《新能源转化与利用》课程教学大纲

《新能源转化与利用》课程教学大纲课程名称：新能源转化与利用ConversionandUtilizationofNewEnergy课程编号：020060260课程性质：必修□选修课程类别：□通识课程专业课程£实践教学适用专业：新能源科学与工程课程学时：总学时40，其中理论40、实验0课程学分：2.5应开课学期：第六学期先修课程：新能源科学与工程概论、工程热力学、传热学、流体力学任课学院、系部：能源科学与工程学院、新能源科学与工程系一、课程简介《新能源转化与利用》为新能源科学与工程专业的专业核心课，课程性质为必修。本课程以地热能为主，兼顾太阳能、风能和生物质能，系统讲授新能源转化的基本原理、基本方法和新能源利用的基本途径，主要包括：地热供暖技术、地热发电技术、地热综合利用技术、水源热泵空调系统、土壤耦合热泵空调系统、地热开发利用的环境保护、太阳能发电技术、风力发电技术和生物质能发电技术等内容。本课程的任务是使学生掌握新能源转化的基本原理、基本方法和新能源利用的基本途径，初步具备进行新能源转化与利用相关设计、研发和管理的能力。二、课程教学的目标及与毕业要求的关系（一）课程目标课程总目标：通过本课程的学习，旨在让学生掌握地热能、太阳能、风能和生物质能等新能源转化的基本原理、基本方法和常规利用途径，了解新能源转化与利用技术的最新研究成果及发展方向，并初步具备进行新能源转化与利用相关设计、研发和管理的能力，为今后从事新能源转化与利用领域的工程设计、设备研发、技术管理以及科学研究奠定坚实基础。课程目标1：掌握地热能、太阳能、风能和生物质能等新能源转化的基本原理和基本方法；融入科学发展观、安全发展观、使命担当等思政元素。课程目标2：掌握地热能、太阳能、风能和生物质能等新能源利用的常规途径和基本方法，了解新能源转化与利用技术的最新研究成果及发展方向；融入青山绿水就是金山银山、科学发展观、生态环境保护等思政元素。课程目标3：掌握新能源转化与利用相关技术的设计原则和基本设计方法，初步具备进行新能源转化与利用相关工程设计、设备研发和技术管理的能力；融入工匠精神、敬业精神、科学精神等思政元素。（二）课程目标与毕业要求的对应关系本课程目标支持的主要毕业要求如下表：课程目标毕业要求1．掌握地热能、太阳能、风能和生物质能等新能源转化的基本原理和基本方法；融入科学发展观、安全发展观、使命担当等思政元素。毕业要求1：工程知识：能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决新能源勘查、开发与综合利用中的工程问题，具备工程科学思维和工程管理意识。2．掌握地热能、太阳能、风能和生物质能等新能源利用的常规途径和基本方法，了解新能源转化与利用技术的最新研究成果及发展方向；融入青山绿水就是金山银山、科学发展观、生态环境保护等思政元素。毕业要求4：研究：能够基于科学原理与方法，结合具体生产实践，分析、解决新能源勘查和开发利用中的技术问题。能够正确认识行业发展现状和趋势，具备文献信息提炼、归纳能力。能够提出工程问题的关键理论问题和技术难题，善于利用文献资料及团队技能开展初步科学研究与技术攻关。3．掌握新能源转化与利用相关技术的设计原则和基本设计方法，初步具备进行新能源转化与利用相关工程设计、设备研发和技术管理的能力；融入工匠精神、敬业精神、科学精神等思政元素。毕业要求5：使用现代工具：能够针对新能源勘查、开发及综合利用中的问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，并掌握文献检索、资料查询及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法。三、课程教学的基本内容及教学安排知识单元知识点学时数课程目标线下授课线上授课实验/实践1.地热供暖技术知识点1.1：概述；知识点1.2：供暖热耗量的估算；知识点1.3：地热供暖系统的调峰；知识点1.4：地热间接供暖系统；知识点1.5：降低地热排水温度和地热利用率；知识点1.6：地热直接供暖系统；知识点1.7：低温地热辐射采暖；知识点1.8：地热热风供暖；知识点1.9：燃煤锅炉供暖改为地热供暖；知识点1.10：地热生活热水供应；知识点1.11：井下换热器供热系统。6课程目标12.地热发电技术知识点2.1：地热发电的方式；知识点2.2：世界典型地热电站介绍；知识点2.3：地热能利用的制约因素。4课程目标23.地热综合利用技术知识点3.1：地热农业利用技术；知识点3.2：地热水的深加工处理。2课程目标24.水源热泵空调系统知识点4.1：水源热泵机组；知识点4.2：地下水源热泵空调系统；知识点4.3：地表水源热泵空调系统；知识点4.4：海水源热泵空调系统；知识点4.5：污水源热泵空调系统；知识点4.6：工程案例。6课程目标15.土壤耦合热泵空调系统知识点5.1：土壤耦合热泵空调系统简介；知识点5.2：现场调查与工程勘查；知识点5.3：地埋管换热器的管材与传热介质；知识点5.4：地埋管换热器的布置形式；知识点5.5：地埋管换热器的传热计算；知识点5.6：地埋管换热器系统水力计算；知识点5.7：地埋管换热器的安装；知识点5.8：直接膨胀式土壤源热泵系统；知识点5.9：案例分析。6课程目标16.地热开发利用的环境保护知识点6.1：概述；知识点6.2：地热流体开发利用对环境的影响；知识点6.3：地热水按不同用途的水质评价；知识点6.4：我国的水环境质量标准；知识点6.5：地热排水的处理及试验研究。4课程目标27.太阳能发电技术知识点7.1太阳能发电技术发展概况；知识点7.2太阳能光伏发电技术；知识点7.3太阳能热发电技术；知识点7.4太阳能发电技术发展前景。4课程目标38.风力发电技术知识点8.1风与风力资源；知识点8.2风力机工作原理；知识点8.3风力发电设备；知识点8.4风力发电运行方式；知识点8.5风力发电现状与展望。4课程目标39.生物质能发电技术知识点9.1生物质能转化与发电技术概述；知识点9.2生物质热裂解发电技术；知识点9.3生物质能利用现状；知识点9.4生物质能发电前景预测。4课程目标3合计=SUM(ABOVE)40四、本课程与其他课程的联系本课程的先修课程为“新能源科学与工程概论”、“工程热力学”、“传热学”和“流体力学”，使学生掌握新能源分类及开发概况、热量传递、流体力学等方面的基础知识。本课程重点讲授新能源转化的基本原理、基本方法和新能源利用的基本途径，为后续课程学习、实习、课程设计和毕业设计奠定坚实基础。五、教材与其他教学资源（含教学参考书或在线资源）（一）建议教材唐志伟，王景甫，张宏宇.地热能利用技术[M].北京：化学工业出版社，2018.（二）其他教学资源郑克棪，潘小平，马凤景，陈梓慧.地热利用技术[M].北京：中国电力出版社，2018.王长贵，崔容强，周篁.新能源发电技术[M].北京：中国电力出版社，2003.汤学忠.热能转换与利用（第2版）[M].北京：冶金工业出版社，2002.中国大学MOOC：能量转换与利用，/course/bjut-1206621827?from=searchPage&outVendor=zw_mooc_pcssjg_六、教学方法与学习建议授课方式：本课程秉承“以学生为中心、以产出为导向”的OBE教育理念，以课堂讲授为主，综合使用云班课、钉钉群等现代化工具，穿插使用参考学习成绩与教学方法认同度的合作学习小组组建方法、基于云班课的课前准备方法、基于PDCA循环的应用导向型-翻转课堂式教学方法以及基于钉钉群直播的课后跟踪辅导方法，最终形成线上下协同、多平台协作、“课前-课中-课后”全程覆盖的一体化教学方法。通过翻转课堂、案例教学、专题讨论以及课后作业等关键环节，构建“线上下协同夯实理论基础、翻转课堂增进理解与交流、案例教学提高应用能力、专题讨论激发创新思维、评价反馈促进师生改进”的多元化教学模式。重点：地热供暖技术、地热发电技术、地热综合利用技术、水源热泵空调系统、土壤耦合热泵空调系统、地热开发利用的环境保护。难点：水源热泵空调系统、土壤耦合热泵空调系统。后续自主学习建议：围绕课程所学，经常检索相关报道和文献，持续关注新能源转化与利用领域的发展动态，了解最新科研进展。七、课程考核及成绩评定方式（一）课程考核本课程成绩评定包括平时考核（平时到课率统计）、过程考核（随堂问答、课堂测验、课后作业）和终结性评价（期末考试）三部分，其中平时成绩占课程总成绩的10％，过程成绩占课程总成绩的30％，终结性评价成绩占课程总成绩的60％。具体要求及评分方法如下：平时成绩：出勤成绩采用扣分制，每缺勤一次扣平时成绩1分，每迟到或早退一次扣平时成绩0.5分，无故旷课4次以上者取消本次课程成绩；占总成绩的10%。过程成绩：课堂测验和课后作业要求学生必须独立完成，未按时提交作业或作业有抄袭（雷同）现象的，该次作业成绩按零分计；占总成绩的30%。终结性评价：形式为闭卷考试，其成绩占总成绩的60%。（二）课程目标与考核内容的关系课程具体目标与知识单元和考试内容的关系如下：课程目标知识单元考试内容1．掌握地热能、太阳能、风能和生物质能等新能源转化的基本原理和基本方法；融入科学发展观、安全发展观、使命担当等思政元素。1.地热供暖技术4.水源热泵空调系统5.土壤耦合热泵空调系统考核知识点：供暖热耗量的估算；地热供暖系统的调峰；水源热泵机组；地热直接与间接供暖系统；地埋管换热器的布置形式；地埋管换热器的传热计算；地埋管换热器系统水力计算。考核要求：掌握地热能、太阳能、风能和生物质能等新能源转化的基本原理和基本方法。2．掌握地热能、太阳能、风能和生物质能等新能源利用的常规途径和基本方法，了解新能源转化与利用技术的最新研究成果及发展方向；融入青山绿水就是金山银山、科学发展观、生态环境保护等思政元素。2.地热发电技术3.地热综合利用技术6.地热开发利用的环境保护考核知识点：地热发电的方式；地热能利用的制约因素；地热农业利用技术；地热流体开发利用对环境的影响；地热水按不同用途的水质评价；地热排水的处理。考核要求：掌握地热能、太阳能、风能和生物质能等新能源利用的常规途径和基本方法，了解新能源转化与利用技术的最新研究成果及发展方向。3.掌握新能源转化与利用相关技术的设计原则和基本设计方法