新能源技术 电子教案20110325.doc

成都理工大学工程技术学院 新能源技术 课程教案教师姓名 雷永锋 所在系部 自动化工程系 授课专业 电气工程及其自动化 课程代码 总 学 时 40 学分 2.5 教材名称 现代能源与发电技术 年 月 日课程名称新能源技术授课专业 电气工程及其自动化年级课程编号课程类型必修课公共基础课（ ）；专业基础课（ ）；专业课（ ）选修课专业选修课( )；公共选修课( )教学目标本课程针对电气工程及其自动化专业学生开设一门专业课，主要介绍新能源转换为电能的发电原理和技术，以及它们的发展前景和趋势。主要内容包括能源及其相关问题、火力发电技术、水力发电技术、核能发电技术、垃圾发电技术、风力发电技术、太阳能热发电技术、太阳能光伏发电技术、生物质能发电技术、地热发电技术、潮汐能发电技术以及燃料电池发电技术。这对于电气工程及其自动化的学生专业知识的培养有极大的推动作用。N授课方式课堂讲授（）；实践课（ ）考核方式考试（ ）；考查（ ）课程教学总学时数40学分数2.5学时分配课堂讲授40学时；实践课 0 学时教材名称现代能源与发电技术作 者邢运民陶永红出版社及出版时间西安电子科技大学出版社2007.07指定参考书新能源发电技术 中国能源50年 中国新能源的开发与利用作者王长贵周凤起主编王长贵等编著 出版社及出版时间中国电力出版社，2003年中国电力出版社，2002年能源出版社，1986年授课教师雷永锋职 称讲师单 位自动化工程系授课时间周 次第 周，第 1 次课编写时间章节名称第一章 能源1.1 能源的概念 1.2 能源资源的利用与开发教学目的与要求：掌握的能源分类及各种能源的特点教学重点和难点：能源的分类教学组织（含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）教学内容、时间分配与板书设计：1.1 能源的概念1.1.1 能源的定义能源亦称能量资源或能源资源。是指可产生各种能量（如热量、电能、光能和机械能等）或可作功的物质的统称。是指能够直接取得或者通过加工、转换而取得有用能的各种资源， 。 包括煤炭、原油、天然气、煤层气、水能、核能、风能、太阳能、地热能、生物质能等一次能源和电力、热力、成品油等二次能源，以及其他新能源和可再生能源. 本书定义：比较集中的含能体或能量过程。即可以直接或经转换后为人类提供所需的光、热、动力等任何形式的能量的载能体资源 1.1.2 能源的分类1. 按蕴藏方式分类来自地球外部天体的能源（主要是太阳能）。地球本身蕴藏的能量。如原子核能、地热能等。 地球和其他天体相互作用而产生的能量。如潮汐能。温泉和火山爆发喷出的岩浆就是地热表现。2.按比较方法分类1 一次能源和二次能源 一次能源: 煤、石油、天然气、风能、水能、太阳能、 地热能、海洋能等。 二次能源: 电力、煤气、汽油、沼气、氢气、甲醇、酒精等。 2 可再生资源和非可再生资源 可再生能源：水能、太阳能、风能、海洋能、生物质能、地热能等； 非再生能源：煤、石油、天然气、核能等。 3 常规能源与新能源 常规能源：煤炭，石油，天然气，水能，核能 新能源：太阳能，风能， 生物质能，海洋能，地热能，氢能4燃料能源与非燃料能源（P3）5清洁能源与非清洁能源 清洁能源：太阳能、风能、水能、海洋能等； 非清洁能源：煤、石油、天然气等。1.2 能源资源的利用与开发 1.2.1 常规能源的开发与利用煤炭，石油，天然气，水能，核能。1.2.2 新能源和可再生能源的开发与利用太阳能，风能，生物质能，海洋能，地热能，氢能课堂答疑（5分钟）教学方法：通过课件多媒体教学和在黑板上讲解相结合，并通过图片理论联系实际进行讲解通.辅助手段：多媒体演示。师生互动：问题解答。作业及课外训练： 通过网络和图书馆深入了解本节所学的内容。作业：1-1，1-7参考资料（含参考书、文献等）：新能源发电技术，王长贵，中国电力出版社，2003年中国能源50年 周凤起主编 中国电力出版社，2002年中国新能源的开发与利用 王长贵等编著 能源出版社，1986年课后自我总结分析：周 次第 周，第 2 次课编写时间章节名称第一章 能源1.3 人类利用能源的历史和未来 1.4 世界能源利用的现状及面临的问题 1.5 中国能源现状、问题及对策 1.6 电力教学目的与要求： 了解世界及中国能源现状及存在的问题教学重点和难点：中国能源存在的问题教学组织（含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）教学内容、时间分配与板书设计： 1.3 人类利用能源的历史和未来 1.3.1 人类利用能源的历史 1 柴草时期( -1860) 2 煤炭时期(1870-1960) 3 石油时期(1960-Now) 1.3.2 能源的未来 1.4 世界能源利用的现状及面临的问题 1.4.1 能源结构 1.4.2 能源效率 1.4.3 能源环境 1.4.4 能源安全 1.5 中国能源现状、问题及对策 1.5.1 中国能源现状 1.5.2 中国能源存在的问题 （1）人均能耗低 （2）人均能源资源不足 （3）能源效率低 （4）以煤为主的能源结构亟待调整 （5）能源环境问题 （6）能源安全问题 1.5.3 中国能源发展对策 1.5.4 中国的新能源与可再生能源 1.6 电力1.6.1 电力理想的二次能源 1.6.2 发电厂的类型与新能源发电 传统的发电厂： 火力发电厂，水里发电厂，核能发电厂 新能源和再生能源发电： 光伏发电，风能发电，海洋能发电，生物质能发电，垃圾发电等课堂答疑（5分钟）教学方法：通过课件多媒体教学和在黑板上讲解相结合，并通过图片理论联系实际进行讲解 辅助手段：多媒体演示。师生互动：问题解答。作业及课外训练： 通过网络和图书馆深入了解本节所学的发电技术。参考资料（含参考书、文献等）：新能源发电技术，王长贵，中国电力出版社，2003年中国能源50年 周凤起主编 中国电力出版社，2002年中国新能源的开发与利用 王长贵等编著 能源出版社，1986年课后自我总结分析：周 次第 周，第 3 次课编写时间章节名称第二章 火力发电技术2.1 火力发电的基本原理 2.2 锅炉设备教学目的与要求： 使学生掌握火力发电技术的基本原理教学重点和难点：火力发电的基本原理教学组织（含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）教学内容、时间分配与板书设计： 2.1 火力发电的基本原理 2.1.1 工程热力学的基本概念 热力学第一定律：热可以变为功，功也可以变为热，消耗一定热量时，必产生相当数量的功，消耗一定量的功时，必出现相应数量的热。 热力学第二定律：高温物体的热能可以自动传递给低温物体，而低温物体的热能却不能自动地传递给高温物体。机械能可以自动转化为热能，而热能却不能自动转化为机械能。 2.1.2 热力系统的能量平衡 2.1.3 水蒸气的动力循环 2.1.5 火电厂生产流程 储存在储煤场(或储煤罐)中的原煤由输煤设备从储煤场送到锅炉的原煤斗中,再由给煤机送到磨煤机中磨成煤粉。煤粉送至分离器进行分离,合格的煤粉送到煤粉仓储存(仓储式锅炉)。煤粉仓的煤粉由给粉机送到锅炉本体的喷燃器,由喷燃器喷到炉膛内燃烧(直吹式锅炉将煤粉分离后直接送入炉膛)。燃烧的煤粉放出大量的热能将炉膛四周水冷壁管内的水加热成汽水混合物。混合物被锅炉汽包内的汽水分离器进行分离,分离出的水经下降管送到水冷壁管继续加热,分离出的蒸汽送到过热器,加热成符合规定温度和压力的过热蒸汽,经管道送到汽轮机作功。过热蒸汽在汽轮机内作功推动汽轮机旋转,汽轮机带动发电机发电,发电机发出的三相交流电通过发电机端部的引线经变压器什压后引出送到电网。在汽轮机内作完功的过热蒸汽被凝汽器冷却成凝结水,凝结水经凝结泵送到低压加热器加热,然后送到除氧器除氧,再经给水泵送到高压加热器加热后,送到锅炉继续进行热力循环。再热式机组采用中间再热过程,即把在汽轮机高压缸做功之后的蒸汽,送到锅炉的再热器重新加热,使汽温提高到一定(或初蒸汽)温度后,送到汽轮机中压缸继续做功。 2.2 锅炉设备 2.2.1 锅炉设备概述锅炉设备是火力发电厂中的主要热力设备之一。它的任务是使燃料通过燃烧将化学能转变为热能，并且以此热能加热水，使其成为一定数量和质量（压力和温度）的蒸汽。由炉膛、烟道、汽水系统（其中包括受热面、汽包、联箱和连接管道）以及炉墙和构架等部分组成的整体，称为“锅炉本体”按锅炉的蒸汽压力：可将锅炉分为低压锅炉（压力小于2.45MPa），中压锅炉（压力2.944. 90MPa），高压锅炉（压力7.8410. 8MPa），超高压锅炉（压力11.814. 7MPa），亚临界锅炉（压力15.719. 6MPa），超临界锅炉（压力22. 1MPa），超超临界锅炉（压力3031MPa）。按锅炉蒸发受热面内工质的流动方式分类：自然循环锅炉、强制循环锅炉、直流锅炉、复合循环锅炉。按锅炉的整体布置分类：型结构锅炉、箱型结构锅炉、塔型结构锅炉。 2.2.2 燃料的成分及发热量 2.2.3 减少对环境污染的措施 2.2.4 锅炉设备的组成 汽水系统：锅炉的汽水系统的主要功用是接受燃料的热能，提升介质的热势能，增压增温，完成介质的状态转换。烟风系统：提供锅炉燃烧的氧气，带动干燥的燃料进入炉膛，维持炉膛风压以稳定燃烧。制粉系统：完成燃料的磨碎、干燥。使之形成具有一定细度和干燥度的燃料，并送入炉膛。其它辅助系统：包括燃油系统、吹灰系统、火检系统、除灰除渣系统等，具体功能不做介绍。一次风机：干燥燃料，将燃料送入炉膛，一般采用离心式风机。送风机：克服空气预热器、风道、燃烧器阻力，输送燃烧风，维持燃料充分燃烧。引风机：将烟气排除，维持炉膛压力，形成流动烟气，完成烟气及空气的热交换。磨煤机：将原煤磨成需要细度的煤粉，完成粗细粉分离及干燥。空预器：空气预热器是利用锅炉尾部烟气热量来加热燃烧所需空气的一种热交换装置。提高锅炉效率，提高燃烧空气温度，减少燃料不完全燃烧热损失。空预器分为导热式和回转式。回转式是将烟气热量传导给蓄热元件，蓄热元件将热量传导给一、二次风，回转式空气预热器的漏风系数在810。课堂答疑（5分钟）教学方法：通过课件多媒体教学和在黑板上讲解相结合，并通过图片理论联系实际进行讲解辅助手段：多媒体演示。师生互动：问题提问与回答，联系实际进行讲解作业及课外训练： 通过网络和图书馆深入了解本节所学的发电技术。参考资料（含参考书、文献等）：新能源发电技术，王长贵，中国电力出版社，2003年中国能源50年 周凤起主编 中国电力出版社，2002年中国新能源的开发与利用 王长贵等编著 能源出版社，1986年课后自我总结分析：周 次第 周，第 4次课编写时间2010.12.01章节名称第二章 火力发电技术2.3 汽轮机教学目的与要求：使学生掌握火力发电技术的基本原理教学重点和难点： 汽轮机的工作原理教学组织（含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）教学内容、时间分配与板书设计： 2.3 汽轮机 2.3.1 汽轮机的工作原理汽轮机工作原理： 高压蒸汽从汽轮机一段进入，逐级降低压力并扩大按体积，并逐级吹动汽轮机叶片，使得汽轮机转动，从而驱动汽轮机带动的机械设备。汽轮机低压终端设置凝汽器，通过水冷或者空冷将蒸汽冷凝成水，由于蒸汽冷凝成水时体积大大缩小，从而造成了汽轮机低压端的真空，使得从高压侧进入的蒸汽能够更好地做功 2.3.2 汽轮机的主要工作参数 2.3.3 汽轮机的设备组成汽轮机本体（steam turbine proper）是完成蒸汽热能转换为机械能的汽轮机组的基本部分，即汽轮机本身。它与回热加热系统、调节保安系统、油系统、凝汽系统以及其他辅助设备共同组成汽轮机组。汽轮机本体由固定部分（静子）和转动部分（转子）组成。固定部分包括汽缸、隔板、喷嘴、汽封、紧固件和轴承等。转动部分包括主轴、叶轮或轮鼓、叶片和联轴器等。固定部分的喷嘴、隔板与转动部分的叶轮、叶片组成蒸汽热能转换为机械能的通流部分。汽缸是约束高压蒸汽不得外泄的外壳。汽轮机本体还设有汽封系统。主蒸汽系统：吹动汽轮机旋转，带动发电机做功，是发电厂主要的做功介质通过的系统。再热蒸汽系统：辅助主蒸汽系统做功，提高机组热效率。回热抽汽系统：尽量减少进入凝汽器的无用能量，提高机组热效率。轴封系统：防止汽轮机内部高压蒸汽向外泄露，保证汽轮机效率，保持真空系统严密性。真空系统：维持汽轮机的低背压和凝汽器真空。凝结水系统：将凝结水输送到除氧器，完成加热、除氧、化学处理和剔除杂质。给水系统：提高给水压力，加热后为锅炉提供给水。主机油系统：包括润滑油系统、顶轴油系统、调节、保安系统。汽轮机调节、保安系统：协调各系统同步地按照要求进行工作。润滑油系统：为汽轮机提供润滑、冷却用油。发电机冷却系统和密封系统：冷却系统的功能是冷却发电机，带走发电机工作时的热量。密封系统的功能是密封冷却介质的外泄。工业水系统：提供冷却介质。冷却各种辅助设备。顶轴油系统由于不是所有机组都有，所以不做介绍。液压油系统划归调节、保安系统，所以不做介绍。其它系统：压缩空气系统、旁路系统、减温水系统、精处理系统、胶球系统等。2.5发电机系统 在发电厂中，同步发电机是将机械能转变成电能的唯一电气设备。因而将一次能源（水力、煤、 油、风力、原子能等）转换为二次能源的发电机，现在几乎都是采用三相交流同步发电机。在发电厂中的交流同步发电机，电枢是静止的，磁极由原动机拖动旋转。其励磁方式为发电机的励磁线圈FLQ（即转子绕组）由同轴的并激直流励磁机经电刷及滑环来供电。同步发电机由定子（固定部分）和转子（转动部分）两部分组成。定子由定子铁心、定子线圈、机座、端盖、风道等组成。定子铁心和线圈是磁和电通过的部分，其他部分起着固定、支持和冷却的作用。 转子由转子本体、护环、心环、转子线圈、滑环、同轴激磁机电枢组成。课堂答疑（5分钟）教学方法：通过课件多媒体教学和在黑板上讲解相结合，并通过图片理论联系实际进行讲解。辅助手段：多媒体演示。师生互动：问题提问与回答，联系实际进行讲解作业及课外训练： 通过网络和图书馆深入了解本节所学的发电技术。预习下节内容，在计算机上练习本节课所学命令。参考资料（含参考书、文献等）：新能源发电技术，王长贵，中国电力出版社，2003年中国能源50年 周凤起主编 中国电力出版社，2002年中国新能源的开发与利用 王长贵等编著 能源出版社，1986年课后自我总结分析：周 次第 周，第 5 次课编写时间章节名称第三章 水力发电技术3.1 水电资源概述 3.2 水力学基础与水力发电开发利用方式教学目的与要求：使学生掌握水力发电技术的基本原理教学重点和难点： 中国水电资源及著名的水电站教学组织（含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）教学内容、时间分配与板书设计：第三章 水力发电技术 3.1 水电资源概述 3.1.1 水文循环、水量资源与水能资源 3.1.2 我国水电能源概况 3.2 水力学基础与水力发电开发利用方式 3.2.1 水力学的基础知识 3.2.2 水力发电的基本原理 3.2.3 水电能资源开发的基本方式和水电站的类型1 筑坝式开发 （1）坝后式水电站 （2）河床式水电站2 引水式开发 （1）无压引水式水电站 （2）有压引水式水电站3 混合式开发4 阶梯开发 教学方法：通过课件多媒体教学和在黑板上讲解相结合，并通过图片理论联系实际进行讲解通过课件多媒体课件和实际AutoCAD操作演示，并辅以黑板进行电气基础知识讲授。辅助手段：多媒体演示。师生互动：问题提问与回答，联系实际进行讲解作业及课外训练： 通过网络和图书馆深入了解本节所学的发电技术。参考资料（含参考书、文献等）：新能源发电技术，王长贵，中国电力出版社，2003年中国能源50年 周凤起主编 中国电力出版社，2002年中国新能源的开发与利用 王长贵等编著 能源出版社，1986年课后自我总结分析：周 次第 周，第 6 次课编写时间章节名称第三章 水力发电技术3.3 水电站主要水工建筑物和动力设备教学目的与要求：使学生掌握水力发电技术的基本原理教学重点和难点：水电站主要水工建筑物和动力设备教学组织（含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）教学内容、时间分配与板书设计： 3.3 水电站主要水工建筑物和动力设备 3.3.1 水电站主要水工建筑物 3.3.2 水轮机的类型1、反击式 2、 冲击式 混流式 水斗式 轴流式 斜击式 斜流式 双击式 贯流式 3.3.3 水轮机的工作原理水轮机分类水轮机按工作原理可分为冲击式水轮机和反击式水轮机两大类。冲击式水轮机的转轮水轮机性能比较受到水流的冲击而旋转，工作过程中水流的压力不变，主要是动能的转换；反击式水轮机的转轮在水中受到水流的反作用力而旋转，工作过程中水流的压力能和动能均有改变，但主要是压力能的转换。编辑本段冲击式水轮机冲击式水轮机按水流的流向可分为切击式(又称水斗式)和斜击式两类。斜击式水水轮机轮机的结构与水斗式水轮机基本相同，只是射流方向有一个倾角，只用于小型机组。 理论分析证明，当水斗节圆处的圆周速度约为射流速度的一半时，效率最高。这种水轮机在负荷发生变化时，转轮的进水速度方向不变，加之这类水轮机都用于高水头电站，水头变化相对较小，速度变化不大，因而效率受负荷变化的影响较小，效率曲线比较平缓，最高效率超过91。编辑本段反击式水轮机综述反击式水轮机可分为混流式、轴流式、斜流式和贯流式。在混流式水轮机中，水流径向进入导水机构，轴向流出转轮；在轴流式水轮机中，水流径向进入导叶，轴向进入和流出转轮；在斜流式水轮机中，水流径向进入导叶而以倾斜于主轴某一角度的方向流进转轮，或以倾斜于主轴的方向流进导叶和转轮；在贯流式水轮机中，水流沿轴向流进导叶和转轮。水轮机原理图轴流式、贯流式和斜流式水轮机按其结构还可分为定桨式和转桨式。定桨式的转轮叶片是固定的；转桨式的转轮叶片可以在运行中绕叶片轴转动，以适应水头和负荷的变化。 各种类型的反击式水轮机都设有进水装置，大、中型立轴反击式水轮机的进水装置一般由蜗壳、固定导叶和活动导叶组成。蜗壳的作用是把水流均匀分布到转轮周围。当水头在40米以下时，水轮机的蜗壳常用钢筋混凝土在现场浇注而成；水头高于40米时，则常采用拼焊或整铸的金属蜗壳。 在反击式水轮机中，水流充满整个转轮流道，全部叶片同时受到水流的作用，所以在同样的水头下，转轮直径小于冲击式水轮机。它们的最高效率也高于冲击式水轮机，但当负荷变化时，水轮机的效率受到不同程度的影响。 反击式水轮机都设有尾水管，其作用是：回收转轮出口处水流的动能；把水流排向下游；当转轮的安装位置高于下游水位时，将此位能转化为压力能予以回收。对于低水头大流量的水轮机，转轮的出口动能相对较大，尾水管的回收性能对水轮机的效率有显著影响。轴流式水轮机适用于较低水头的电站。在相同水头下，其比转数较混流式水轮机为高。轴流定桨式水轮机的叶片固定在转轮体上，叶片安放角不能在运行中改变，效率曲线较陡，适用于负荷变化小或可以用调整机组运行台数来适应负荷变化的电站。 轴流转桨式水轮机是奥地利工程师卡普兰在1920年发明的，故又称卡普兰水轮机。其转轮叶片一般由装在转轮体内的油压接力器操作，可按水头和负荷变化作相应转动，以保持活动导叶转角和叶片转角间的最优配合，从而提高平均效率，这类水轮机的最高效率有的已超过94。贯流式水轮机的导叶和转轮间的水流基本上无变向流动，加上采用直锥形尾水管，排流不必在尾水管中转弯，所以效率高，过流能力大，比转数高，特别适用于水头为320米的低水头电站。水轮机安装图这种水轮机装在潮汐电站内还可以实现双向发电。这种水轮机有多种结构，使用最多的是灯泡式水轮机。 灯泡式机组的发电机装在水密的灯泡体内。其转轮既可以设计成定桨式，也可以设计成转桨式。世界上最大的灯泡式水轮机(转桨式)装在美国的罗克岛第二电站，水头12.1米，转速为85.7转/分，转轮直径为7.4米，单机功率为54兆瓦，于1978年投入运行。混流式水轮机是世界上使用最广泛的一种水轮机，由美国工程师弗朗西斯于1849年发明，故又称弗朗西斯水轮机。与轴流转桨式相比，其结构较简单，最高效率也比轴流式的高，但在水头和负荷变化大时，平均效率比轴流转桨式的低，这类水轮机的最高效率有的已超过95。混流式水轮机适用的水头范围很宽，为5700米，但采用最多的是40300米。 混流式的转轮一般用低碳钢或低合金钢铸件，或者采用铸焊结构。为提高抗汽蚀和抗泥沙磨损性能，可在易气蚀部位堆焊不锈钢，或采用不锈钢叶片，有时也可整个转轮采用不锈钢。采用铸焊结构能降低成本，并使流道尺寸更精确，流道表面更光滑，有利于提高水轮机的效率，还可以分别用不同材料制造叶片、上冠和下环。斜流式水轮机是瑞士工程师德里亚于1956年发明，故又称德里亚水轮机。其叶片倾斜的装在转轮体水轮机上，随着水头和负荷的变化，转轮体内的油压接力器操作叶片绕其轴线相应转动。它的最高效率稍低于混流式水轮机，但平均效率大大高于混流式水轮机；与轴流转桨水轮机相比，抗气蚀性能较好，飞逸转速较低，适用于40120米水头。 由于斜流式水轮机结构复杂、造价高，一般只在不宜使用混流式或轴流式水轮机，或不够理想时才采用。这种水轮机还可用作可逆式水泵水轮机。当它在水泵工况启动时，转轮叶片可关闭成近于封闭的圆锥因而能减小电动机的启动负荷。课堂答疑, （5分钟）教学方法：通过课件多媒体教学和在黑板上讲解相结合，并通过图片理论联系实际进行讲解。辅助手段：多媒体演示。师生互动：问题提问与回答，联系实际进行讲解作业及课外训练： 通过网络和图书馆深入了解本节所学的发电技术。 参考资料（含参考书、文献等）：新能源发电技术，王长贵，中国电力出版社，2003年中国能源50年 周凤起主编 中国电力出版社，2002年中国新能源的开发与利用 王长贵等编著 能源出版社，1986年课后自我总结分析：周 次第 周，第 7 次课编写时间章节名称第四章 核能发电技术4.1 核能发电的基本知识教学目的与要求：使学生掌握核能发电技术的基本原理教学重点和难点： 核电站的类型教学组织（含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）教学内容、时间分配与板书设计： 4.1 核能发电的基本知识 4.1.1 核能发电的发展概况核能发电是利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电的方式。它与火力发电极其相似。只是以核反应堆及蒸汽发生器来代替火力发电的锅炉，以核裂变能代替矿物燃料的化学能。除沸水堆外（见轻水堆），其他类型的动力堆都是一回路的冷却剂通过堆心加热，在蒸汽发生器中将热量传给二回路或三回路的水，然后形成蒸汽推动汽轮发电机。沸水堆则是一回路的冷却剂通过堆心加热变成70个大气压左右的饱和蒸汽，经汽水分离并干燥后直接推动汽轮发电机。我国第一座实验性反应堆是在1954年6月建成投入运行的，我国自行设计研制、建造的秦山核电站已经运行发电了；广东大亚湾电站第一期工程也已建成，并运行发电了，全部建成后年发电量可达100亿度。 4.1.2 物质元素的原子和原子结构 4.1.3 原子核裂变的巨大核能核反应堆最基本的组成是裂变原子核热载体。但是只有这两项是不能工作的。因为，高速中子会大量飞散，这就需要使中子减速增加与原子核碰撞的机会；核反应堆要依人的意愿决定工作状态，这就要有控制设施；铀及裂变产物都有强放射性，会对人造成伤害，因此必须有可靠的防护措施。 4.1.4 重核裂变能应用中的一些重要技术性问题 4.1.5 核反应堆的类型1 核反应堆根据燃料类型分为天然气铀堆、浓缩铀堆、钍堆； 根据中子能量分为快中子堆和热中子堆；根据冷却剂(载热剂)材料分为水冷堆、气冷堆、有机液冷堆、液态金属冷堆；根据慢化剂(减速剂)分 为石墨堆、重水堆、压水堆、沸水堆、有机堆、熔盐堆、铍堆 根据中子通量分为高通量堆和一般能量堆； 根据热工状态分为沸腾堆、非沸腾堆、压水堆；根据运行方式分为脉冲堆和稳态堆，等等。核反应堆概念上可有900多种设计，但现实能由理论到实际的是很少的。2压水堆使用加压轻水（h2o）作冷却剂和慢化剂，且水在堆内不沸腾的核反应堆。燃料为加浓铀。当铀235的原子核受到外来中子轰击时，一个原子核会吸收一个中子分裂成两个质量较小的原子核，同时放出23个中子。这裂变产生的中子又去轰击另外的铀235原子核，引起新的裂变。如此持续进行就是裂变的链式反应。链式反应产生大量热能。用循环水带走热量才能避免反应堆因过热烧毁。导出的热量可以使水变成水蒸气，推动气轮机发电。高温高压水将热能带到蒸汽发生器，产生的水蒸汽推叶片，让发电机发电。 课堂答疑（5分钟）教学方法：通过课件多媒体教学和在黑板上讲解相结合，并通过图片理论联系实际进行讲解。辅助手段：多媒体演示。师生互动：问题提问与回答，联系实际进行讲解作业及课外训练： 通过网络和图书馆深入了解本节所学的发电技术。参考资料（含参考书、文献等）：新能源发电技术，王长贵，中国电力出版社，2003年中国能源50年 周凤起主编 中国电力出版社，2002年中国新能源的开发与利用 王长贵等编著 能源出版社，1986年课后自我总结分析：周 次第 周，第 8 次课编写时间章节名称第四章 核能发电技术教学目的与要求：使学生掌握核能发电技术的基本原理教学重点和难点：压水堆核电厂及其一般工作原理教学组织（含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）教学内容、时间分配与板书设计：4.2 压水堆核电厂及其一般工作原理 4.2.1 核反应堆的控制原理1.压水堆的反应性和临界状态2.裂变中子的倍增时间 4.2.2 压水堆本体的基本结构和工作特点 4.2.3 压水堆核电厂的系统布置1.核岛部分2.非核岛部分 4.3 核电厂的辐射防护与三废处理 核电厂的辐射防护 核电厂的三废处理（1）废水：储存衰变法，蒸发法，离子交换法（2）废气（3）放射性固体废物 核电厂乏燃料的处理课堂答疑（5分钟）教学方法：通过课件多媒体教学和在黑板上讲解相结合，并通过图片理论联系实际进行讲解。辅助手段：多媒体演示。师生互动：问题提问与回答，联系实际进行讲解作业及课外训练： 通过网络和图书馆深入了解本节所学的发电技术。参考资料（含参考书、文献等）：新能源发电技术，王长贵，中国电力出版社，2003年中国能源50年 周凤起主编 中国电力出版社，2002年中国新能源的开发与利用 王长贵等编著 能源出版社，1986年课后自我总结分析：周 次第 周，第 9 次课编写时间章节名称第五章 垃圾发电技术教学目的与要求：使学生掌握垃圾发电技术的基本原理教学重点和难点：垃圾卫生填埋场沼气发电技术教学组织（含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）教学内容、时间分配与板书设计： 5.1 城市垃圾及其处理 近十年来，我国城市垃圾产生量大幅度增加。自1979年以来，我国的城市垃圾平均以每年8.98%的速度增长，少数城市如北京的增长率达1520%。2005年城市生活垃圾产生量已达1.52亿吨，预计到2010年将达到3.1亿吨。我国城市生活垃圾构成拥有以下变化趋势： （1）有机物增加； （2）可燃物增多； （3）可回收利用物增多； （4）可利用价值增大。 5.2 垃圾发电技术及设备 5.2.1 垃圾焚烧发电技术 5.2.2 垃圾焚烧发电设备 5.2.3 垃圾卫生填埋场沼气发电技术垃圾填埋气发电技术是一门专项应用技术，是随着社会发展而产生的，它的应用领域比较狭窄，但应用技术设计的学科跨度比大，面也较广，技术应用后带来的直接社会作用效果和影响面都很大，甚至可以说和每一个人的生活都息息相关，它在为每一个人提供一定程度的服务。掌握这门技术，本身能提高学生多方面知识和工作技能，同时能让理解这项技术的人对社会、生活产生更加深刻的理解，技术应用的外延富有哲理性 在废、宝的相对性、社会发展的持续性和理性的社会发展观三个方面。 5.2.4 未来新趋势废弃物气化再生能源发电 5.3 垃圾焚烧发电的污染控制 5.4 垃圾发电技术的发展与现状 国外垃圾发电技术的发展与现状垃圾焚烧处理方法是早在1901年由美国人提出的。当初，主要任务是使垃圾减容，但由于当时垃圾燃烧的烟尘无法控制，一直未能得到广泛利用。到60年代，随着烟气处理技术的进步，这种焚烧处理垃圾方法在欧洲得到了普及和发展。日本最早的垃圾发电站1965年建于大阪市，目前有垃圾焚烧炉约3000座，垃圾发电站131座，总装机容量650MW。到2000年垃圾发电容量达到2000MW。垃圾日处理能力1000t/d以上(最大为1800t/d)的垃圾发电站8座，1995年建成一座最大的垃圾电站，发电容量24MW。日本早期垃圾电站为防止炉管腐蚀，采用低参数，发电效率较低，仅为10%-15%，现正谋求提高到30%。美国垃圾焚烧厂发展很快，至1990年，已建400座，焚烧率达18%，到2000年提高到40%。美国垃圾发电已达2000MW，最近在建的有日处理垃圾2000t/d、蒸汽温度达430-450、发电量为85MW的垃圾电站。英国最大的垃圾电站位于伦敦，共有5台滚动炉排式锅炉，年处理垃圾40万吨。法国现有垃圾焚烧锅炉300多台，可处理40%城市垃圾，巴黎有4台日处理垃圾450t/d的马丁式锅炉。德国拥有世界上最高效率的垃圾发电技术，至1998年有75台垃圾焚烧锅炉。新加坡垃圾焚烧处理率达100%，1986年建成一座2700t/d垃圾电站。 我国垃圾发电技术的现状与发展国内若干大中城市已建成和在建的一些垃圾发电项目有：深圳市已建成3x150t/d垃圾发电厂，1、2号机系日本进口三菱-马丁式炉排焚烧炉，3号机为采用杭锅与三菱合作的150t/d马丁式炉排焚烧炉，三台机组共发电4000kW。珠海已建成3200t/d焚烧炉，1999年投运。北京计划2000年建成一座日处理垃圾1272t/d的大型现代化垃圾电站，采用国外进口设备，整个工程造价7.1亿元。上海引进法国设备在浦东建造一座日处理垃圾1000t/d垃圾电站，带2台8500kW发电机，工程投资6.7亿元。课堂答疑（5分钟）教学方法：通过课件多媒体教学和在黑板上讲解相结合，并通过图片理论联系实际进行讲解.辅助手段：多媒体演示。师生互动：问题提问与回答，联系实际进行讲解作业及课外训练： 通过网络和图书馆深入了解本节所学的发电技术。 参考资料（含参考书、文献等）：新能源发电技术，王长贵，中国电力出版社，2003年中国能源50年 周凤起主编 中国电力出版社，2002年中国新能源的开发与利用 王长贵等编著 能源出版社，1986年课后自我总结分析：周 次第 周，第 10 次课编写时间章节名称第六章 风力发电技术教学目的与要求：使学生掌握垃圾发电技术的基本原理教学重点和难点：风的产生与特性, 风力机的工作原理教学组织（含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）教学内容、时间分配与板书设计：6.1 风与风力资源 6.1.1 风的产生与特性风与风能的形成成因：1.太阳的辐射造成地球表面受热不均，引起大气层中压力分布不均，空气沿水平方向运动，形成风。2.高低纬度的温度差异 6.1.2 风力资源风能丰富区东南沿海、山东半岛、辽东半岛三北地区松花江下游区风能较丰富区东南沿海内陆和渤海沿海区三北的南部区青藏高原风能可利用区两广沿海区大小兴安岭地区中部地区风能贫乏区川云贵和南岭山地区雅鲁藏布江和昌都区塔里木盆地西部区6.2 风能计算与风力机原理 风能资源用风速、风级、风能密度等指标衡风速定义：单位时间内空气在水平方向所移动的距离。 可用风速仪测量，单位为m/s。 有效风速：3-20m/s 6.2.1 风能的参数与测量风能密度 通过截面积的风所含的能量，常以W/m2表示。 风能密度与空气密度有直接关系 一般，海边地势地，气压高，空气密度大，风能密度就高。高山气压低，空气稀薄，风能密度就小些。 如果高山风速大、气温低仍有相当大的风能潜力。风能的计算风能密度的计算公式：风能=0.53A风能密度W=（Nii3）/（2N）式中W平均风能密度，W/m2i等级风速，m/sNi等级风速i出现的次数N各等级风速出现的总次数空气密度，kg/m3全国风能储量估算 指离地10m高度层上的风能资源量 在地图上画10W/m2, 25W/m2, 50W/m2, 100W/m2, 200 W/m2的风能密度等值线，根据风能密度和面积估算风能资源储量 中国陆地上10m高度层上可开发的风能储量为2.52亿千瓦 6.2.2 风力机的工作原理风力发电的原理风力发电机的组成 风轮（空气的动能 风轮旋转的机械能）空气动力学的升力、阻力 发电机（包括传动装置） 调向器（尾翼） 塔架 限速安全机构 储能装置风力发电系统的种类 并网的风电系统 涡轮风机产生电力 进入交流变频系统 转换为交流电网频率的交流电 进入电网 由于风电的输出功率不稳定 风电场装机容量占所接入电网的比例不宜超5%-10%， 且电网需配备一定的备用负荷 独立的风电系统向用电负荷供电风力发电 逆变器 直流电 蓄电池 混合型风电系统 风力发电+柴油机发电 风力+（水电解制氢+氢能发电）课堂解答：（5分钟）教学方法：通过课件多媒体教学和在黑板上讲解相结合，并通过图片理论联系实际进行讲解。辅助手段：多媒体演示。师生互动：问题提问与回答，联系实际进行讲解作业及课外训练： 通过网络和图书馆深入了解本节所学的发电技术。 参考资料（含参考书、文献等）：新能源发电技术，王长贵，中国电力出版社，2003年中国能源50年 周凤起主编 中国电力出版社，2002年中国新能源的开发与利用 王长贵等编著 能源出版社，1986年课后自我总结分析：周 次第 周，第 11 次课编写时间章节名称第六章 风力发电技术6.3 风力发电原理及设备教学目的与要求：使学生掌握风力发电技术的基本原理教学重点和难点：风力发电原理及设备教学组织（含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）教学内容、时间分配与板书设计：6.3 风力发电原理及设备风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三公尺的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染。风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行；我国也在西部地区大力提倡。小型风力发电系统效率很高，但它不是只由一个发电机头组成的，而是一个有一定科技含量的小系统：风力发电机充电器数字逆变器。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。每一部分都很重要，各部分功能为：叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能。风力发电机因风量不稳定，故其输出的是1325V变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转变成交流220V市电，才能保证稳定使用。机械连接与功率传递水平轴风机桨叶通过齿轮箱及其高速轴与万能弹性联轴节相连,将转矩传递到发电机的传动轴,此联轴节应按具有很好的吸收阻尼和震动的特性，表现为吸收适量的径向、轴向和一定角度的偏移，并且联轴器可阻止机械装置的过载。另一种为直驱型风机桨叶不通过齿轮箱直接与电机相连风机电机类型 机舱：机舱包容着风力发电机的关键设备，包括齿轮箱、发电机。维护人员可以通过风力发电机塔进入机舱。机舱左端是风力发电机转子，即转子叶片及轴。 转子叶片：捉获风，并将风力传送到转子轴心。现代600千瓦风力发电机上，每个转子叶片的测量长度大约为20米，而且被设计得很象飞机的机翼。 轴心：转子轴心附着在风力发电机的低速轴上。 低速轴：风力发电机的低速轴将转子轴心与齿轮箱连接在一起。在现代600千瓦风力发电机上，转子转速相当慢，大约为19至30转每分钟。轴中有用于液压系统的导管，来激发空气动力闸的运行。 齿轮箱：齿轮箱左边是低速轴，它可以将高速轴的转速提高至低速轴的50倍。高速轴及其机械闸：高速轴以1500转每分钟运转，并驱动发电机。它装备有紧急机械闸，用于空气动力闸失效时，或风力发电机被维修时。 发电机：通常被称为感应电机或异步发电机。在现代风力发电机上，最大电力输出通常为500至1500千瓦。偏航装置：借助电动机转动机舱，以使转子正对着风。偏航装置由电子控制器操作，电子控制器可以通过风向标来感觉风向。图中显示了风力发电机偏航。通常，在风改变其方向时，风力发电机一次只会偏转几度。 电子控制器：包含一台不断监控风力发电机状态的计算机，并控制偏航装置。为防止任何故障（即齿轮箱或发电机的过热），该控制器可以自动停止风力发电机的转动，并通过电话调制解调器来呼叫风力发电机操作员。 液压系统：用于重置风力发电机的空气动力闸。 冷却元件：包含一个风扇，用于冷却发电机。此外，它包含一个油冷却元件，用于冷却齿轮箱内的油。一些风力发电机具有水冷发电机。 塔：风力发电机塔载有机舱及转子。通常高的塔具有优势，因为离地面越高，风速越大。现代600千瓦风汽轮机的塔高为40至60米。它可以为管状的塔，也可以是格子状的塔。管状的塔对于维修人员更为安全，因为他们可以通过内部的梯子到达塔顶。格状的塔的优点在于它比较便宜。风速计及风向标：用于测量风速及风向课堂答疑（5分钟）教学方法：通过课件多媒体教学和在黑板上讲解相结合，并通过图片理论联系实际进行讲解。辅助手段：多媒体演示。师生互动：问题提问与回答，联系实际进行讲解作业及课外训练： 通过网络和图书馆深入了解本节所学的发电技术。 参考资料（含参考书、文献等）：新能源发电技术，王长贵，中国电力出版社，2003年中国能源50年 周凤起主编 中国电力出版社，2002年中国新能源的开发与利用 王长贵等编著 能源出版社，1986年课后自我总结分析：周 次第 周，第 12 次课编写时间章节名称第七章 太阳能热发电技术教学目的与要求：使学生掌握太阳热发电技术的基本原理教学重点和难点：太阳能热发电系统教学组织（含课堂教学内容、教学方法、 辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）教学内容、时间分配与板书设计： 7.1 太阳能及其利用 太阳能利用的优点 普遍性，太阳光照射的面积散布在地球大部分角落，仅差入射角不同而造成的光能有异，但至少不会被少数国家或地区垄断，造成无谓的能源危机。 永久性，太阳的能量极其庞大，科学家计算出至少有六百