储能原理与技术课程教学大纲

《储能原理与技术》课程教学大纲课程名称：储能原理与技术EnergyStoragePrincipleandTechnology课程编号：041953012课程性质：R必修£选修课程类别：□通识课程R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32，其中理论32、实验0课程学分：2应开课学期：第七学期先修课程：传热学、工程热力学、新能源转化与利用任课学院、系部：能源科学与工程学院新能源科学与工程系一、课程简介本课程为新能源科学与工程专业的专业核心课，课程性质为必修。本课程主要讲述储能技术的基本概念、原理和应用各种主要储能方法的基本原理，包括：能量转换和储存与利用，储热原理与技术，相变储热技术与材料，电能储能原理与技术、化学储能原理与技术，气体水合物储能原理与技术等，同时还简单介绍了各类储能技术的应用领域。本课程的任务是使学生掌握储能技术的基本理论和储能技术的方法和特性，基本具备研发、设计、运行和管理储能技术、设备和工程的能力。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，使学生掌握热能、电能、化学能以及其它主要能源储存利用技术的原理、方法、特性和进展，基本具备研发、设计、运行和管理储能技术、设备和工程的能力，同时注重培养学生精益求精的大国工匠精神，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。课程目标1：掌握热能、电能、化学能以及其它主要能源储存利用技术的原理、方法、特性和进展，了解各种不同规模储能技术的特点和发展现状。（思政点：工匠精神（科技报国）。从储能技术的工作原理及利用技术引入共和国科技发展的重大事例—核武器研制的艰辛历程，简要介绍中国原子弹之父—邓稼先。从储能技术的研究进展引入DVD专利的拥有者，简要介绍专利技术的重要性以及华为企业的成长历程。）课程目标2：掌握储能技术的设计和应用的基础知识和基本原则，基本具备储能工程设计、优化和管理的能力。（思政点：工匠精神（科技报国）。从储能利用的关键技术设计引入北斗卫星导航系统，介绍关键部件原子钟的攻关历程。）（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．掌握热能、电能、化学能以及其它主要能源储存利用技术的原理、方法、特性和进展，了解各种不同规模储能技术的特点和发展现状。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。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。2．掌握储能技术的设计和应用的基础知识和基本原则，基本具备储能工程设计、优化和管理的能力。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.绪论知识点1.1：气候变化与能源效率；知识点1.2：储能技术及其应用；知识点1.3：储能技术发展状况与展望；2课程目标12.储能技术原理知识点2.1：能量转换原理；知识点2.2：热机的原理；知识点2.3：热能储存技术；知识点2.4：化学能储存技术；知识点2.5：电能储存技术；知识点2.6：气体水合物储能技术；4课程目标13.储能材料的基本特性知识点3.1：相变焓差与相平衡、相变过程特性；知识点3.2：气体水合物的特性；知识点3.3：水、冰及水合盐的特性；知识点3.4：高分子储能材料的特性；知识点3.5：储能材料的热物性及测定方法；知识点3.6：储能材料的遴选原则及常用材料介绍；4课程目标14.冰蓄冷空调技术及应用知识点4.1：发展蓄冷空调的效益分析；知识点4.2：空调蓄冷方式及其技术；知识点4.3：空调蓄冷系统运行方式；知识点4.4：蓄冷空调系统设计方法；知识点4.5：蓄冷空调发展；4课程目标15.电能储存技术及应用知识点5.1：镍镉电池的工作原理及应用；知识点5.2：抽水蓄能的应用；知识点5.3：超导储电能技术的应用；知识点5.4：电容器储能技术的应用；知识点5.5：压缩空气储电技术的应用；4课程目标16.热能储存技术及应用知识点6.1：热的传递方式；知识点6.2：热能储存方式；知识点6.3：蓄热技术的应用；知识点6.4：几种蓄热系统的实现方法；知识点6.5：蓄热系统用于北方供暖；4课程目标17.气体水合物储能技术及应用知识点7.1：气体水合物性质；知识点7.2：气体水合物蓄冷现状；知识点7.3：气体水合物蓄冷工质选择；知识点7.4：气体水合物相平衡；知识点7.5：气体水合物反应动力学；知识点7.6：气体水合物蓄冷系统应用；知识点7.7：水合物蓄冷中试；4课程目标18.化学储能、氢能制备储存技术及应用知识点8.1：化学能；知识点8.2：化学能与热能的转换；知识点8.3：化学能与电能的转换；知识点8.4：燃料电池；知识点8.5：化学能储太阳能；知识点8.6：高分子换能材料；知识点8.7：氢能制备与储存；4课程目标1其他储能技术及应用知识点9.1：气体水合物储能技术及其应用；知识点9.2：储能技术在日常生活中的应用；知识点9.3：储能技术在交通运输中的应用；知识点9.4：储能技术在新能源生产中的应用；知识点9.5：储能技术在建筑节能中的应用；2课程目标2合计320四、本课程与其他课程的联系本课程的预修课程为传热学、工程热力学、新能源转化与利用，它为学生提供学习本课程所必须了解的热传导和能量转换等方面的基础知识。本课程重点对储能技术的基本概念、原理和应用各种主要储能方法的基本原理等教学内容进行讲解，为后续课程、实习、课程设计和毕业设计打下良好基础。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[1]樊栓狮等.储能材料与技术[M].化学工业出版社,2014.[2]黄志高.储能原理与技术(第2版)[M].中国水利水电出版社,2018.(普通高等教育新能源类十三五精品系列教材)（二）其他教学资源[1](美)FrankS.Barnes等,肖曦等译.大规模储能技术[M].机械工业出版社,2013.[2](美)AndreTer-Gazarian等,周京华译.电力系统储能[M].机械工业出版社,2015.[3]苏伟等.化学储能技术及其在电力系统中的应用[M].科学出版社,2013.[4](法)YvesBrunet等,唐西胜等译.储能技术[M].机械工业出版社,2013.六、教学方法与学习建议授课方式：教学过程中采用多媒体课件的形式进行互动式教学，充分调动学生的主动性、积极性，使课堂成为积极互动的、高质高效的课堂。注重实用性。鼓励学生通过阅读参考文献、撰写课程论文、开展课堂讨论来与专业课相联系，注重理论知识的专业应用。通过课后布置适量思考题、练习题，引导学生自学，使学生深入理解基本原理和概念，提高分析和解决问题的能力。重点：掌握能量转换的基本原理和热机工作原理、储能材料的遴选、显热储能、潜热储能、化学反应储能的特点、相变焓差的基本计算原理、相图意义及相率概念、化学能与热能转换、化学能与电能转换的基本原理和特点、气体水合物蓄冷工质选择、相平衡、反应动力学原理。难点：包括能量转换的基本原理、热机工作原理、储能材料的遴选、化学能与热能转换原理、化学能与电能转换原理。后续自主学习建议：储能技术的分类及应用、储能技术面临的现状及发展前景；储能技术在日常生活、交通运输、新能源生产和建筑节能中的应用及发展趋势等。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、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．掌握热能、电能、化学能以及其它主要能源储存利用技术的原理、方法、特性和进展，了解各种不同规模储能技术的特点和发展现状1.绪论；2.储能技术原理；3.储能材料的基本特性；4.冰蓄冷空调技术及应用5.电能储存技术及应用6.热能储存技术及应用7.气体水合物储能技术及应用8.化学储能技术及应用；考核知识点：储能技术的分类及应用、储能技术面临的现状及发展前景；能量转换的基本原理和热机工作原理；储能材料的遴选；显热储能、潜热储能、化学反应储能的特点，蓄热技术应用；相变焓差的基本计算原理，相图意义及相率概念；化学能与热能转换、化学能与电能转换的基本原理和特点；气体水合物蓄冷工质选择、相平衡、反应动力学原理；考核要求：了解世界能源的现状和存在的问题、了解储能及储能技术的含义以及常见的能量储存方法、了解储能技术的发展状况及面对的挑战和机遇；掌握能量转换的基本原