《新能源发电技术A》教学大纲

《新能源发电技术A》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：05152251课程性质：专业选修课学分：2学分学时：32学时（理论28学时，实验4学时）先修课程：电力系统动力部分后续课程：智能电网技术适用专业：智能电网信息工程开课单位：电气工程与自动化学院一、课程说明《新能源发电技术A》是智能电网信息工程专业的一门专业选修课。本课程主要传授新能源发电的基本理论与方法，使学生了解中国的能源结构和发展趋势，掌握太阳能热发电、光伏发电的基本原理及系统的构成，加深对中国风力资源和风力发电基本原理的认识，深化理解作为分布最广泛的生物质资源的利用现状，重点把握生物质发电的基本原理。了解地热发电、海洋能发电、氢能的制取、存储和燃料电池的基本原理和应用现状以及分布式发电和能源互补发电的特点和应用。通过本课程的学习，使学生获得新能源发电的基础知识，具备较强的分析问题与解决问题的能力。二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：了解新能源的分类、资源分布特点以及新能源发电发展现状及趋势；理解新能源发电的工作原理；掌握新能源发电装置的结构和特点；能够针对不同技术方案，进行能源利用效率分析，具有一定的实践能力，促进学生全方位的知识结构框架形成。了解能源与环境的关系，增强学生的环保意识，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。课程目标2：能够充分结合理论与实践，深刻理解新能源发电的工作原理；具备对实验进行分析的能力，培养学生发现问题、思考问题、解决问题的能力；培养学生精益求精的大国工匠精神和勇于探索、大胆实践的学习态度。课程目标3：了解新能源与环境保护和可持续发展的关系，能够根据环境保护、社会可持续发展的评价原则和方法，正确评价新能源设备从设计、使用等全生命周期内以及新能源发电技术对环境和社会可持续发展的影响。三、课程目标与毕业要求《新能源发电技术A》课程教学目标对智能电网信息工程专业毕业要求的支撑见表1。表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑强度1.工程知识1.4能够综合运用智能电网信息工程专业知识，通过对拟定方案的交流、比较和优化，解决复杂工程问题。课程目标1：掌握新能源发电的特点和发展状况，具有一定的工程实践能力和创新能力，具备解决新能源发电领域复杂工程问题的能力。了解能源与环境的关系，理解新能源分类及发展的重要意义。M3.设计/开发解决方案3.2能够根据复杂工程问题要求，设计开发实现特定功能的智能电网系统和单元（部件）。课程目标2：掌握中国能源结构的分布特点，能够针对不同技术方案，进行能源利用效率分析。具有一定的实践能力，促进学生培养全方位的知识结构框架。M7.环境和可持续发展7.2能够从环境保护和可持续发展的角度思考复杂电气工程实践的可持续性，并合理评价复杂电气工程实践对环境、社会可持续发展的影响。课程目标3：能够充分结合理论与实践，并结合自有的学习基础，掌握新能源发电的工作原理，培养学生的发现问题、思考问题、解决问题等方面的能力。培养精益求精的大国工匠精神，勇于探索、大胆实践的学习态度。理解发展新能源就是在保护环境，保护我们共同的家园，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。H注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配1.理论部分理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点理论学时实验学时对应的课程目标1.能源概述1.1资源与能源1.2能源的分类1.3能源与环境问题教学要求：了解能源利用的历史；了解能量的概念、形式以及分类；了解能源的开发使用对环境的影响；了解新能源发展战略。重点：新能源分类及发展的重要意义。难点：新能源发展对电能的影响。21、32.太阳能热发电技术2.1太阳能资源及其分布2.2太阳能集热与发电2.3太阳能光热发电2.4太阳能光伏发电2.5太阳能光伏发电的发展2.6太阳能发电工程实例教学要求：了解太阳能资源及其分布；掌握太阳能集热器的类型及其特点；掌握太阳能热发电系统和光伏发电系统的构成和发展应用；理解太阳能热发电和光伏发电的发电原理。了解光伏发电的发展。重点:太阳能热发电系统和光伏发电系统的构成和发展应用。难点:太阳能热发电和光伏发电的发电原理。421、2、33.风能与风力发电3.1风和风资源；3.2风力机的种类；3.3水平轴风力机的结构和原理；3.4风力发电机组；3.5风电场；3.6风力发电的发展；3.7风力发电工程实例。教学要求：了解风的形成及风能资源；掌握风力机的种类和特点；掌握水平轴风力机结构和原理；掌握风力发电机组的构成和部分功能；了解风电场的特点；了解风力发电的发展。重点:风力发电结构和原理。难点:风力发电结构和原理。421、2、34.生物质能及其利用4.1生物质概述4.2生物质燃料4.3生物质能发电简介4.4生物质能发电技术4.5生物质能发电工程实例教学要求：了解生物质及生物质能资源分布；了解生物质燃料的制取方法和利用方法；掌握生物质能发电的一般原理和特点；掌握直接燃烧发电，沼气发电和生物质燃气发电的原理；了解生物质能技术发展。重点:直接燃烧发电，沼气发电和生物质燃气发电原理。难点:直接燃烧发电，沼气发电和生物质燃气发电原理。41、35.地热能及其利用5.1地热资源的形成5.2地热资源的类型5.3地热资源的分布5.4地热能的一般利用5.5地热发电及其发展5.6地热发电系统5.7地热发电工程实例教学要求：了解地热资源的形成和类型；了解地热资源的分布；了解地热能的一般利用方式；掌握地热供暖的各种方式和特点；了解地热发展趋势。掌握地热发电类型及原理。重点:地热发电类型及原理。难点:减压扩容法和双循环发电的基本原理。21、36.海洋能多种发电技术6.1海洋及海洋能资源6.2海流发电6.3海水温差发电6.4盐差发电6.5海洋能发电工程实例教学要求：了解海洋和海洋能资源；掌握海流发电、温差发电；掌握海水温差形成的原因和分布规律；理解渗透和渗透压的有关概念。重点:海流发电原理和方法。难点:理解渗透和渗透压的有关概念。21、37.潮汐能与潮汐发电7.1潮汐与潮汐能7.2潮汐发电的特点7.3潮汐发电的原理和电站构成7.4潮汐电站的类型7.5潮汐发电的发展7.6潮汐与潮汐发电工程实例教学要求：了解潮汐能及潮汐能的资源分布；掌握潮汐发电的优点和不足；掌握潮汐发电的方式和原理；了解潮汐电站结构；掌握三种潮汐电站的发电形式和方法。重点:三种潮汐电站的类型。难点:三种潮汐电站的类型。21、38.波浪能与波浪发电8.1波浪的成因和类型8.2波浪能资源的分布和特点8.3波浪发电装置的基本构成8.4波浪能的转换方式8.5波浪能转换装置的安装模式8.6典型的波浪能转换及发电装置8.7波浪发电的发展8.8波浪发电工程实例教学要求：了解波浪的形成和类型及波浪能资源分布；理解波浪发电装置的基本构成；掌握波浪能的吸收和转换方式；了解波浪能利用装置的安装模式。重点:波浪能的吸收和转换方式。难点:波浪能的吸收和转换方式。21、39.氢能与燃料电池9.1氢和氢能概述9.2氢的制取9.3氢的存储9.4燃料电池概述9.5燃料电池的类型9.6燃料电池发电工程实例教学要求：了解氢和氢能的特点；掌握氢和氢能的利用方式和制取方法；掌握制取氢气的原理和特点；掌握主要储氢方式的特点和应用场景；理解燃料电池的基本结构和电工作原理；掌握燃料电池发电的特点。了解燃料电池的类型和发展状况。重点:掌握制取氢气的原理和特点；掌握主要储氢方式的特点和应用场景；燃料电池发电的特点。难点:燃料电池的构成和特点。21、310.分布式发电与能源互补10.1分布式与互补发电概述10.2分布式电源与储能10.3分布式供电系统和微电网10.4风能-太阳能互补发电10.5其他互补发电系统10.6分布式发电工程实例教学要求：了解分布式发电的概念和特点。掌握分布式发电的特点和适用场景；掌握互补发电的特点；掌握储能装置在分布式发电系统的作用；掌握微电网的运行控制方式；掌握风光互补发电系统的结构和配置。重点:分布式发电的特点和适用场景；储能装置在分布式发电系统的作用；微电网的运行控制方式；风光互补发电系统的结构和配置。难点:微电网的运行控制方式。41、3合计2842.实验部分实验部分的教学内容、基本要求与学时分配见表3。表3实验项目、实验内容与学时实验项目实验内容和要求实验学时对应的课程目标1.太阳能光伏发电实验实验内容：光电转化，光伏并网发电。实验要求：认识设备的型号、结构、规格等，达到熟悉器件，掌握太阳能光伏发电的基本原理。掌握光电转化机理和并网发电系统组成及其利用方式。21、2、32.风力发电实验实验内容：认识风力发电各种设备，分析风力发电的工作原理。实验要求：现场操作实验设备，充分掌握风力发电的基本原理、系统组成及其利用方式。21、2、3合计4五、教学方法及手段本课程以课堂讲授为主，结合讨论、案例、视频资源共享、实验等教学手段完成课程教学任务和相关能力的培养，对重要的技术原理部分需要给出详细的板书过程，使学生能够加深理解。每周安排固定的时间开展现场答疑和辅导，并借助现代交流沟通软件，开展网上答疑和辅导，提高教学效率。注重教与学的互动，采用每个章节布置课后作业、以及大习题课等多种方式了解学生学习效果。学生比较全面的理解各种新能源的特点，掌握典型新能源的特点，能够针对不同技术方案，进行能源利用效率分析。了解新能源的开发和利用对环境和可持续发展的影响。了解新能源技术经济分析方法和效益影响因素。在实验教学环节中，通过启发式教学、讨论式教学培养学生对新能源发电形式的理解，掌握设备的基本操作规范和基本技能。培养学生自主学习能力、实际动手能力，激发学生的创新思维。使学生基本掌握对太阳能光伏发电系统的性能测试和控制：光电变换特性测试、电气特性检测、控制特性实验等。使学生了解风力发电的基本原理和电能的变换形式，观测风机转速与风速的关系，了解风力产生的电能伏安特性及额定功率。培养学生具有分析检查与排除故障、解决和处理实验结果的能力。每完成一项实验，要认真完成一份实验报告。此外，安全用电是实验中始终需要注意的重要事项。为了做好实验，并且确保人身和设备的安全，在做新能源发电实验时，必须要求学生严格遵守实验室安全用电规则。六、课程资源1.推荐教材：（1）朱永强、赵月红主编.《新能源发电技术》.机械工业出版社.2023.08.2.参考书：（1）王革华主编.《新能源概论》.化学工业出版社.2012（2）于立军主编.《新能源发电技术》.机械工业出版社.2018.10（3）杨天华主编.《新能源概论》.化学工业出版社.2020.033.期刊：（1）《电网技术》，国家电网有限公司主管、主办。（2）《中国电机工程学报》，中国科学技术协会主管，中国电机工程学会主办。（3）《电力系统自动化》，国家电网有限公司主管，国网电力科学研究院有限公司主办。（4）《电力系统及其自动化学报》，全国高等学校电力系统及其自动化专业学术年会和天津大学共同主办。（5）《ElectricPowerSystemsResearch》，ELSEVIERSCIENCESA。4.网络资源：（1）学堂在线，/（2）爱课程网，/home/（3）中国大学慕课，/七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩和期末考核成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表4。表4课程考核对课程目标的支撑考核环节占比考核/评价细则课程目标123过程性考核课堂表现10（1）根据课堂出勤情况和课堂回答问题情况进行考核，满分100分；（2）以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√523实验10（1）根据每个实验的实验操作完成情况和实验报告质量单独评分，满分100分；（2）每次实验单独评分，取各次实验成绩的平均值作为此环节的最终成绩；（3）以实验成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√352作业20（1）主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程度，满分100分；（2）每次作业单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩；（3）以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√1046期末考核60（1）成绩100分，以成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩；（2）主要考核学生对太阳能、生物质能、风能、水能、氢能的能源特点的理解，考察对能源发展现状、技术原理、技术瓶颈的分析能力。√√√35510合计：100分531621八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以课堂表现、实验、作业、期末考核（大作业）等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：考核总成绩由期末考核（大作业）成绩和过程性考核成绩组成。其中：期末考核成绩为100分（权重60%）；课堂表现、实验、作业等过程性考核成绩为100分（权重40%）。2.过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表5。表5过程性考核方式评价标准考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60课堂表现25笔记完整，积极参与教学活动，踊跃回答问题，准确率大于90%。笔记完整，认真参与教学活动，回答问题准确率大于80%。笔记不完整，偶尔参与教学活动，回答问题准确率大于70%。上课不认真，上课不记笔记，偶尔参与教学活动。上课不认真，上课不记笔记，不参与教学活动。作业50作业完整，思路清晰，准确率大于90%，字迹工整。作业完整，准确率大于80%，字迹工