《可再生能源概论》课程教学大纲（本科）

1、可再生能源概论（Renewable Energy）课程代码：（无需填写）学分：2学时：（其中：课堂教学学时：16 实验学时：上机学时：课程实践学时：16）先修课程：流体力学、传热学、工程热力学适用专业：能源与动力工程教材：可再生能源概论，左然，机械工业出版社、第二版一、课程性质与教学目标（-）课程性质可再生能源概论是一门专业进阶课程，采用线上线下相结合的混合式教学模式。 可再生能源作为新能源科学与工程系的专业基础课程，涉及到太阳能、风能、生物质能、 水利能、潮汐能、氢能等方面，对开阔新能源专业学生视野具有很重要的作用，同时也 是国家十三五规划的重中之重，符合国计民生和新能源系的开展需要。本课程

2、可所涉及 的基础理论和实际应用内容，可为今后学生从事新能源科学与工程专业相关行业工作， 或动力工程及工程热物理方向的科研工作打下良好的基础。（二）教学目标（需包括知识、能力与素质方面的内容）.掌握能源、人类与环境的关系，精通新能源学习涉及的基础理论知识，包括：工程热 力学、流体力学、传热学、半导体物理、电化学基础等；.掌握各种可再生能源的应用范围和基本原理；.对于一些具体相关应用案例，要有实际操作和动手的能力。二、课程内容与教学要求第1章能源、人类与环境主要知识 点及教学 用时安排2学时：（1）能源的各种形式和转化；（2）能源的定义和分类；（3）能源与生态环境的关系。备注（实 验、上机、 课外

3、学习 等安排）无本章教学目标：波浪的折射8-4波浪能资源世界波浪能分布中国沿海波浪能区划8-5波浪能转换技术基本结构转换器的三种模式波能转换装置的分类和主要结构转换装置的尺寸、阵列和实施喷管效率与流速系数的关系。8-6世界主要波浪能装置的范例固定式装置浮动式装置国内装置8-7波浪发电的经济性、环境影响和技术展望经济性环境影响技术展望本章教学重点、难点及相应的教学方法、手段：重难点1：波浪的运动类型一般分为三种：深水波、中等深度波和浅水波。重难点2：波浪的折射原理及其与水深的关系。重难点3：波浪能转换装置的主要结构。对于上述重难点，采用降低授课速度，理顺前后因果关系，讲解例题等方法加深 理解，加

4、深印象。本章主要结合动画、视频资料等辅助教学。教学反响(作业、测试、答疑、交流等情况)从课间与学生交流的情况看，局部学生对于知识点“波浪功率”、“波浪状态”， 尚不能完全理解。从课后作业完成情况来看，多数学生能理解基本概念，但是由于对图8-3理解不够, 导致作业完成情况不够理想，反映出学生对波浪的特征理解不够深入。第九章地热能主要知识点 及教学用时 安排2学时：(1)地热能概述；(2)地热发电；2学时：(3)地热供暖；(4)地热回灌。备注(实验、 上机、课外 学习等安 排)无本章教学目，不：（1）初步了解地热能的起因、利用方式及我国地热资源分布概况；（2）掌握地热能具体的利用渠道的基本原理和结

5、构；（3）打下扎实的热储工程学基础。本章教学内容摘要9-1地热能概述起因、分类和应用；我国的地热资源9-2地热发电蒸汽型地热电站热水型地热电站9-3地热供暖地热水供暖系统地源热泵系统地热热风供暖9-4地热回灌回灌方式、类型本章教学重点、难点及相应的教学方法、手段：重难点1：地热发电的经济性条件重难点2：地热发电系统的运行重难点3：地热供暖系统的布置本章主要结合动画、视频资料等辅助教学。教学反响（作业测试：答疑：交流等情况）从课间与学生交流的情况看，本章总体上掌握较好。课后作业正确率高。局部学生对于知识点“回灌的Theis公式”的定义易发生混淆，对于地热供暖系统 的布置不够娴熟。反映出学生对其原

6、理的理解不够深入。第干章氢能与燃料电池主要知识点 及教学用时 安排2学时：（1）氢元素和氢能；（2）氢的制备与储存；（3）燃料电池的基本原理。备注（实验、 上机、课外 学习等安 排）无本章教学目标：掌握燃料电池的组成和基本原理.，了解氢的制备方法与储存技术。本章教学内容摘要：10-1氢元素和氢能 氢气燃烧的特点氢的利用102氢的制备与储存制备方法制氢技术储氢方法10-3燃料电池的基本原理燃料电池的特点组成、工作原理电池效率、分类、特征本章教学重点、难点及相应的教学方法、手段：重难点1：全面了解制氢技术。重难点2：深入理解燃料电池的工作原理。对于上述重难点，重点强调燃料电池的工作原理，通过讲解例

7、题，加深理解。教学反响（作业、测贰答情从课间与学生交流的情况看，局部学生尚不能熟练掌握电池极化的概念，特别是 对“极化曲线”的理解不够深入。从课堂测试情况来看，由于燃料电池的类型不同，小局部同学需要更多练习以强 化对各类燃料电池共性以及个性的理解。第十一章储能技术主要知识点 及教学用时 安排2学时：（1）飞轮储能；（2）化学电池；（3）铅酸电池；2学时：（4）锂离子电池；（5）钠硫电池；（6）液流电池。备注（实验、 上机、课外 学习等安 排）无本章教学目掌握各;储能技术在:了解储 展趋势。不：种常见的、具有广阔应用前景的储能技术的基本原理，能够熟悉各种电池 不同领域的应用情况。能技术对环境的影

8、响，掌握各种能量转换的过程，掌握储能技术的未来发本章教学内容摘要：11-1飞轮储能基本原理 工作模式优势11-2化学电池原理丹尼尔干电池平衡电位和标准点位原电池的平衡电位与化学势的关系电池电动势和电极电位差11-3铅酸电池组成和工作原理特点充放电性能特性失效机理维护11-4锂离子电池工作原理特点开展历史制造工艺关键技术11-5钠硫电池工作原理特点开展历史制造工艺关键技术11-6液流电池组成和工作原理特点开展历史循环效率的影响因素11-7各种储能技术的比照、环境影响和未来展望各种储能技术的比照各种储能技术的环境影响未来展望本章教学重点、难点及相应的教学方法、手段：重难点1：各种储能技术的基本原理

9、重难点2：储能技术在不同领域的应用情况重难点3：储能技术的制造工艺对于上述重难点，采用降低授课速度，反复强调基本概念，增加例题数量等方法，加深理解。教学反响（作武测试答羸交流等情况）7从课间与学生交流的情况看，局部学生能正确理解循环效率的概念，但运用循环 效率概念解题的能力还不够。从课后作业完成情况来看，多数学生能理解基本概念；个别同学由于对电池工作 原理的理解不够，尚不能理解储能电池对环境的影响。从课堂测试情况来看，小局部同学尚不能转变思维，储能技术已成为制约新能源 产业推广应用的瓶颈。三、教学形式与学时分配注：课程实践学时按相关专业培养计划列入表格。章（按序填写）教学形式及学时分配课堂教学

10、实验上机课程实践小计绪论21第一章22第二章22第三章22第四章22第五章22第六章22第七章22第八章1515合计151530四、主要教学方法.采用线上线下混合式教学模式，线下教学16学时，线上自学与课程实践16学 时；.课堂教学采用提问、讨论等方式对网络学习的效果进行检查；并对章节内容做 最终的系统梳理，使学生对章节内容、重难点等有更深入的认识，利于学生对知识点的 系统掌握；.将全班学生分为假设干组，每组分别准备相关实例，并制作PPT课件在课堂讲述、 讨论相关内容，最终形成论文提交。五、课程考核考核方式或途径考核要求考核权重备注课堂表现平时考勤、课堂问题回答与讨论30%分组讨论据具体情况而

11、定30%小论文内容完整、格式规范40%六、参考书目及学习资料（书名，主编，出版社，出版时间及版次）.可再生能源概论，左然等著，机械工业出版社，2015年第二次出版七、大纲说明（内容可包括课程基本要求、习题要求及其它一些必要的说明）本课程为新能源科学与工程专业进阶课程，适合新能源系学生和能动学院所有学生 选择。本课程涉及多个实例的演练，能够提高学生对实际工程工况的动手和实践能力。了解能源的各种形式和转化；了解能源的定义和分类；了解能源与生态环境的关 系。本章教学内容摘要：人类利用能源的历史能量的各种形式与转换能源的定义和分类能源的品质评价我国的能源问题能源与生态环境的关系L7可再生能源的应用和前

12、景本章教学重点、难点及相应的教学方法、手段：重难点1：能量的各种形式与转换；重难点2：能源的定义和分类（按照不同的来源和不同的能源形态）；针对重难点2,通过视频动画给学生展示相应的能量转换装置的工作过程，使学 生有个直观的认识，加深理解。教学反响（作业、测试、答疑、交流等情况）:可再生能源是一门基础学科，学好可再生能源是了解人类社会面临着严重的能 源缺失和环境污染，因此研究开发无污染、可再生的新能源与能源转化技术是如今面 临的首要目标。第2章能量转换基础知识一工程热力学、流体力学、传热学、 半导体物理、电化学基础主要知识 点及教学 用时安排2学时：（1）工程热力学基础；（2）流体力学基础；（3

13、）传热学基础2学时：（4）半导体物理基础；（5）电化学反响基础。备注（实 验、上机、 课外学习 等安排）无本章教学目标：理解与能源相关学科的基本知识，主要包括热力学、动力学以及半导体、电化学 反响的相关知识。本章教学内容摘要：2. 1工程热力学基础2.2流体力学基础2. 3传热学基础2.4半导体物理基础2.5电化学反响基础思考题与习题本章教学重点、难点及相应的教学方法、手段:重难点1：热力学相关原理与定义，了解热力学定理重难点2：流体力学相关原理与定义，了解热力学定理重难点3：半导体相关知识针对上述重难点，课堂上，在讲解过程中突出重难点，主要采用比拟、归纳的学 习方法，帮助学生理解掌握。围绕教

14、学重点、难点来提问，帮助学生总结提高。并在 授课过程中设计针对性的讨论题，使学生加深理解。教学反响（作业、测试、答疑、交流等情况）:从课堂讨论情况来看，绝大多数学生能正确地理解这些基本概念的含义。但是还 不能做到熟练地利用它们来分析问题。通过批改作业，发现对电化学反响基础理解还 不够透彻。第3章太阳能热利用主要知识 点及教学 用时安排2学时：（1）太阳辐射的基本概念；（2）太阳能利用；备注（实 验、上机、 课外学习 等安排）无本章教学目理解大 房、太阳灶标：:阳能的实质；了解如何利用太阳能的相关知识，以及相关成果，以及太阳 :、太阳能发电等等的工作原理。本章教学内容摘要：3-1太阳辐射（1）太

15、阳能辐射的基本概念、3-2地面太阳辐射的接收和传递3-3平板型太阳能集热器3-4真空管集热器与太阳能热水器3-5太阳房3-6太阳灶3-7太阳能热发电3-8太阳能制冷与空调3-9太阳能干燥3T0太阳能储存思考题与习题本章教学重点、难点及相应的教学方法、手段：重难点1：太阳能辐射的实质。重难点2：太阳能相关知识的运用以及工作原理对于上述重难点，采用多媒体和板书相结合的教学方法，运用人们熟知的、形象 的、具体的例子来比喻理解本章中抽象的规律和方法，通过习题的讲解和练习来增强 学生对上述重难点的理解和掌握。教学反响(作业、测试、答疑、交流等情况)：从习题讲解、课后作业以及答疑等环节来看，多数学生能够理

16、解与掌握本章的知 识点，但局部学生对太阳能利用的工作原理不太清楚。第4章太阳电池主要知识 点及教学 用时安排2学时：(1)太阳电池原理、光吸收与载流子产生、光伏效应原理；(2)太阳电池的I V特性、太阳电池的工作特性与功率输出；2学时：(3)单晶硅电池的基本结构和制备工艺；(4)太阳电池制备一一从石英砂到单晶硅片一一从硅片到太阳电池。备注(实 验、上机、 课外学习 等安排)实验课：空气绝热指数的测定，2学时本章教学目掌握理 法；掌握理 换算、理住 焰、燧、比标：!想气体比热的概念；掌握理想气体内能、焙、端的概念及变化量的计算方 想混合气体分压力和分容积的概念，掌握理想混合气体的成分表示方法及

17、!混合气体的折合分子量和折合气体常数的计算；掌握理想混合气体内能、 :热的计算。4-1太阳电池原理.、开展历史和现状(1)太阳电池原理(2)太阳电池开展历史太阳电池现状4-2光吸收与载流子产生、光伏效应原理(1)光吸收与载流子产生光伏效应原理4-3太阳电池的I V特性光照下的电流与电压4-4太阳电池的工作特性与功率输出4-5太阳电池的转换效率和影响因素(1)太阳能电池的转化效率(2)影响转换效率的主要因素4-6太阳电池分类与太阳电池模块的标准测试条件4-7单晶硅电池的基本结构和制备工艺4-8太阳电池制备一一从石英砂到单晶硅片4-9太阳电池制备一一从硅片到太阳电池4T0其他类型的太阳电池4-11

18、太阳电池发电系统（1）光伏系统的尺寸确定（2）太阳电池发现系统的构成4-12太阳电池的环境影响和开展前景展望（1）电池使用时对的环境影响13例题思考题与习题本章教学重点、难点及相应的教学方法、手段：重难点1：太阳电池工作原理，光吸收与载流子产生、光伏效应原理重难点2：太阳电池的IV特性重难点3：太阳电池分类与太阳电池模块的标准测试条件重难点4：太阳电池的制备对于上述重难点，采用降低授课速度，理顺前后因果关系，讲解例题等方法加深 理解，加深印象。教学反响（作业、测试、答疑、交流等情况）：从课间与学生交流的情况看，局部学生对于知识点“太阳电池原理”，尚不能 完全理解。从课后作业完成情况来看，多数学

19、生能理解基本概念，太阳电池制备的相关知识 掌握不够。第5章生物质能主要知识 点及教学 用时安排2学时：（1）生物质能的形成和利用：（2）生物质能的来源；（3）生物质直接燃烧技术；（4）生物质压缩成型燃料技术；2学时：（5）厌氧消化制取气体燃料；（6）生物质气化技术。备注（实 验、上机、 课外学习 等安排）无本章教学目 通过对标：.生物质能的学习，掌握生物质能的相关知识，了解如何利用生物质能。本章教学内容摘要：5.1生物质能的形成和利用 生物质能的形成生物质能的利用生物质能的来源能源作物废弃物生物质直接燃烧技术生物质燃料特性生物质燃料的燃烧过程燃烧过程的局部计算农林废弃物的燃烧木炭城市固体废弃物

20、的燃烧燃用生物质锅炉燃用生物质锅炉的应用生物质压缩成型燃料技术生物质压缩成型原理压缩成型工艺类型生物质压缩成型工艺厌氧消化制取气体燃料固体废弃物的厌氧消化沼气我国沼气的开展生物质气化技术生物质气化概念生物质气化的基本热化学反响生物质气化生产中的主要问题生物质热裂解技术生物质热理解的概念生物质燃料乙醇技术乙醇生产的主要方法生物柴油技术生物质能与环境1生物质能开展与展望思考题与习题本章教学重点、难点及相应的教学方法、手段：重点：生物质气化技术难点：生物质热裂解技术、生物质燃料乙醇技术的相关工艺与相关原理。教学反响（作业、测试、答疑、交流等情况）：通过学生的课堂及课后作业及交流情况，可以看出，生物质

21、气化技术理解得比拟 好。看似很简单的一局部内容，但是在理解上还存在这偏差。第六章风能主要知识点2学时：及教学用时安排及教学用时安排（1）风的形成；（2）风能的计算；（3）风力发电机的结构；2学时：（4）风力机的选址和输出功率;备注（实验、上机、课外备注（实验、上机、课外学习等安实验课：风速的测定，2学时（5）环境影响和风能利用展望。排）本章教学目标：通过对基本热力过程的学习，掌握实际过程在参数坐标图上的图形表示，更直观 地表达热能转变为功的过程中，参数变化和能量转换的关系。通过多变过程的学习， 为以后学习循环打下扎实基础，要求学生做到，给一个实际的热力过程，能够在参数 坐标图上描绘出热力过程曲

22、线，反之，给一条热力过程曲线，会分析能量转换的定性 关系。本章教学内容摘要;6-1风的形成（1）风的形成机制（2）地球外表的风6-2风能的计算（I）风能储量的估计（2）风能大小的估算6-3风力发电机的结构（1）水平风力发电机结构（2）三种发电机（3）各结构的功能6-4风力机的选址和输出功率（1）风力机的选址（2）选址的一般原那么（3）风力机的输出功率6-5环境影响和风能利用展望（I）风能发电的环境影响（2）风能利用展望本章教学重点、难点及相应的教学方法、手段：重点：风能的计算和风力发电机的结构难点：风能公式、风能密度公式的理解和计算，这是本章的一个难点。教学方法：通过多媒体图示教学，结合学生亲

23、自到黑板上画图，力求让学生能在课堂 上吸收消化所学内容，做到对于典型的风机结构，都能轻而易举地描绘出来，为以后 进一步学习风力发电相关知识做好充分的准备。教学反响（作业、测试、答疑、交流等情况）：通过学生的课堂及课后作业及交流情况，可以看出，学生对于风力发电机结构的 图示掌握得比拟好，但是在具体作图时，符号标记等还不是很规范。个别学生认为本 章内容很简单，实际上自己作计算分析时又不能准确把握。因此，在这一章节学习中，通过具体的工程实例，让学生明白风力发电过程学习的重要性。第七章小水电和潮汐能主要知识点 及教学用时 安排2学时：（1）水力发电基本原理；（2）小型水电站类型和建站型式；2学时：（3）水轮机的工作原理；（4）潮汐电站；2学时：（5）抽水蓄能电站；（6）环境问题与未来展望。备注（实验、 上机、课外 学习等安 排）无本章教学目标：学习小水电和潮汐能利用的相关知识；掌握水力发电基本原理；认真学习水电站类型 和潮汐电站；详细推导水轮机出力公式和效率计算公式；讲解抽水蓄能电站的工作原 理；分析水电站和潮汐电站对环境带来的影响。本章教学