儲能原理與技術課程教學大綱

《儲能原理與技術》課程教學大綱課程名稱：儲能原理與技術EnergyStoragePrincipleandTechnology課程編號：041953012課程性質：R必修￡選修課程類別：□通識課程R專業(yè)課程￡實踐教學適用專業(yè)：新能源科學與工程課程學時：總學時32，其中理論32、實驗0課程學分：2應開課學期：第七學期先修課程：傳熱學、工程熱力學、新能源轉化與利用任課學院、系部：能源科學與工程學院新能源科學與工程系一、課程簡介本課程為新能源科學與工程專業(yè)的專業(yè)核心課，課程性質為必修。本課程主要講述儲能技術的基本概念、原理和應用各種主要儲能方法的基本原理，包括：能量轉換和儲存與利用，儲熱原理與技術，相變儲熱技術與材料，電能儲能原理與技術、化學儲能原理與技術，氣體水合物儲能原理與技術等，同時還簡單介紹了各類儲能技術的應用領域。本課程的任務是使學生掌握儲能技術的基本理論和儲能技術的方法和特性，基本具備研發(fā)、設計、運行和管理儲能技術、設備和工程的能力。二、課程教學的目標及與畢業(yè)要求的關系（一）課程目標課程總目標：通過本課程的學習，使學生掌握熱能、電能、化學能以及其它主要能源儲存利用技術的原理、方法、特性和進展，基本具備研發(fā)、設計、運行和管理儲能技術、設備和工程的能力，同時注重培養(yǎng)學生精益求精的大國工匠精神，激發(fā)學生科技報國的家國情懷和使命擔當。課程目標1：掌握熱能、電能、化學能以及其它主要能源儲存利用技術的原理、方法、特性和進展，了解各種不同規(guī)模儲能技術的特點和發(fā)展現(xiàn)狀。（思政點：工匠精神（科技報國）。從儲能技術的工作原理及利用技術引入共和國科技發(fā)展的重大事例—核武器研制的艱辛歷程，簡要介紹中國原子彈之父—鄧稼先。從儲能技術的研究進展引入DVD專利的擁有者，簡要介紹專利技術的重要性以及華為企業(yè)的成長歷程。）課程目標2：掌握儲能技術的設計和應用的基礎知識和基本原則，基本具備儲能工程設計、優(yōu)化和管理的能力。（思政點：工匠精神（科技報國）。從儲能利用的關鍵技術設計引入北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)，介紹關鍵部件原子鐘的攻關歷程。）（二）課程目標與畢業(yè)要求的對應關系本課程目標支持的主要畢業(yè)要求如下表：課程目標畢業(yè)要求1．掌握熱能、電能、化學能以及其它主要能源儲存利用技術的原理、方法、特性和進展，了解各種不同規(guī)模儲能技術的特點和發(fā)展現(xiàn)狀。畢業(yè)要求1：工程知識，能夠將數(shù)學、自然科學、工程基礎和專業(yè)知識用于解決新能源勘查、開發(fā)與綜合利用中的工程問題，具備工程科學思維和工程管理意識。畢業(yè)要求4：研究，能夠基于科學原理與方法，結合具體生產實踐，分析、解決新能源勘查和開發(fā)利用中的技術問題。能夠正確認識行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，具備文獻信息提煉、歸納能力。能夠提出工程問題的關鍵理論問題和技術難題，善于利用文獻資料及團隊技能開展初步科學研究與技術攻關。2．掌握儲能技術的設計和應用的基礎知識和基本原則，基本具備儲能工程設計、優(yōu)化和管理的能力。畢業(yè)要求5：使用現(xiàn)代工具，能夠針對新能源勘查、開發(fā)及綜合利用中的問題，開發(fā)、選擇與使用恰當?shù)募夹g、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術工具，并掌握文獻檢索、資料查詢及運用現(xiàn)代信息技術獲取相關信息的基本方法。三、課程教學的基本內容及教學安排知識單元知識點學時數(shù)課程目標線下授課線上授課實驗/實踐1.緒論知識點1.1：氣候變化與能源效率；知識點1.2：儲能技術及其應用；知識點1.3：儲能技術發(fā)展狀況與展望；2課程目標12.儲能技術原理知識點2.1：能量轉換原理；知識點2.2：熱機的原理；知識點2.3：熱能儲存技術；知識點2.4：化學能儲存技術；知識點2.5：電能儲存技術；知識點2.6：氣體水合物儲能技術；4課程目標13.儲能材料的基本特性知識點3.1：相變焓差與相平衡、相變過程特性；知識點3.2：氣體水合物的特性；知識點3.3：水、冰及水合鹽的特性；知識點3.4：高分子儲能材料的特性；知識點3.5：儲能材料的熱物性及測定方法；知識點3.6：儲能材料的遴選原則及常用材料介紹；4課程目標14.冰蓄冷空調技術及應用知識點4.1：發(fā)展蓄冷空調的效益分析；知識點4.2：空調蓄冷方式及其技術；知識點4.3：空調蓄冷系統(tǒng)運行方式；知識點4.4：蓄冷空調系統(tǒng)設計方法；知識點4.5：蓄冷空調發(fā)展；4課程目標15.電能儲存技術及應用知識點5.1：鎳鎘電池的工作原理及應用；知識點5.2：抽水蓄能的應用；知識點5.3：超導儲電能技術的應用；知識點5.4：電容器儲能技術的應用；知識點5.5：壓縮空氣儲電技術的應用；4課程目標16.熱能儲存技術及應用知識點6.1：熱的傳遞方式；知識點6.2：熱能儲存方式；知識點6.3：蓄熱技術的應用；知識點6.4：幾種蓄熱系統(tǒng)的實現(xiàn)方法；知識點6.5：蓄熱系統(tǒng)用于北方供暖；4課程目標17.氣體水合物儲能技術及應用知識點7.1：氣體水合物性質；知識點7.2：氣體水合物蓄冷現(xiàn)狀；知識點7.3：氣體水合物蓄冷工質選擇；知識點7.4：氣體水合物相平衡；知識點7.5：氣體水合物反應動力學；知識點7.6：氣體水合物蓄冷系統(tǒng)應用；知識點7.7：水合物蓄冷中試；4課程目標18.化學儲能、氫能制備儲存技術及應用知識點8.1：化學能；知識點8.2：化學能與熱能的轉換；知識點8.3：化學能與電能的轉換；知識點8.4：燃料電池；知識點8.5：化學能儲太陽能；知識點8.6：高分子換能材料；知識點8.7：氫能制備與儲存；4課程目標1其他儲能技術及應用知識點9.1：氣體水合物儲能技術及其應用；知識點9.2：儲能技術在日常生活中的應用；知識點9.3：儲能技術在交通運輸中的應用；知識點9.4：儲能技術在新能源生產中的應用；知識點9.5：儲能技術在建筑節(jié)能中的應用；2課程目標2合計320四、本課程與其他課程的聯(lián)系本課程的預修課程為傳熱學、工程熱力學、新能源轉化與利用，它為學生提供學習本課程所必須了解的熱傳導和能量轉換等方面的基礎知識。本課程重點對儲能技術的基本概念、原理和應用各種主要儲能方法的基本原理等教學內容進行講解，為后續(xù)課程、實習、課程設計和畢業(yè)設計打下良好基礎。五、教材與其他教學資源（含教學參考書或在線資源）（一）建議教材[1]樊栓獅等.儲能材料與技術[M].化學工業(yè)出版社,2014.[2]黃志高.儲能原理與技術(第2版)[M].中國水利水電出版社,2018.(普通高等教育新能源類十三五精品系列教材)（二）其他教學資源[1](美)FrankS.Barnes等,肖曦等譯.大規(guī)模儲能技術[M].機械工業(yè)出版社,2013.[2](美)AndreTer-Gazarian等,周京華譯.電力系統(tǒng)儲能[M].機械工業(yè)出版社,2015.[3]蘇偉等.化學儲能技術及其在電力系統(tǒng)中的應用[M].科學出版社,2013.[4](法)YvesBrunet等,唐西勝等譯.儲能技術[M].機械工業(yè)出版社,2013.六、教學方法與學習建議授課方式：教學過程中采用多媒體課件的形式進行互動式教學，充分調動學生的主動性、積極性，使課堂成為積極互動的、高質高效的課堂。注重實用性。鼓勵學生通過閱讀參考文獻、撰寫課程論文、開展課堂討論來與專業(yè)課相聯(lián)系，注重理論知識的專業(yè)應用。通過課后布置適量思考題、練習題，引導學生自學，使學生深入理解基本原理和概念，提高分析和解決問題的能力。重點：掌握能量轉換的基本原理和熱機工作原理、儲能材料的遴選、顯熱儲能、潛熱儲能、化學反應儲能的特點、相變焓差的基本計算原理、相圖意義及相率概念、化學能與熱能轉換、化學能與電能轉換的基本原理和特點、氣體水合物蓄冷工質選擇、相平衡、反應動力學原理。難點：包括能量轉換的基本原理、熱機工作原理、儲能材料的遴選、化學能與熱能轉換原理、化學能與電能轉換原理。后續(xù)自主學習建議：儲能技術的分類及應用、儲能技術面臨的現(xiàn)狀及發(fā)展前景；儲能技術在日常生活、交通運輸、新能源生產和建筑節(jié)能中的應用及發(fā)展趨勢等。七、課程考核及成績評定方式（一）課程考核本課程成績評定包括平時考核（平時到課率統(tǒng)計）、過程考核（隨堂問答、課堂測驗、課后作業(yè)）和終結性評價（期末考試）三部分，其中平時成績占課程總成績的10％，過程成績占課程總成績的30％，終結性評價成績占課程總成績的60％。具體要求及評分方法如下：平時成績：出勤成績采用扣分制，每缺勤一次扣平時成績1分，每遲到或早退一次扣平時成績0.5分，無故曠課4次以上者取消本次課程成績，占總成績的10%。過程成績：課堂測驗、課后作業(yè)要求學生必須獨立完成，未按時提交作業(yè)或作業(yè)有抄襲（雷同）現(xiàn)象的，該次作業(yè)成績按零分計，占總成績的30%。終結性評價：形式為閉卷考試，其成績占總成績的60%。（二）課程目標與考核內容的關系課程具體目標與知識單元和考試內容的關系如下：課程目標知識單元考試內容1．掌握熱能、電能、化學能以及其它主要能源儲存利用技術的原理、方法、特性和進展，了解各種不同規(guī)模儲能技術的特點和發(fā)展現(xiàn)狀1.緒論；2.儲能技術原理；3.儲能材料的基本特性；4.冰蓄冷空調技術及應用5.電能儲存技術及應用6.熱能儲存技術及應用7.氣體水合物儲能技術及應用8.化學儲能技術及應用；考核知識點：儲能技術的分類及應用、儲能技術面臨的現(xiàn)狀及發(fā)展前景；能量轉換的基本原理和熱機工作原理；儲能材料的遴選；顯熱儲能、潛熱儲能、化學反應儲能的特點，蓄熱技術應用；相變焓差的基本計算原理，相圖意義及相率概念；化學能與熱能轉換、化學能與電能轉換的基本原理和特點；氣體水合物蓄冷工質選擇、相平衡、反應動力學原理；考核要求：了解世界能源的現(xiàn)狀和存在的問題、了解儲能及儲能技術的含義以及常見的能量儲存方法、了解儲能技術的發(fā)展狀況及面對的挑戰(zhàn)和機遇；掌握能量轉換的基本原