儲能原理與技術(shù)課程教學(xué)大綱

《儲能原理與技術(shù)》課程教學(xué)大綱課程名稱：儲能原理與技術(shù)EnergyStoragePrincipleandTechnology課程編號：041953012課程性質(zhì)：R必修￡選修課程類別：□通識課程R專業(yè)課程￡實(shí)踐教學(xué)適用專業(yè)：新能源科學(xué)與工程課程學(xué)時(shí)：總學(xué)時(shí)32，其中理論32、實(shí)驗(yàn)0課程學(xué)分：2應(yīng)開課學(xué)期：第七學(xué)期先修課程：傳熱學(xué)、工程熱力學(xué)、新能源轉(zhuǎn)化與利用任課學(xué)院、系部：能源科學(xué)與工程學(xué)院新能源科學(xué)與工程系一、課程簡介本課程為新能源科學(xué)與工程專業(yè)的專業(yè)核心課，課程性質(zhì)為必修。本課程主要講述儲能技術(shù)的基本概念、原理和應(yīng)用各種主要儲能方法的基本原理，包括：能量轉(zhuǎn)換和儲存與利用，儲熱原理與技術(shù)，相變儲熱技術(shù)與材料，電能儲能原理與技術(shù)、化學(xué)儲能原理與技術(shù)，氣體水合物儲能原理與技術(shù)等，同時(shí)還簡單介紹了各類儲能技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。本課程的任務(wù)是使學(xué)生掌握儲能技術(shù)的基本理論和儲能技術(shù)的方法和特性，基本具備研發(fā)、設(shè)計(jì)、運(yùn)行和管理儲能技術(shù)、設(shè)備和工程的能力。二、課程教學(xué)的目標(biāo)及與畢業(yè)要求的關(guān)系（一）課程目標(biāo)課程總目標(biāo)：通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握熱能、電能、化學(xué)能以及其它主要能源儲存利用技術(shù)的原理、方法、特性和進(jìn)展，基本具備研發(fā)、設(shè)計(jì)、運(yùn)行和管理儲能技術(shù)、設(shè)備和工程的能力，同時(shí)注重培養(yǎng)學(xué)生精益求精的大國工匠精神，激發(fā)學(xué)生科技報(bào)國的家國情懷和使命擔(dān)當(dāng)。課程目標(biāo)1：掌握熱能、電能、化學(xué)能以及其它主要能源儲存利用技術(shù)的原理、方法、特性和進(jìn)展，了解各種不同規(guī)模儲能技術(shù)的特點(diǎn)和發(fā)展現(xiàn)狀。（思政點(diǎn)：工匠精神（科技報(bào)國）。從儲能技術(shù)的工作原理及利用技術(shù)引入共和國科技發(fā)展的重大事例—核武器研制的艱辛歷程，簡要介紹中國原子彈之父—鄧稼先。從儲能技術(shù)的研究進(jìn)展引入DVD專利的擁有者，簡要介紹專利技術(shù)的重要性以及華為企業(yè)的成長歷程。）課程目標(biāo)2：掌握儲能技術(shù)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用的基礎(chǔ)知識和基本原則，基本具備儲能工程設(shè)計(jì)、優(yōu)化和管理的能力。（思政點(diǎn)：工匠精神（科技報(bào)國）。從儲能利用的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計(jì)引入北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，介紹關(guān)鍵部件原子鐘的攻關(guān)歷程。）（二）課程目標(biāo)與畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系本課程目標(biāo)支持的主要畢業(yè)要求如下表：課程目標(biāo)畢業(yè)要求1．掌握熱能、電能、化學(xué)能以及其它主要能源儲存利用技術(shù)的原理、方法、特性和進(jìn)展，了解各種不同規(guī)模儲能技術(shù)的特點(diǎn)和發(fā)展現(xiàn)狀。畢業(yè)要求1：工程知識，能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識用于解決新能源勘查、開發(fā)與綜合利用中的工程問題，具備工程科學(xué)思維和工程管理意識。畢業(yè)要求4：研究，能夠基于科學(xué)原理與方法，結(jié)合具體生產(chǎn)實(shí)踐，分析、解決新能源勘查和開發(fā)利用中的技術(shù)問題。能夠正確認(rèn)識行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，具備文獻(xiàn)信息提煉、歸納能力。能夠提出工程問題的關(guān)鍵理論問題和技術(shù)難題，善于利用文獻(xiàn)資料及團(tuán)隊(duì)技能開展初步科學(xué)研究與技術(shù)攻關(guān)。2．掌握儲能技術(shù)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用的基礎(chǔ)知識和基本原則，基本具備儲能工程設(shè)計(jì)、優(yōu)化和管理的能力。畢業(yè)要求5：使用現(xiàn)代工具，能夠針對新能源勘查、開發(fā)及綜合利用中的問題，開發(fā)、選擇與使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，并掌握文獻(xiàn)檢索、資料查詢及運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)獲取相關(guān)信息的基本方法。三、課程教學(xué)的基本內(nèi)容及教學(xué)安排知識單元知識點(diǎn)學(xué)時(shí)數(shù)課程目標(biāo)線下授課線上授課實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐1.緒論知識點(diǎn)1.1：氣候變化與能源效率；知識點(diǎn)1.2：儲能技術(shù)及其應(yīng)用；知識點(diǎn)1.3：儲能技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r與展望；2課程目標(biāo)12.儲能技術(shù)原理知識點(diǎn)2.1：能量轉(zhuǎn)換原理；知識點(diǎn)2.2：熱機(jī)的原理；知識點(diǎn)2.3：熱能儲存技術(shù)；知識點(diǎn)2.4：化學(xué)能儲存技術(shù)；知識點(diǎn)2.5：電能儲存技術(shù)；知識點(diǎn)2.6：氣體水合物儲能技術(shù)；4課程目標(biāo)13.儲能材料的基本特性知識點(diǎn)3.1：相變焓差與相平衡、相變過程特性；知識點(diǎn)3.2：氣體水合物的特性；知識點(diǎn)3.3：水、冰及水合鹽的特性；知識點(diǎn)3.4：高分子儲能材料的特性；知識點(diǎn)3.5：儲能材料的熱物性及測定方法；知識點(diǎn)3.6：儲能材料的遴選原則及常用材料介紹；4課程目標(biāo)14.冰蓄冷空調(diào)技術(shù)及應(yīng)用知識點(diǎn)4.1：發(fā)展蓄冷空調(diào)的效益分析；知識點(diǎn)4.2：空調(diào)蓄冷方式及其技術(shù)；知識點(diǎn)4.3：空調(diào)蓄冷系統(tǒng)運(yùn)行方式；知識點(diǎn)4.4：蓄冷空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法；知識點(diǎn)4.5：蓄冷空調(diào)發(fā)展；4課程目標(biāo)15.電能儲存技術(shù)及應(yīng)用知識點(diǎn)5.1：鎳鎘電池的工作原理及應(yīng)用；知識點(diǎn)5.2：抽水蓄能的應(yīng)用；知識點(diǎn)5.3：超導(dǎo)儲電能技術(shù)的應(yīng)用；知識點(diǎn)5.4：電容器儲能技術(shù)的應(yīng)用；知識點(diǎn)5.5：壓縮空氣儲電技術(shù)的應(yīng)用；4課程目標(biāo)16.熱能儲存技術(shù)及應(yīng)用知識點(diǎn)6.1：熱的傳遞方式；知識點(diǎn)6.2：熱能儲存方式；知識點(diǎn)6.3：蓄熱技術(shù)的應(yīng)用；知識點(diǎn)6.4：幾種蓄熱系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法；知識點(diǎn)6.5：蓄熱系統(tǒng)用于北方供暖；4課程目標(biāo)17.氣體水合物儲能技術(shù)及應(yīng)用知識點(diǎn)7.1：氣體水合物性質(zhì)；知識點(diǎn)7.2：氣體水合物蓄冷現(xiàn)狀；知識點(diǎn)7.3：氣體水合物蓄冷工質(zhì)選擇；知識點(diǎn)7.4：氣體水合物相平衡；知識點(diǎn)7.5：氣體水合物反應(yīng)動力學(xué)；知識點(diǎn)7.6：氣體水合物蓄冷系統(tǒng)應(yīng)用；知識點(diǎn)7.7：水合物蓄冷中試；4課程目標(biāo)18.化學(xué)儲能、氫能制備儲存技術(shù)及應(yīng)用知識點(diǎn)8.1：化學(xué)能；知識點(diǎn)8.2：化學(xué)能與熱能的轉(zhuǎn)換；知識點(diǎn)8.3：化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)換；知識點(diǎn)8.4：燃料電池；知識點(diǎn)8.5：化學(xué)能儲太陽能；知識點(diǎn)8.6：高分子換能材料；知識點(diǎn)8.7：氫能制備與儲存；4課程目標(biāo)1其他儲能技術(shù)及應(yīng)用知識點(diǎn)9.1：氣體水合物儲能技術(shù)及其應(yīng)用；知識點(diǎn)9.2：儲能技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用；知識點(diǎn)9.3：儲能技術(shù)在交通運(yùn)輸中的應(yīng)用；知識點(diǎn)9.4：儲能技術(shù)在新能源生產(chǎn)中的應(yīng)用；知識點(diǎn)9.5：儲能技術(shù)在建筑節(jié)能中的應(yīng)用；2課程目標(biāo)2合計(jì)320四、本課程與其他課程的聯(lián)系本課程的預(yù)修課程為傳熱學(xué)、工程熱力學(xué)、新能源轉(zhuǎn)化與利用，它為學(xué)生提供學(xué)習(xí)本課程所必須了解的熱傳導(dǎo)和能量轉(zhuǎn)換等方面的基礎(chǔ)知識。本課程重點(diǎn)對儲能技術(shù)的基本概念、原理和應(yīng)用各種主要儲能方法的基本原理等教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行講解，為后續(xù)課程、實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)打下良好基礎(chǔ)。五、教材與其他教學(xué)資源（含教學(xué)參考書或在線資源）（一）建議教材[1]樊栓獅等.儲能材料與技術(shù)[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2014.[2]黃志高.儲能原理與技術(shù)(第2版)[M].中國水利水電出版社,2018.(普通高等教育新能源類十三五精品系列教材)（二）其他教學(xué)資源[1](美)FrankS.Barnes等,肖曦等譯.大規(guī)模儲能技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2013.[2](美)AndreTer-Gazarian等,周京華譯.電力系統(tǒng)儲能[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2015.[3]蘇偉等.化學(xué)儲能技術(shù)及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用[M].科學(xué)出版社,2013.[4](法)YvesBrunet等,唐西勝等譯.儲能技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2013.六、教學(xué)方法與學(xué)習(xí)建議授課方式：教學(xué)過程中采用多媒體課件的形式進(jìn)行互動式教學(xué)，充分調(diào)動學(xué)生的主動性、積極性，使課堂成為積極互動的、高質(zhì)高效的課堂。注重實(shí)用性。鼓勵(lì)學(xué)生通過閱讀參考文獻(xiàn)、撰寫課程論文、開展課堂討論來與專業(yè)課相聯(lián)系，注重理論知識的專業(yè)應(yīng)用。通過課后布置適量思考題、練習(xí)題，引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)，使學(xué)生深入理解基本原理和概念，提高分析和解決問題的能力。重點(diǎn)：掌握能量轉(zhuǎn)換的基本原理和熱機(jī)工作原理、儲能材料的遴選、顯熱儲能、潛熱儲能、化學(xué)反應(yīng)儲能的特點(diǎn)、相變焓差的基本計(jì)算原理、相圖意義及相率概念、化學(xué)能與熱能轉(zhuǎn)換、化學(xué)能與電能轉(zhuǎn)換的基本原理和特點(diǎn)、氣體水合物蓄冷工質(zhì)選擇、相平衡、反應(yīng)動力學(xué)原理。難點(diǎn)：包括能量轉(zhuǎn)換的基本原理、熱機(jī)工作原理、儲能材料的遴選、化學(xué)能與熱能轉(zhuǎn)換原理、化學(xué)能與電能轉(zhuǎn)換原理。后續(xù)自主學(xué)習(xí)建議：儲能技術(shù)的分類及應(yīng)用、儲能技術(shù)面臨的現(xiàn)狀及發(fā)展前景；儲能技術(shù)在日常生活、交通運(yùn)輸、新能源生產(chǎn)和建筑節(jié)能中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢等。七、課程考核及成績評定方式（一）課程考核本課程成績評定包括平時(shí)考核（平時(shí)到課率統(tǒng)計(jì)）、過程考核（隨堂問答、課堂測驗(yàn)、課后作業(yè)）和終結(jié)性評價(jià)（期末考試）三部分，其中平時(shí)成績占課程總成績的10％，過程成績占課程總成績的30％，終結(jié)性評價(jià)成績占課程總成績的60％。具體要求及評分方法如下：平時(shí)成績：出勤成績采用扣分制，每缺勤一次扣平時(shí)成績1分，每遲到或早退一次扣平時(shí)成績0.5分，無故曠課4次以上者取消本次課程成績，占總成績的10%。過程成績：課堂測驗(yàn)、課后作業(yè)要求學(xué)生必須獨(dú)立完成，未按時(shí)提交作業(yè)或作業(yè)有抄襲（雷同）現(xiàn)象的，該次作業(yè)成績按零分計(jì)，占總成績的30%。終結(jié)性評價(jià)：形式為閉卷考試，其成績占總成績的60%。（二）課程目標(biāo)與考核內(nèi)容的關(guān)系課程具體目標(biāo)與知識單元和考試內(nèi)容的關(guān)系如下：課程目標(biāo)知識單元考試內(nèi)容1．掌握熱能、電能、化學(xué)能以及其它主要能源儲存利用技術(shù)的原理、方法、特性和進(jìn)展，了解各種不同規(guī)模儲能技術(shù)的特點(diǎn)和發(fā)展現(xiàn)狀1.緒論；2.儲能技術(shù)原理；3.儲能材料的基本特性；4.冰蓄冷空調(diào)技術(shù)及應(yīng)用5.電能儲存技術(shù)及應(yīng)用6.熱能儲存技術(shù)及應(yīng)用7.氣體水合物儲能技術(shù)及應(yīng)用8.化學(xué)儲能技術(shù)及應(yīng)用；考核知識點(diǎn)：儲能技術(shù)的分類及應(yīng)用、儲能技術(shù)面臨的現(xiàn)狀及發(fā)展前景；能量轉(zhuǎn)換的基本原理和熱機(jī)工作原理；儲能材料的遴選；顯熱儲能、潛熱儲能、化學(xué)反應(yīng)儲能的特點(diǎn)，蓄熱技術(shù)應(yīng)用；相變焓差的基本計(jì)算原理，相圖意義及相率概念；化學(xué)能與熱能轉(zhuǎn)換、化學(xué)能與電能轉(zhuǎn)換的基本原理和特點(diǎn)；氣體水合物蓄冷工質(zhì)選擇、相平衡、反應(yīng)動力學(xué)原理；考核要求：了解世界能源的現(xiàn)狀和存在的問題、了解儲能及儲能技術(shù)的含義以及常見的能量儲存方法、了解儲能技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r及面對的挑戰(zhàn)和機(jī)遇；掌握能量轉(zhuǎn)換的基本原