表2。表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點難點理論學(xué)時實驗學(xué)時對應(yīng)的課程目標(biāo)1.能源概述1.1資源與能源1.2能源的分類1.3能源與環(huán)境問題教學(xué)要求：了解能源利用的歷史；了解能量的概念、形式以及分類；了解能源的開發(fā)使用對環(huán)境的影響；了解新能源發(fā)展戰(zhàn)略。重點：新能源分類及發(fā)展的重要意義。難點：新能源發(fā)展對電能的影響。21、32.太陽能熱發(fā)電技術(shù)2.1太陽能資源及其分布2.2太陽能集熱與發(fā)電2.3太陽能光熱發(fā)電2.4太陽能光伏發(fā)電2.5太陽能光伏發(fā)電的發(fā)展2.6太陽能發(fā)電工程實例教學(xué)要求：了解太陽能資源及其分布；掌握太陽能集熱器的類型及其特點；掌握太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成和發(fā)展應(yīng)用；理解太陽能熱發(fā)電和光伏發(fā)電的發(fā)電原理。了解光伏發(fā)電的發(fā)展。重點:太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成和發(fā)展應(yīng)用。難點:太陽能熱發(fā)電和光伏發(fā)電的發(fā)電原理。421、2、33.風(fēng)能與風(fēng)力發(fā)電3.1風(fēng)和風(fēng)資源；3.2風(fēng)力機的種類；3.3水平軸風(fēng)力機的結(jié)構(gòu)和原理；3.4風(fēng)力發(fā)電機組；3.5風(fēng)電場；3.6風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展；3.7風(fēng)力發(fā)電工程實例。教學(xué)要求：了解風(fēng)的形成及風(fēng)能資源；掌握風(fēng)力機的種類和特點；掌握水平軸風(fēng)力機結(jié)構(gòu)和原理；掌握風(fēng)力發(fā)電機組的構(gòu)成和部分功能；了解風(fēng)電場的特點；了解風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展。重點:風(fēng)力發(fā)電結(jié)構(gòu)和原理。難點:風(fēng)力發(fā)電結(jié)構(gòu)和原理。421、2、34.生物質(zhì)能及其利用4.1生物質(zhì)概述4.2生物質(zhì)燃料4.3生物質(zhì)能發(fā)電簡介4.4生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)4.5生物質(zhì)能發(fā)電工程實例教學(xué)要求：了解生物質(zhì)及生物質(zhì)能資源分布；了解生物質(zhì)燃料的制取方法和利用方法；掌握生物質(zhì)能發(fā)電的一般原理和特點；掌握直接燃燒發(fā)電，沼氣發(fā)電和生物質(zhì)燃?xì)獍l(fā)電的原理；了解生物質(zhì)能技術(shù)發(fā)展。重點:直接燃燒發(fā)電，沼氣發(fā)電和生物質(zhì)燃?xì)獍l(fā)電原理。難點:直接燃燒發(fā)電，沼氣發(fā)電和生物質(zhì)燃?xì)獍l(fā)電原理。41、35.地?zé)崮芗捌淅?.1地?zé)豳Y源的形成5.2地?zé)豳Y源的類型5.3地?zé)豳Y源的分布5.4地?zé)崮艿囊话憷?.5地?zé)岚l(fā)電及其發(fā)展5.6地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)5.7地?zé)岚l(fā)電工程實例教學(xué)要求：了解地?zé)豳Y源的形成和類型；了解地?zé)豳Y源的分布；了解地?zé)崮艿囊话憷梅绞剑徽莆盏責(zé)峁┡母鞣N方式和特點；了解地?zé)岚l(fā)展趨勢。掌握地?zé)岚l(fā)電類型及原理。重點:地?zé)岚l(fā)電類型及原理。難點:減壓擴容法和雙循環(huán)發(fā)電的基本原理。21、36.海洋能多種發(fā)電技術(shù)6.1海洋及海洋能資源6.2海流發(fā)電6.3海水溫差發(fā)電6.4鹽差發(fā)電6.5海洋能發(fā)電工程實例教學(xué)要求：了解海洋和海洋能資源；掌握海流發(fā)電、溫差發(fā)電；掌握海水溫差形成的原因和分布規(guī)律；理解滲透和滲透壓的有關(guān)概念。重點:海流發(fā)電原理和方法。難點:理解滲透和滲透壓的有關(guān)概念。21、37.潮汐能與潮汐發(fā)電7.1潮汐與潮汐能7.2潮汐發(fā)電的特點7.3潮汐發(fā)電的原理和電站構(gòu)成7.4潮汐電站的類型7.5潮汐發(fā)電的發(fā)展7.6潮汐與潮汐發(fā)電工程實例教學(xué)要求：了解潮汐能及潮汐能的資源分布；掌握潮汐發(fā)電的優(yōu)點和不足；掌握潮汐發(fā)電的方式和原理；了解潮汐電站結(jié)構(gòu)；掌握三種潮汐電站的發(fā)電形式和方法。重點:三種潮汐電站的類型。難點:三種潮汐電站的類型。21、38.波浪能與波浪發(fā)電8.1波浪的成因和類型8.2波浪能資源的分布和特點8.3波浪發(fā)電裝置的基本構(gòu)成8.4波浪能的轉(zhuǎn)換方式8.5波浪能轉(zhuǎn)換裝置的安裝模式8.6典型的波浪能轉(zhuǎn)換及發(fā)電裝置8.7波浪發(fā)電的發(fā)展8.8波浪發(fā)電工程實例教學(xué)要求：了解波浪的形成和類型及波浪能資源分布；理解波浪發(fā)電裝置的基本構(gòu)成；掌握波浪能的吸收和轉(zhuǎn)換方式；了解波浪能利用裝置的安裝模式。重點:波浪能的吸收和轉(zhuǎn)換方式。難點:波浪能的吸收和轉(zhuǎn)換方式。21、39.氫能與燃料電池9.1氫和氫能概述9.2氫的制取9.3氫的存儲9.4燃料電池概述9.5燃料電池的類型9.6燃料電池發(fā)電工程實例教學(xué)要求：了解氫和氫能的特點；掌握氫和氫能的利用方式和制取方法；掌握制取氫氣的原理和特點；掌握主要儲氫方式的特點和應(yīng)用場景；理解燃料電池的基本結(jié)構(gòu)和電工作原理；掌握燃料電池發(fā)電的特點。了解燃料電池的類型和發(fā)展?fàn)顩r。重點:掌握制取氫氣的原理和特點；掌握主要儲氫方式的特點和應(yīng)用場景；燃料電池發(fā)電的特點。難點:燃料電池的構(gòu)成和特點。21、310.分布式發(fā)電與能源互補10.1分布式與互補發(fā)電概述10.2分布式電源與儲能10.3分布式供電系統(tǒng)和微電網(wǎng)10.4風(fēng)能-太陽能互補發(fā)電10.5其他互補發(fā)電系統(tǒng)10.6分布式發(fā)電工程實例教學(xué)要求：了解分布式發(fā)電的概念和特點。掌握分布式發(fā)電的特點和適用場景；掌握互補發(fā)電的特點；掌握儲能裝置在分布式發(fā)電系統(tǒng)的作用；掌握微電網(wǎng)的運行控制方式；掌握風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和配置。重點:分布式發(fā)電的特點和適用場景；儲能裝置在分布式發(fā)電系統(tǒng)的作用；微電網(wǎng)的運行控制方式；風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和配置。難點:微電網(wǎng)的運行控制方式。41、3合計2842.實驗部分實驗部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配見表3。表3實驗項目、實驗內(nèi)容與學(xué)時實驗項目實驗內(nèi)容和要求實驗學(xué)時對應(yīng)的課程目標(biāo)1.太陽能光伏發(fā)電實驗實驗內(nèi)容：光電轉(zhuǎn)化，光伏并網(wǎng)發(fā)電。實驗要求：認(rèn)識設(shè)備的型號、結(jié)構(gòu)、規(guī)格等，達(dá)到熟悉器件，掌握太陽能光伏發(fā)電的基本原理。掌握光電轉(zhuǎn)化機理和并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)組成及其利用方式。21、2、32.風(fēng)力發(fā)電實驗實驗內(nèi)容：認(rèn)識風(fēng)力發(fā)電各種設(shè)備，分析風(fēng)力發(fā)電的工作原理。實驗要求：現(xiàn)場操作實驗設(shè)備，充分掌握風(fēng)力發(fā)電的基本原理、系統(tǒng)組成及其利用方式。21、2、3合計4五、教學(xué)方法及手段本課程以課堂講授為主，結(jié)合討論、案例、視頻資源共享、實驗等教學(xué)手段完成課程教學(xué)任務(wù)和相關(guān)能力的培養(yǎng)，對重要的技術(shù)原理部分需要給出詳細(xì)的板書過程，使學(xué)生能夠加深理解。每周安排固定的時間開展現(xiàn)場答疑和輔導(dǎo)，并借助現(xiàn)代交流溝通軟件，開展網(wǎng)上答疑和輔導(dǎo)，提高教學(xué)效率。注重教與學(xué)的互動，采用每個章節(jié)布置課后作業(yè)、以及大習(xí)題課等多種方式了解學(xué)生學(xué)習(xí)效果。學(xué)生比較全面的理解各種新能源的特點，掌握典型新能源的特點，能夠針對不同技術(shù)方案，進(jìn)行能源利用效率分析。了解新能源的開發(fā)和利用對環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的影響。了解新能源技術(shù)經(jīng)濟分析方法和效益影響因素。在實驗教學(xué)環(huán)節(jié)中，通過啟發(fā)式教學(xué)、討論式教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生對新能源發(fā)電形式的理解，掌握設(shè)備的基本操作規(guī)范和基本技能。培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、實際動手能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。使學(xué)生基本掌握對太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的性能測試和控制：光電變換特性測試、電氣特性檢測、控制特性實驗等。使學(xué)生了解風(fēng)力發(fā)電的基本原理和電能的變換形式，觀測風(fēng)機轉(zhuǎn)速與風(fēng)速的關(guān)系，了解風(fēng)力產(chǎn)生的電能伏安特性及額定功率。培養(yǎng)學(xué)生具有分析檢查與排除故障、解決和處理實驗結(jié)果的能力。每完成一項實驗，要認(rèn)真完成一份實驗報告。此外，安全用電是實驗中始終需要注意的重要事項。為了做好實驗，并且確保人身和設(shè)備的安全，在做新能源發(fā)電實驗時，必須要求學(xué)生嚴(yán)格遵守實驗室安全用電規(guī)則。六、課程資源1.推薦教材：（1）朱永強、趙月紅主編.《新能源發(fā)電技術(shù)》.機械工業(yè)出版社.2023.08.2.參考書：（1）王革華主編.《新能源概論》.化學(xué)工業(yè)出版社.2012（2）于立軍主編.《新能源發(fā)電技術(shù)》.機械工業(yè)出版社.2018.10（3）楊天華主編.《新能源概論》.化學(xué)工業(yè)出版社.2020.033.期刊：（1）《電網(wǎng)技術(shù)》，國家電網(wǎng)有限公司主管、主辦。（2）《中國電機工程學(xué)報》，中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會主管，中國電機工程學(xué)會主辦。（3）《電力系統(tǒng)自動化》，國家電網(wǎng)有限公司主管，國網(wǎng)電力科學(xué)研究院有限公司主辦。（4）《電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報》，全國高等學(xué)校電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)學(xué)術(shù)年會和天津大學(xué)共同主辦。（5）《ElectricPowerSystemsResearch》，ELSEVIERSCIENCESA。4.網(wǎng)絡(luò)資源：（1）學(xué)堂在線，/（2）愛課程網(wǎng)，/home/（3）中國大學(xué)慕課，/七、課程考核對課程目標(biāo)的支撐課程成績由過程性考核成績和期末考核成績兩部分構(gòu)成，具體考核/評價細(xì)則及對課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見表4。表4課程考核對課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評價細(xì)則課程目標(biāo)123過程性考核課堂表現(xiàn)10（1）根據(jù)課堂出勤情況和課堂回答問題情況進(jìn)行考核，滿分100分；（2）以平時考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?23實驗10（1）根據(jù)每個實驗的實驗操作完成情況和實驗報告質(zhì)量單獨評分，滿分100分；（2）每次實驗單獨評分，取各次實驗成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績；（3）以實驗成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?52作業(yè)20（1）主要考核學(xué)生對各章節(jié)知識點的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次作業(yè)單獨評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績；（3）以作業(yè)成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?046期末考核60（1）成績100分，以成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績；（2）主要考核學(xué)生對太陽能、生物質(zhì)能、風(fēng)能、水能、氫能的能源特點的理解，考察對能源發(fā)展現(xiàn)狀、技術(shù)原理、技術(shù)瓶頸的分析能力?！獭獭?5510合計：100分531621八、考核與成績評定1.考核方式及成績評定考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、實驗、作業(yè)、期末考核（大作業(yè)）等方式對學(xué)生進(jìn)行考核評價。考核基本要求：考核總成績由期末考核（大作業(yè)）成績和過程性考核成績組成。其中：期末考核成績?yōu)?00分（權(quán)重60%）；課堂表現(xiàn)、實驗、作業(yè)等過程性考核成績?yōu)?00分（權(quán)重40%）。2.過程性考核成績的標(biāo)準(zhǔn)過程性考核方式重點考核內(nèi)容、評價標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見表5。表5過程性考核方式評價標(biāo)準(zhǔn)考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60課堂表現(xiàn)25筆記完整，積極參與教學(xué)活動，踴躍回答問題，準(zhǔn)確率大于90%。筆記完整，認(rèn)真參與教學(xué)活動，回答問題準(zhǔn)確率大于80%。筆記不完整，偶爾參與教學(xué)活動，回答問題準(zhǔn)確率大于70%。上課不認(rèn)真，上課不記筆記，偶爾參與教學(xué)活動。上課不認(rèn)真，上課不記筆記，不參與教學(xué)活動。作業(yè)50作業(yè)完整，思路清晰，準(zhǔn)確率大于90%，字跡工整。作業(yè)完整，準(zhǔn)確率大于80%，字跡工