《新能源發(fā)電技術(shù)第2版》-朱永強(qiáng) 教案大綱、習(xí)題及答案

《新能源發(fā)電技術(shù)》課程教學(xué)大綱課程編號：課程名稱：新能源發(fā)電技術(shù)英文名稱：NewEnergyPowerGenerationTechnology總學(xué)時：24學(xué)分：1.5適用對象:電氣工程及其自動化，智能電網(wǎng)信息工程，其他相關(guān)專業(yè)先修課程：大學(xué)物理一、課程性質(zhì)、目的和任務(wù)本課程是“電氣工程及其自動化”專業(yè)的選修課程，智能電網(wǎng)信息工程及其他相關(guān)專業(yè)的學(xué)生也可以選修。通過該門課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)理解發(fā)展新能源發(fā)電的意義，掌握各種新能源發(fā)電技術(shù)的基本原理，了解各種新能源的資源分布和發(fā)展前景。二、教學(xué)內(nèi)容、方法及基本要求（一）教學(xué)內(nèi)容1.新能源的利用與可持續(xù)發(fā)展2.分專題介紹各種新能源發(fā)電技術(shù)涉及的新能源種類包括：太陽能、風(fēng)能、潮汐能、波浪能等海洋能、地?zé)崮?、生物質(zhì)能、氫能和燃料電池，等等。每個新能源專題內(nèi)容包括：（1）資源特點(diǎn)及分布情況（2）常見利用方式和發(fā)電原理，關(guān)鍵技術(shù)（3）發(fā)展?fàn)顩r、代表性工程案例等其他內(nèi)容（二）教學(xué)方法1.以新能源利用專題的形式組織課堂教學(xué)2.全面介紹各種新能源的資源特點(diǎn)及分布情況，常見利用方式和發(fā)電原理、關(guān)鍵設(shè)備，發(fā)展?fàn)顩r及代表性工程案例等內(nèi)容，讓學(xué)生對各種新能源有系統(tǒng)全面的了解。3.創(chuàng)造條件，鼓勵和指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行新能源利用的調(diào)研和創(chuàng)新嘗試（三）基本要求1.理解新能源發(fā)電的意義;2.掌握各種新能源發(fā)電的基本原理和關(guān)鍵技術(shù);3.了解各種新能源發(fā)電技術(shù)的特點(diǎn)和限制條件;4.培養(yǎng)部分學(xué)生在新能源利用方面的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力各教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時分配教學(xué)環(huán)節(jié)課程內(nèi)容講課（包括習(xí)題課、討論課）實驗上機(jī)課外合計新能源概述224風(fēng)力發(fā)電448太陽能利用448潮汐發(fā)電224海浪發(fā)電224其他海洋能發(fā)電224地?zé)崮馨l(fā)電224生物質(zhì)能利用448復(fù)習(xí)/測試224合計242448補(bǔ)充說明：(1)若因國家法定節(jié)假日影響，授課學(xué)時有所減少，專題內(nèi)容可適當(dāng)刪減合并。(2)上述專題相互獨(dú)立，任課教師可自行確定講課順序。四、考核方式主要采用開卷考試的方式進(jìn)行考核。基礎(chǔ)知識部分占60%左右，綜合運(yùn)用部分占40%左右?？煽紤]對部分有興趣進(jìn)行實踐和創(chuàng)新的學(xué)生以社會調(diào)研、方案設(shè)計等形式進(jìn)行考核。五、對學(xué)生能力培養(yǎng)的體現(xiàn)1、樹立環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展的觀念；2、加深學(xué)生對新能源發(fā)電的全面認(rèn)真，培養(yǎng)學(xué)生全面理解和分析問題的能力；3、培養(yǎng)在新能源利用方面的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。六、推薦教材和參考文獻(xiàn)推薦教材：《新能源發(fā)電技術(shù)》（國家“十三五”重點(diǎn)圖書出版計劃），朱永強(qiáng)主編，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2021年。大綱制訂人：大綱審定人：大綱校對人：制訂日期：第1章能源概述一、填空題。2．我國應(yīng)用最多的常規(guī)能源，除了化石燃料外，還有（大中型）水電、核（裂變）能等。二、選擇題1．應(yīng)用歷史最為悠久的能源是(B)。A．化石燃料 B．生物質(zhì)能 C．太陽能 D．風(fēng)能2．下列各項屬于二次能源的有(BD)。A．太陽能 B．氫能 C．核能 D．電能3．下列能源中，能量來源于太陽的有(BD)A．潮汐能 B．風(fēng)能 C．地?zé)崮?D．化石燃料三、分析設(shè)計題1．設(shè)計表格總結(jié)能源的分類情況，至少包括類型名稱、含義和舉例。2．簡述可持續(xù)發(fā)展的含義和實現(xiàn)途徑。第2章太陽能及其利用一、填空題1．太陽能發(fā)電的方式可分為太陽能熱發(fā)電和太陽能光發(fā)電兩大類。2．按集熱方式，目前廣泛使用的太陽能集熱器可分為平板集熱器、真空管集熱器和聚焦型集熱器三類。3．根據(jù)太陽能聚光跟蹤理論和實現(xiàn)方法的不同，太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)可分為槽式線聚焦系統(tǒng)、塔式定日鏡聚焦和碟式點(diǎn)聚焦三個基本類型。（注：另外還有線性菲涅爾式太陽能反射聚光系統(tǒng)）4．按光伏電池的結(jié)構(gòu)(主要是P-N結(jié)的特點(diǎn))分類，有同質(zhì)結(jié)光伏電池、異質(zhì)結(jié)光伏電池、肖特基結(jié)光伏電池、復(fù)合結(jié)光伏電池、薄膜光伏電池和濕式光伏電池。（還有一種疊層光伏電池）二、選擇題1．太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)，由(ABCD)組成。A．集熱部分 B．熱傳輸部分C．蓄熱與熱交換部分 D．汽輪發(fā)電部分2．光伏發(fā)電系統(tǒng)，一般由(ABCD)設(shè)備組成。A．太陽能電池方陣 B．儲能蓄電池C．保護(hù)和控制系統(tǒng) D．逆變器等設(shè)備3．下列各項中(BD)是太陽能光伏發(fā)電的缺點(diǎn)。A．運(yùn)輸、安裝容易 B．能量不穩(wěn)定C．清潔，環(huán)境污染少 D．能量不連續(xù)三、分析設(shè)計題1．如果要在我國建設(shè)10MW以上的大規(guī)模太陽能電站，請選擇4個以上合適的建站地址，并估計一下這些太陽能電站的占地面積。2．你認(rèn)為太陽能熱發(fā)電在我國的發(fā)展前景如何？請說明你的根據(jù)。3．對各種太陽能利用方式進(jìn)行對比，考慮的因素包括資源條件、建設(shè)成本、發(fā)展規(guī)模、適用場合等。4．嘗試設(shè)計一個能綜合利用太陽能的新型節(jié)能住宅，說明你的具體設(shè)想并畫出示意圖。第3章風(fēng)能與風(fēng)力發(fā)電一、填空題1．常用風(fēng)速、風(fēng)向和風(fēng)能密度等來描述風(fēng)的情況。2．葉尖速比是指葉片尖端速度與風(fēng)速之比。3．對于風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置而言，可利用的風(fēng)能是在切入風(fēng)速到切出風(fēng)速之間的有效風(fēng)速范圍內(nèi)，這個范圍的風(fēng)能即有效風(fēng)能。4．風(fēng)力機(jī)的功率調(diào)節(jié)方式主要有定槳距風(fēng)力機(jī)功率調(diào)節(jié)、變槳距風(fēng)力機(jī)功率調(diào)節(jié)兩種類型。二、選擇題1．風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的外部構(gòu)造主要包括(B)、機(jī)艙和塔架三部分。A．傳動機(jī)構(gòu) B．風(fēng)輪 C．偏航系統(tǒng) D．限速和制動裝置2.目前，主流的大中型風(fēng)力發(fā)電機(jī)類型包括：恒速恒頻的鼠籠式感應(yīng)發(fā)電機(jī)，變速恒頻的雙饋感應(yīng)式發(fā)電機(jī)，和(A)三類。A．變速變頻的直驅(qū)式永磁同步發(fā)電機(jī)B．變速恒頻的直驅(qū)式永磁同步發(fā)電機(jī)C．變速變頻的雙饋感應(yīng)式發(fā)電機(jī)D．變速恒頻的鼠籠式感應(yīng)發(fā)電機(jī)3.目前大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的傳動裝置，增速比一般為(D)倍。A．10～20 B．20～30 C．30～40 D．40～50三、分析設(shè)計題1．想一想，在你的家鄉(xiāng)或者你所熟悉的其他地區(qū)，風(fēng)是怎樣形成的？2．比較各種類型風(fēng)力機(jī)的特點(diǎn)和適用場合。3．嘗試設(shè)計一種新型的風(fēng)力機(jī)，并說明其優(yōu)點(diǎn)?；蛘邽楝F(xiàn)有風(fēng)力機(jī)安排一種新的應(yīng)用場景。性。5．調(diào)研國外或者國內(nèi)典型風(fēng)電場的情況，如世界最大的風(fēng)電場，我國第一個風(fēng)電場，最著名的海上風(fēng)電場，等等。6．分析我國風(fēng)力發(fā)電的前景和發(fā)展方向。第4章抽水蓄能一、填空題1.我國《可再生能源法》將裝機(jī)容量為5萬千瓦及以下的水電站定義為小水電。2.水力發(fā)電中的能量轉(zhuǎn)換過程是水的機(jī)械能—水輪機(jī)的機(jī)械能—電能。3.根據(jù)水流對水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的作用方式，水輪機(jī)可以分為反擊式水輪機(jī)和沖擊式水輪機(jī)兩大類。4.抽水蓄能電站一般采用兼具水泵和水輪機(jī)兩種工作方式的可逆式水輪機(jī)。二、選擇題1．下列屬于沖擊式水輪機(jī)的是(B)。A．混流式 B．水斗式 C．軸流式 D．貫流式2．適用于高水頭、小流量的引水式或混合式水電站的廠房為(A)。A．臥軸沖擊式水輪機(jī)廠房 B．臥軸混流式水輪機(jī)廠房C．立輪混流式水輪機(jī)廠房 D．貫流式水輪發(fā)電機(jī)廠房3．世界上最早開發(fā)抽水蓄能電站的國家是(C)。A．中國 B．美國 C．瑞士 D．日本三、分析設(shè)計題1．試論述在水量豐富的農(nóng)村和偏遠(yuǎn)地區(qū)發(fā)展小水電的可行性。2．分析我國小水電發(fā)展的具體制約因素有哪些，是否有可行的方法？3．抽水蓄能可以作為一種儲能方法，試分析與其他新能源發(fā)電互補(bǔ)運(yùn)行的可行性。第5章潮汐能與潮汐發(fā)電一、填空題1．按照潮水漲落的周期，潮汐可分為半日潮型、全日潮型和混合潮型三種類型。2．廣義的潮汐發(fā)電，按能量利用的形式分為潮流發(fā)電和潮位發(fā)電兩種。3．潮汐能電站是綜合的建設(shè)工程，主要由攔水堤壩、水閘和發(fā)電廠三部分組成。二、選擇題1．到達(dá)高潮后，海面會有短時間不漲不落的現(xiàn)象，此時的潮位稱為(C)。A．高潮低 B．低潮高 C．高潮高 D．低潮低2．單庫雙向潮汐電站，每晝夜發(fā)電(C)次。A．1 B．2 C．4 D．83．目前世界上裝機(jī)容量最大的潮汐電站，是(A)電站。A．始話 B．朗斯 C．安納波利斯 D．芬地灣坎伯蘭三、分析設(shè)計題1．我國是否適合大力發(fā)展潮汐發(fā)電？請作具體論述。2．分析一下利用著名的錢塘潮來發(fā)電的可行性，包括資源條件、主要困難、有利因素等，并對可能產(chǎn)生的效益進(jìn)行估計。3．想一想，潮汐能除了用于發(fā)電，還能如何利用？列舉實例，或者給出合理的設(shè)計思路。第6章海洋能多種發(fā)電技術(shù)一、填空題1．波浪可以用波高、波長和波動周期等特征來描述。2．波浪能轉(zhuǎn)換裝置通常要經(jīng)過波浪能采集、機(jī)械能轉(zhuǎn)換、發(fā)電三級轉(zhuǎn)換。3．海洋溫差發(fā)電，大多是指基于海洋熱能轉(zhuǎn)換的熱動力發(fā)電技術(shù)，其工作方式分為

開式循環(huán)、閉式循環(huán)、混合循環(huán)三類。二、選擇題1．按形成和發(fā)展的過程，海浪主要可以分為風(fēng)浪、(C)、近岸浪三種類型。A．大浪 B．巨浪 C．涌浪 D．狂浪2．利用波浪起伏運(yùn)動所產(chǎn)生的壓力變化，在氣室、氣袋等容氣裝置(也可能是天然的通道)中擠壓或者抽吸氣體，利用所得到的氣流驅(qū)動氣輪機(jī)，帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，這種發(fā)電方式稱為(B)。A．機(jī)械傳動式 B．空氣渦輪式 C．液壓式 D．蓄能水庫式3．潮汐導(dǎo)致的有規(guī)律的海水流動稱為(B)。A．洋流 B．潮流 C．海流 D．潮汐三、分析設(shè)計題1．簡要說明海洋能量的來源、形式和特點(diǎn)。2．如果要在我國建設(shè)規(guī)模較大的波浪電站、海流電站、溫差能電站和鹽差能電站各一座，請為這4個海洋能電站選擇合適的站址。3．說明以下幾種波浪發(fā)電裝置的波浪能轉(zhuǎn)換方式、安裝模式和系留狀態(tài)：①點(diǎn)頭鴨式；②海蛇式；③圖6.22所示的阿基米德海浪發(fā)電裝置；④圖6.14所示的岸式振蕩水柱式波浪能轉(zhuǎn)換裝置。4．比較輪葉式海流發(fā)電裝置與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的異同。5．分析OTEC式海洋溫差發(fā)電系統(tǒng)的最基本構(gòu)成(各種類型都有的結(jié)構(gòu))和技術(shù)難點(diǎn)。6．嘗試設(shè)計一個波浪能發(fā)電的方案。7．設(shè)計一個鹽差能發(fā)電的實驗。第7章地?zé)崮芗捌淅靡弧⑻羁疹}1．根據(jù)在地下的存在狀態(tài)，地?zé)豳Y源可分為熱水型、蒸汽型、地壓型、干熱巖型和

巖漿型等幾類。2．據(jù)估計，全世界地?zé)豳Y源的總量大約為1.45x1026J，相當(dāng)于5

000萬億噸(4.948×1015t)標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒時所放出的熱量。3．地?zé)崮茉诘責(zé)岚l(fā)電、地?zé)峁┡?、地?zé)嵊糜谵r(nóng)業(yè)和溫泉洗浴和醫(yī)療等方面的應(yīng)用最為廣泛和成功。二、選擇題1．目前世界上最大的地?zé)犭娬荆?A)。A．蓋爾瑟斯地?zé)犭娬?B．蒂威地?zé)犭娬綜．墨羅普列埃托電站 D．拉德瑞羅地?zé)犭娬?．利用地下熱水來加熱某種低沸點(diǎn)工質(zhì)，使其產(chǎn)生具有較高壓力的蒸汽并送入汽輪機(jī)工作的發(fā)電技術(shù)是(C)。A．閃蒸地?zé)岚l(fā)電 B．聯(lián)合循環(huán)地?zé)岚l(fā)電C．雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電 D．干熱巖地?zé)岚l(fā)電3．濕蒸汽型和熱水型閃蒸地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)的差別在于(D)的不同。A．容器 B．工質(zhì)C．沸點(diǎn) D．蒸汽的來源或形成方式三、分析設(shè)計題1．根據(jù)地?zé)豳Y源的形成原因，解釋地?zé)豳Y源的分布規(guī)律。2．請在我國選擇幾處地?zé)岚l(fā)電的站址，并說明選擇依據(jù)，對比這些電站的資源條件和工作方式。3．查閱資料，總結(jié)國外和國內(nèi)比較著名的溫泉的情況。4．你的家鄉(xiāng)有沒有地?zé)豳Y源？如果有，請嘗試設(shè)計一個利用地?zé)豳Y源為室內(nèi)供暖的方案。5．想一想，地?zé)岚l(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)是什么？主要難題有哪些？又該怎樣克服？第8章生物質(zhì)能及其利用一、填空題1．獲取生物質(zhì)的途徑大體上有兩種情況：一是有機(jī)廢棄物的回收利用，一是專門培植作為生物質(zhì)來源的農(nóng)林作物等。2．生物質(zhì)能發(fā)電是利用生物質(zhì)直接燃燒或生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為某種燃料后燃燒所產(chǎn)生的熱量來發(fā)電。3．生物質(zhì)能發(fā)電的流程，大致為兩個階段：先把各種可利用的生物原料收集起來，通過一定程序的加工處理，轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢愿咝紵娜剂希蝗缓笤侔讶剂纤腿脲仩t中燃燒，產(chǎn)生高溫高壓蒸汽，驅(qū)動汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)出電能。二、選擇題1．作為一種能源資源，生物質(zhì)能的特點(diǎn)包括(BCD)。A．資源集中 B．可存儲和運(yùn)輸C．循環(huán)再生 D．大多來自廢物2．生物質(zhì)能的利用，主要是將生物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榭芍苯永玫?AB)。A．熱能 B．電能 C．水能 D．風(fēng)能3．直接以經(jīng)過處理的生物質(zhì)為燃料，利用其燃燒所釋放的熱量，在鍋爐中生產(chǎn)高壓過熱蒸汽，通過推動汽輪機(jī)的渦輪做功，驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電，稱為(C)。A．沼氣發(fā)電 B．垃圾發(fā)電C．生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電 D．生物質(zhì)燃?xì)獍l(fā)電三、分析設(shè)計題1．分析一下在你的家鄉(xiāng)有哪些形式的生物質(zhì)資源可以利用。請結(jié)合當(dāng)?shù)氐木唧w情況，大致規(guī)劃一下生物質(zhì)能的開發(fā)利用策略。