《风能理论与技术》教学大纲
风力发电技术基础 教学大纲
风力发电技术基础一、课程说明课程编号：100311Z10课程名称：风力发电技术基础/Fundamentals of Wind Power Technology课程类别：专业教育课程学时/学分：32/2先修课程：工程流体力学、能源系统控制技术适用专业：新能源科学与工程教材: 王亚荣，耿春景等. 风力发电技术[M].中国电力出版社，2012.教材、教学参考书：1.田德. 风能转换原理技术与工程[M]. 待出版2.徐大平. 风力发电原理[M]. 机械工业出版社，2011.3.叶杭冶. 风力发电机组的控制技术[M]. 机械工业出版社，2015.4.黄守道. 直驱永磁风力发电机设计及并网控制[M]. 电子工业出版社，2014.二、课程设置的目的意义风力发电技术基础课程是为新能源科学与工程专业设立的拓展知识体系的专业课，课程的设置目的是让学生通过学习风力发电技术基础这门清洁能源与可再生能源学科的课程，了解风的特性及我国的风能资源分布特点，将风能资源评估、风电厂选址、建设与运行维护联系起来，构建风力发电技术的知识体系，建立风能资源等清洁能源与可再生能源的利用意识，结合本专业的要求，既关注太阳能等清洁能源与可再生能源发展，也关注风能资源开发利用的技术与应用趋势，有利于创新性的开发风能发电的技术与设备，扩展专业领域，为全面从事新能源科学与工程的研究开发工作奠定基础。
三、课程的基本要求知识：掌握风力机的发展史，世界风能发展状况，风的特性及我国的风能资源分布特点，风能资源评估，风力机的基本组成，水平轴并网型风力机的基本工作原理，风电场项目规划与选址，风力机的选型、运输与安装，风电场与电力系统的关系，风能系统的经济评价方式，风能系统的成本构成，以及世界可再生能源状况、全球和中国的可再生能源政策。
能力：风力发电指利用风力发电机组直接将风能转化为电能的发电方式，是风能利用的主要形式，也是目前可再生能源中技术最为成熟、最具规模化开发条件和商业化发展前景的发电方式之一，对减少温室效应，保持生态平衡，改善电力结构将起到重要作用。
风电技术培训课程大纲
第四部分
主题：风资源与风电场建设
5~9在风电场进行
1.风电场的运行方式
2.风电场运行管理
3.风电场运行管理的计算机模拟仿真
4.理论部分结业考试
5.风电机组的维护
6.故障实例分析
7.风电场的安全生产
8.风电场现场的主要工作内容
9.输变电设备及线路的运行与检修
风电技术培训课程大纲
部分
培训内容
第一部分
主题：风力发电机组的机械结构介绍
1.风力发电历史、国内外发展现状
2.世界风电设备制造商情况
3.风力发电基本理论
4.各种风电机组结构类型介绍
5.偏航系统
6.变距系统结构
7.刹车系统
8.ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ轮箱结构介绍
9.塔筒的结构及维护
10.液压系统工作原理介绍及维护
11.叶片设计及叶片翼型
12.在线振动检测与分析方法介绍
13.机组常见的故障
第二部分
主题：控制系统理论、控制器及电气设备
1.发电机的工作原理
2.变流器工作原理及相关技术
3.电气控制系统（PLC）
4.机组控制与安全系统的技术要求
5.各种机型控制系统结构原理与组成
6.机组运行控制介绍（软启、偏航、并网、解缆等）
7.外围传感器类型介绍
8.防雷器件的选择与维护和测量
9.控制与安全系统的常见故障
10.案例研究（Vestas和Mita控制系统介绍）
第三部分
1.机组的吊装及运输
2.机组装配过程描述
3.功率特性测试技术
4.电能质量测试技术
5.机组远程监控SCADA
6.系统介绍风力发电实验室实地教学
风能利用原理与技术课程教学大纲
风能利用原理与技术课程教学大纲
课程基本信息（Course Information）
课程代码 （Course Code）
*课程名称 （Course Name）
PO334
*学时
（Credit Hours）
48
风能利用原理与技术
Wind Energy Technology and Implementation
风能利用原理与技术是涉及到风资源利用的多种形式，通过课程 教学，提高学生对风资源的认识，普及相关空气动力学知识，培养学 生分析和利用风能的能力，要求掌握基本实验技能和数值计算能力， 为从事相关专业技术工作、科学研究工作及管理工作提供基础。不但 注重基本理论，又尽力体现该领域的前沿技术，同时将作者在科研与 教学中的若干成果有机融入其中，以期能够对学生有所启发。
This course will cover the content as following: Energy source, nature of wind resource, history and development of wind turbine, aerodynamics of wind turbine, load and structure of wind turbine, design of wind turbine, wind turbine control system. Students will complete two experimental measurements. This course will try to lead student to design new implemental type of wind energy.
风能教学设计方案
一、教学目标1. 知识目标：（1）了解风能的基本概念、原理和类型；（2）掌握风能的转换原理和风能发电的基本流程；（3）了解风能发电设备的组成和功能。
2. 能力目标：（1）培养学生观察、分析、解决问题的能力；（2）提高学生的动手实践能力，通过实验和操作掌握风能发电技术；（3）培养学生的团队合作精神和创新意识。
3. 情感目标：（1）激发学生对可再生能源的兴趣，树立环保意识；（2）培养学生对科学技术的热爱，树立科学精神；（3）培养学生对国家能源发展战略的认识和责任感。
二、教学内容1. 风能的基本概念和原理；2. 风能的类型和分布；3. 风能发电的基本流程；4. 风能发电设备的组成和功能；5. 风能发电的优缺点及发展趋势。
三、教学方法1. 讲授法：通过教师讲解，使学生掌握风能的基本概念、原理和类型；2. 案例分析法：通过分析国内外风能发电的成功案例，让学生了解风能发电的应用和发展；3. 实验教学法：通过风能发电实验，让学生亲身体验风能发电的过程，掌握风能发电技术；4. 小组讨论法：让学生在小组内讨论风能发电的相关问题，培养团队合作精神；5. 角色扮演法：通过模拟风能发电项目的实施过程，让学生体验项目管理的重要性。
四、教学过程1. 导入新课：通过播放风能发电的相关视频，激发学生的兴趣，引入课题；2. 讲授风能的基本概念、原理和类型；3. 分析风能的类型和分布，讲解风能发电的基本流程；4. 介绍风能发电设备的组成和功能，通过实验演示风能发电过程；5. 学生分组讨论风能发电的相关问题，分享讨论成果；6. 角色扮演：模拟风能发电项目实施过程，让学生体验项目管理；7. 总结课程内容，布置课后作业。
五、教学评价1. 课堂表现：观察学生在课堂上的参与度、提问和回答问题的积极性；2. 实验操作：评价学生在实验过程中的动手能力、实验结果的准确性；3. 小组讨论：评价学生在小组讨论中的合作精神、问题分析和解决能力；4. 课后作业：评价学生对课程内容的掌握程度，以及对风能发电的思考。
《风能与风力发电技术》教学大纲
风能与风力发电技术课程教学大纲（总学时数：48，学分数：3）一、课程的性质、目的和任务风能和风力发电技术是新能源科学与工程专业重要的专业必修课程。
课程主要介绍有关风力发电的基本知识和技术，通俗地分析了风的形成、风的分类和风能定量评估，详细阐述了风轮机的基本工作原理、工程设计方法和风轮机优化设计；对风轮机的结构、空气动力特性、安全运行、风力机发电系统及风轮机的材料等进行了说明和分析。
此外对风电场优化分析、风资源对性能的影响等也做了介绍。
通过本课程的学习使得学生掌握从事风能和风力发电所必须的基础知识与理论及应用技能。
二、课程基本内容和要求（一）现代风能及其起源1.基本内容（1）风（2）风能（3）风电场选址2. 教学要求了解风能应用现状。
（二）风特性及风资源1.基本内容（1）风资源一般特性（2）大气边界层（3）风特性（4）世界风能资源评估数据（5）风资源测量技术与仪器（6）风资源研究领域的几个前沿性课题介绍2. 教学要求了解风资源一般特性，掌握风特性分析。
（三）风力机电气部分1.基本内容（1）功率调节（2）变转速运行（3）发电机变转速／恒频技术（4）风轮机迎风技术（5）风电品质（6）风力机结构和空气动力学2. 教学要求了解风力发电基本概念，掌握功率变流器。
（四）风力机材料和部件1.基本内容（1）材料疲劳概念（2）风力机材料（3）机械零件（4）风力机主要部件2. 教学要求了解材料疲劳概念，掌握风力机主要部件。
（五）风力机设计和测试1.基本内容（1）风电场数值模型（2）风轮机设计软件（3）风电场数值计算软件包（4）风力机设计软件包的开发2. 教学要求了解风电场数值计算软件包，掌握风电场数值模型、风轮机设计软件。
（六）风力发电机组控制1.基本内容（1）概述（2）典型并网型风电机组的运行（3）监测控制（4）动态控制理论2. 教学要求了解风力发电机组控制。
（七）风力机的选址、系统设计与集成1.基本内容（1）风力机选址（2）安装与运行问题（3）风场（4）电网中的风力机与风场2. 教学要求了解风力机选址，掌握风力机安装与运行问题。
《风力发电机及能量转换》课程教学大纲(本科)
《风力发电机及能量转换》课程教学大纲课程编号：081155111课程名称：风力发电机及能量转换英文名称：Wind Turbines and Energy Conversion课程类型：专业课课程要求：必修学时/学分：40-2.5（讲课学时：40）适用专业：新能源科学与工程一、课程性质与任务风力发电机及能量转换是新能源科学与工程专业的专业课。
本课程的主要教学目的是使学生系统地掌握风力发电机及相关的控制策略。
具体内容包括风力发电机的基本知识；异步发电机、同步发电机的结构、工作原理及变速恒频技术；双馈异步发电机发电系统的工作原理、及励磁系统；应用永磁同步发电机组成的直驱式风力发电机结构及特点等。
通过本课程的学习，使学生具备风力发电机及控制的基本知识，能够从事工程设计和具有从事科学研究的基本技能。
二、课程与其他课程的联系本课程是对电机学、电力电子技术、电气控制及PLC技术以及自动控制原理等专业基础课的综合应用和延伸。
三、课程教学目标通过本课程学习，使学生了解风力发电机的基本知识。
（支撑毕业能力要求1.2，2.1）1.理解风力发电系统变速恒频的基本知识。
（支撑毕业能力要求1.1，2.1）2.掌握异步发电机、同步发电机的结构和基本原理。
（支撑毕业能力要求1.1，2.1）3.掌握风力发电机控制的基本方法以及基本控制原理。
（支撑毕业能力要求2.1，2.2）4.掌握双馈异步发电机发电控制系统及励磁电源。
（支撑毕业能力要求3.1，4.1）5.掌握永磁同步发电机发电系统的工作原理。
（支撑毕业能力要求3.1，4.1）6.了解风力发电机组的前沿和新发展动向。
（支撑毕业能力要求2.3，6.1，6.2）四、教学内容、基本要求与学时分配五、其他教学环节（课外教学环节、要求、目标）无六、教学方法教学方式主要是讲授，注重介绍该研究领域的最新动态，鼓励并指导学生查阅科技期刊，写读书笔记等。
注重学生综合素质和能力培养，在自学能力方面，主要鼓励并布置学生查阅与本课程相关的科技期刊，写出所查文章的缩写。
《风能技术与应用》教学大纲
《风能技术与应用》课程教学大纲一、教学目标本课程是新能源科学与工程专业学生的专业方向选修课程。
通过本课程的学习，使学生能了解风的形成分类及风能利用现状，理解可再生资源开发的重要性，理解风力发电机基本工作原理，掌握风力发电设备设计及相关计算，熟悉风能在可持续发展领域的应用状况、研发成果，培养学生分析和利用风能的能力，培养学生的工程设计能力，提高学生对风能资源的认识，为学生从事相关专业技术工作、科学研究工作及管理工作提供基础。
该课程的先修课程是《大学物理》《工程力学》，本课程是为《新能源技术》《风力发电基础》等后续课程学习奠定基础。
分项教学目标如下（一）知识目标1.了解风力发电机基本工作原理；2.掌握风力发电设备设计及相关计算；3.掌握工程设计方法和优化分析。
（二）能力目标1.使学生具备分析和利用风能及设计风力发电机的能力；2.建立风能相关知识结构，为后面专业课程学习及相关技术工作打下基础。
（三）素质目标1.培养学生掌握可再生资源相关知识，了解新能源在可持续发展中的作用；2.培养学生发现问题解决问题的能力，提高科学素养与创新意识。
二、学时安排课程内容与学时分配表三、课程教学内容与基本要求第一章风与风能教学目标：通过本章的学习，使学生了解可再生能源的发展方向，了解风形成原理及风能应用现状。
主要知识点：1.风的形成及分类2.风能的利用现状3.风电场选址教学重点：风能利用现状教学难点：风电场的选址教学方式方法：课堂讲授、案例教学、启发式教学第二章风能发电教学目标：通过本章的学习，使学生能够了解风能发电的原理，理解风力机运行模式，掌握风力发电设备优化分析和并网风力发电的价值分析。
主要知识点：1.风力机的类型2.风能发电3.风力发电设备优化分析4.大中型风电场设计5.风力机安全运行教学重点：风力发电设备优化分析教学难点：并网风力发电的价值分析教学方式方法：课堂讲授、案例教学、课堂讨论第三章风力发电技术教学目标：通过本章的学习，使学生能够了解风力发电技术的影响因素，理解发电机的功率调节等技术，掌握空气动力学的计算，并将其应用到风力机的优化设计中。
《风力机设计理论及方法》教学大纲
《风力机设计理论及方法》教学大纲
Design Theory and Methods for Wind Turbines
撰写人：杨从新审核人：李德顺
一、大纲说明
本大纲根据新能源科学与工程专业2013年培养计划制订。
课程编号：304502
学时学分：4
先修课程：风力发电原理、风力机调节原理
适合专业：新能源科学与工程
开课学院：能源与动力工程学院
二、课程性质和任务
课程为新能源科学与工程专业学生的专业必修课，使学生了解风力机设计理论及方法的相关内容，掌握不同形式风力机零部件及整机设计的基本理论和方法，为将来从事风力发电相关领域的工作奠定基础。
三、主要教学内容
1、概述；
2、水平轴风力机风轮及叶片的气动设计；
3、水平轴风力机风轮及叶片的结构设计与校核；
4、水平轴风力机发电机的设计及选取原则；
5、水平轴风力机传动部件的设计及选择；
6、水平轴风力机塔筒的设计与计算；
7、水平轴风力机控制部分的设计；
8、垂直轴风力机的设计理论和方法。
四、教学基本要求
掌握不同形式风力机零部件及整机的特点；着重掌握水平轴风力机主要零部件的气动设计和结构设计方法；了解不同形式风力机零部件及整机设计的基本理论和方法；等等。
五、参考学时分配：
六、教材及参考书
1.赵丹平，徐宝清主编，《风力机设计理论及方法》，北京大学出版社
2.「法」D. 勒古力雷斯著，施鹏飞译，《风力机的理论与设计》，机械工业出版社
七、考核方式
闭卷。
《风力发电技术》课程教学大纲(本科)
风力发电技术（Wind Turbine Power Technology）课程代码：02410083学分：2学时： 32 （其中：课堂教学学时：28 实验学时：4 ）先修课程：《工程流体力学》适用专业：新能源科学与工程教材：《风力发电技术》，主编：廖明夫、R.Gasch、J.Twele，西北工业大学出版社，2009年第1版一、课程性质与课程目标（一）课程性质（需说明课程对人才培养方面的贡献）本课程是新能源科学与工程专业开设的专业选修课。
通过对该课程的学习，使学生掌握风能的利用方法，能够从事于风力机及系统的设计及选型、维修与保养。
使学生有较强的分析问题能力，同时，培养学生理论与实践相结合的能力。
（二）课程目标（根据课程特点和对毕业要求的贡献，确定课程目标。
应包括知识目标和能力目标。
）通过本课程的理论教学和实际训练，使学生具备下列能力：1.了解风能利用和风电技术的发展现状，了解风能利用的意义。
使学生具备较强的社会责任感。
2.了解风能利用的历史。
使学生了解与本专业相关的职业和行业的生产、设计、研究与开发、环境保护和可持续发展等方面的方针、政策和法律、法规，能正确认识工程对于客观世界和社会的影响；3.掌握风力机的基本原理，理解测风、风力机结构、发电机和控制等方面的知识。
4.理解不同方案设计风力机的结构，为风力机整体方案设计和结构设计提供参考。
5.了解测风及风场评估。
6.掌握Bets和Schmitz的风机设计理论。
7.了解风力机偏载特征。
8.理解风力机型放大的相似准则。
9.了解风力机的结构动力学。
10.了解风力发电机组设计和验证的标准与规范。
11.了解风力发电机组的电学基础。
12.了解风力发电机组的控制与运行。
注：工程类专业通识课程的课程目标应覆盖相应的工程教育认证毕业要求通用标准；（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系（认证专业专业必修课程填写）本课程支撑专业培养计划中毕业要求指标点1-1……m-n1.毕业要求1-1:2.毕业要求……注：课程目标与毕业要求指标点对接的单元格中可输入“✓”，也可标注“H、M、L”。
《风能》的教学设计--马金友
学技术的支持。
2、学生用ipad上无线网络，在网上冲浪，搜集世界各国利用风能的资料。
根据学生的回答逐一出示图片，出示视频2（1）我国是世界上最早利用风能的国家之一。
古代劳动人民利用风力提水、灌溉、磨面、舂米；用风帆推动船舶前进。
（2）公元前2世纪，古波斯人利用垂直轴风车碾米；10世纪，伊斯兰人用风车提水。
（3）13世纪风车传入欧洲，14世纪已成为欧洲不可缺少的动力机。
荷兰的风车是世界闻名的，它先用于湖边和湿地的提水，以后又用于榨油和锯木。
师：风能的的利用与矿物质能源的利用相比还只是刚刚开始。
由于世界性的能源危机与环境污染影响到人类的生存问题，在矿物质能源面临消亡的严峻事实面前迫使人们思考怎样走可持续发展道路，开发和使用清洁、可再生的新能源关系到人类的生存和发展。
【设计意图】：学生自由冲浪，可以更多的获取知识，同学之间的彼此交流，既培养了表达交流能力又增加了彼此的友谊。
汇报中学生了解到我们国家是世界上利用风能资源最早的国家之一，增加名族自豪感。
四、拓展风能利用风力机是一种利用风能的装置。
风力机主要分为水平轴风力机和垂直轴风力机两类。
教师讲解：水平轴风力发电机技术发展得比较快，在世界各地人们已经很早就认识了，大型的水平轴风力发电机已经可以做到3-5兆瓦，一般由国有大型企业研发生产，应用技术也趋于成熟。
小型的水平轴风力发电机一般是一些小型民营企业生产，对研发生产的技术要求比较低，其技术水平也是参差不齐。
小型水平轴风力发电机的额定转速一般在500-800r/min，转速高，产生的噪音大，启动风速一般在3-5m/s，由于转速高，噪音大，故障频繁，容易发生危险，不适宜在有人居住或经过的地方安装垂直轴风力发电机技术发展的较慢一些，因为垂直轴风力发电机对研发生产的技术要求比较高，尤其是对叶片和发电机的要求。
近几年垂直轴风力发电机的技术发展很快，尤其小型的垂直轴风力发电机已经很成熟。
小型的垂直轴风力发电机的额定转速一般在60-200r/min，转速低，产生的噪音很小（可以忽略不计），启动风速一般在1.6-4m/s。
风力发电原理教学大纲
中等职业学校风力发电教学大纲课程编号:«978-7-111-35345-4»课程名称：«风力发电原理»总学时：«64»先修课程：«风力发电基础，电子电工技术，电力电子»一、课程性质、目的和任务本课程是风能与动力工程专业学生的重要专业课。
通过本课程学习使学生了解国内外风力发电的发展趋势，掌握风力发电的基本原理，风力发电机组的基本结构及各部分的特性，了解风能资源的基本情况及评估方法，熟悉风电场选址、运行、维护的基本概念和技术，为学习后继课程以及从事本专业工程技术工作提供必要的理论基础。
二、教学要求和内容«基本要求»：深刻理解、掌握风力发电的基本原理，熟悉风力发电机风轮、发电机、齿轮箱、塔架、辅助装置等各部件的基本结构，参数指标。
了解风资源的分布和评估技术，为进行风电场的选址和管理打下初步基础。
熟练掌握风电场的运行、维护、并网控制和安全系统知识，为从事风电场工作奠定理论基础。
«基本内容»：本课程主要内容为绪论（风力发电的发展历史、机组结构，国内外的发展趋势）；风能及其转换原理（风的种类及其特性，风的测量及其评估，风能资源的评估及风电场选址概述，风能转换的基本原理，风力机的特性）；风力发电机组的结构（水平轴风电机组的概述，风轮的结构，风电机组传动系统，机舱、主机架与偏航系统，塔架与基础，风电机组的其他部件）；风力发电机（发电机的工作原理，风力发电系统中的风力发电机，并网风力发电机）；风力发电机组的控制机安全保护（风力发电机组的控制技术，风力机控制，风电机控制，风力发电机组信号检测，控制系统的执行机构，风电机组的安全保护）；垂直轴风力发电机组（垂直轴风力发电机组及其发展概况，垂直轴风力机的基本原理）；离网风力发电系统（离网风力发电机组的应用，微、小型风力发电机组的结构，互补发电系统，储能装置）。
风能动力工程概论教学大纲
风能动力工程概论教学大纲风能动力工程概论教学大纲一、引言风能动力工程是一门涉及风能转换为可利用的电力的学科。
随着全球对可再生能源的需求增加，风能动力工程的重要性也逐渐凸显。
本文将介绍风能动力工程概论的教学大纲，为学生提供全面的学习指导。
二、课程目标风能动力工程概论的教学目标是使学生了解风能的基本原理、风能转换技术以及风能发电系统的设计与运行。
通过该课程的学习，学生将能够掌握以下知识和技能：1. 理解风能的来源和特点；2. 掌握风能转换的基本原理和技术；3. 熟悉风能发电系统的组成和运行原理；4. 了解风能发电的环境影响与可持续发展；5. 能够进行简单的风能发电系统设计与评估。
三、课程内容1. 风能概述- 风能的来源和分布- 风能的特点和优势- 风能与可再生能源的关系2. 风能转换技术- 风能转换的基本原理- 风能转换设备的分类和工作原理- 风能转换系统的效率和可靠性3. 风能发电系统- 风能发电系统的组成和结构- 风能发电机组的选择与设计- 风能发电系统的运行与维护4. 风能发电的环境影响与可持续发展- 风能发电对环境的影响- 风能发电的可持续性评估- 风能发电的社会经济效益5. 风能发电系统设计与评估- 风能资源评估与预测- 风能发电系统的经济性评估- 风能发电系统的可靠性评估四、教学方法为了达到课程目标，教学方法将采用多种形式，包括但不限于：1. 讲授：通过课堂讲解，介绍风能的基本概念、原理和技术；2. 实践：组织实验和实地考察，让学生亲身体验风能转换和发电的过程；3. 讨论：组织小组讨论和案例分析，激发学生的思考和创新能力；4. 作业：布置课后作业，巩固学生对所学知识的理解和应用能力；5. 评估：通过考试、报告和项目评估，评价学生的学习成果和能力。
五、教材与参考资料1. 主教材：《风能动力工程概论》2. 参考资料：- 《风能工程导论》- 《风能发电技术与应用》- 《可再生能源工程导论》- 相关学术期刊和研究论文六、评估与考核学生的综合评估将包括以下方面：1. 平时表现：包括课堂参与、作业完成情况等；2. 期中考试：对学生对基本概念和原理的掌握程度进行考核；3. 课程设计：要求学生进行风能发电系统的设计与评估；4. 期末考试：对学生对整个课程内容的综合理解和应用能力进行考核。
《风力发电》教学大纲
《风力发电》教学大纲一、课程地位与课程目标（一）课程地位《风力发电》主要介绍风与风能的基本知识、风能发电与风力发电技术和风轮机的工程设计方法，进一步介绍典型风力机的设计和风力机的发电系统，简要概括世界和我国的风能资源和风电场的概况。
通过本课程的学习，使学生加深对中国风力资源和风力发电基本原理的认识，初步掌握风电投资、设计、制造、运行、维护、管理等方面专业知识，并能正确应用这些规律理论联系实际成为具有创新能力的专业人才，同时也培养学生对新能源新技术的学习兴趣。
（二）课程目标目标1：理解并掌握风力发电的基本原理，熟悉风力发电机系统各个部件的基本结构及参数指标，了解风资源的分布和评估技术，初步学习风电场的选址和管理的相关知识；目标2：通过课堂教学和实例讲解，让学生熟练掌握风电场的运行、维护、并网控制和安全系统知识，为从事风电场工作奠定理论基础，同时了解我国能源体系及新能源体系。
二、课程目标达成的途径与方法以课堂教学为主，课堂讨论和实例分析为辅的教学手段，课堂教学讲解相关的理论知识，以小组为单位进行实际风电场实例的讨论，课堂教学中安排专题讲座，并采取开放式教学的方法。
三、课程目标与相关毕业要求的对应关系四、课程主要内容与基本要求课程主要教学内容按章划分，每章内容按知识点填写；课程基本要求按了解、理解、掌握、熟练掌握等层次写。
第一章绪论了解风能利用史及风力发电的意义，了解世界及我国风力发电发展的概况，理解风力发电技术发展的趋势；第二章风能资源理解风能资源的形成和风的种类，掌握风的定量描述方法和风的测量，理解风能资源的计算，并以此为基础进一步了解我国风能资源的储量、形成及分布；第三章风力机及其附属设备了解风力发机的类型、结构组织和主要部件，掌握风力机的空气动力学概念和风力机的功率，掌握风力机的基本理论；第四章风力发电机与蓄能装置掌握风力发电原理，了解风力发电机与风力发电系统，理解风力发电的电能储存；第五章风电场电气系统了解风电场电气主接线、主要的一次设备包括变压器、开关设备和互感器，了解风电场电气二次系统及风电机组控制系统；第六章风力发电中的电力电子技术了解电力电子技术在风电场的应用，了解整流器和逆变电路，了解交流电力控制电路、电网接入控制和变速机组中的变流器；第七章风力发电机组的运行了解独立运行、并网运行的风力发电系统，进一步熟悉风力—柴油发电联合运行、风力—太阳光发电联合运行及风力发电机组的独立运行。
首师大小学科学五下《20.风能》word教案
授课教案课程名称：风能开发利用适用专业：授课时数： 40 主讲教师：李鑫授课时间：06年11月～07年1月【首页】课程名称风能开发利用授课专业课程编号年级年级课程类型必修公共课（）普通基础课（）专业基础课（）专业课（）选修限选课（）任选课（）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学时学分数课时分配课堂讲授 40 学时；实践课学时（包括实验课）教材与参考书名称及版本作者或主编出版社及出版时间教材《风能开发利用》张希良编著化学工业出版社2006年教学参考书1. 2. 3. 4.授课教师讲课教师李鑫职称讲师实验(习)教师授课时间200 6 ～200 7 学年第1 学期，11 月至次年1 月【正文】周次第 1 周节次第 1 ～ 2 节章节名称第一章技术、制度与世界风能发展§1-1人类开发利用风能的历史§1-2开发风能的动因§1-3世界风能开发现状与展望授课方式理论课（√）实验课（）实习（）教学手段多媒体教学目的及要求目的1、风能与开发利用风能的历史；2、风能开发的动因、世界风能开发的现状。
要求：了解开发利用风能的历史、风能开发的动因、世界风能开发的现状；熟悉风能的概念。
教学内容提要重点、难点时间分配（以分钟为单位）授课讨论提问小计1 风能的概念和开发利用风能的历史30 302 开发风能的动因重点了解风能开发的各种原因50 503 世界风能开发的现状20 20课堂提问讨论练习内容课堂提问：教学后记（自我评价）教学环节设计的合理性教学重、难点的把握教学方法的应用教学手段的使用教学效果【正文】周次第 1 周节次第 1 ～ 2 节章节名称§1-4世界鼓励风能开发利用的政策措施§1-5中国风能发展需要制度创新授课方式理论课（√）实验课（）实习（）教学手段多媒体教学目的及要求目的1、介绍现在实行的鼓励风能开发利用的政策措施；2、介绍我国风能发展需要的制度革新。
《风能理论与技术》
《风能理论与技术》上课教案课程编号：课程中文名称：风能理论与技术课程英文名称：Theory and Technology of Wind Energy开课学期：7学分/学时：1.5/24先修课程：大学物理、流体力学、工程热力学开课对象：本科生责任人名单：杜刚、陈江一、课程简介：《风能理论与技术》是能源与动力工程学院的专业基础课，以三年级本科生为授课对象, 目的是为能源与动力工程学院的学生系统地讲授风能技术的基础理论和工程技术知识，为我国风能产业的发展培养科研和工程技术人才而设置。
风能利用是一个系统工程，风能技术是一门新兴的多学科、交叉型边缘科学，它涉及到流体力学、固体力学、机械工程、电气工程、材料科学、环境科学等多种学科和专业。
课程以水平轴风力机为研究解剖对象，以风力机设计中涉及的空气动力学和结构动力学为理论基础,核心内容包括风力机空气动力学、风力机特性、风力机载荷、风力机气动设计、风力机结构及材料、风力机试验等内容，课程还包括风资源及其评估、风电场规划、风电场电气系统等外围知识的介绍，通过本课程学习，引导学生将所学的相关理论知识和方法应用到风力机实际设计中去，使学生能够系统地掌握风力机的基础理论和工程技术知识，提高工程应用的能力。
课程教学以课堂讲解为主，围绕理论和应用两条主线进行：在理论方面，针对本院学生在流体力学和固体力学方而理论基础扎实的优势，通过课堂推导和细致讲解，使英掌握风力机设计和分析中最基本的理论和最核心的方法；在应用方而，通过大量具体案例的讲解和课堂练习训练学生将理论方法应用于实际的能力和技巧，同时提供各种图片和视频，使学生对风能相关的知识和实际工程应用加深直观的了解，拓宽他们的视野:通过这两个方而的学习，是学生初步具备开展风能工程实际工作的能力，并为其在行业内发展打下坚实的理论基础。
在教学方法上，以课堂授课为主，结合课间讨论、试验参观以及课后作业等教学形式，使学生牢固掌握风能技术的基础理论和工程技术知识，为以后工作进行风能领域的相关科学研究和工程技术工作工作打下坚实基础。
第7章 风能的基本理论
第7章风能的基本理论第1节概述自然界中流动的空气谓之风。
风能是风所具有的动能，是地球上最具活力的一种可再生能源。
人类利用风能已有数千年历史，远在蒸汽机发明以前，风能就作为一种重要的动力用于船舶航行、提水饮用和灌溉、排水造田、碾谷和锯木等。
古埃及人可能是最先实际利用风能的，约在几千年前，他们就开始用风帆来帮助行船。
波斯和中国也很早开始利用风能，主要是使用垂直轴风车。
欧洲到中世纪才广泛利用风能，荷兰人发展了水平轴的风车，18世纪荷兰曾利用近万座风车将海堤内的水排干，造出的良田相当于国土面积的1/3，成了著名的风车之国。
这种风车在欧洲大陆和英国的乡村是很普遍的，成为机械能的主要来源。
19世纪中叶以后，美国大规模开发西部，为了解决人畜饮水问题，制造了金属叶片的风轮，驱动活塞泵用于提水，成为有名的美国农场风车，其拥有量曾达到600万台。
在蒸汽机出现以前，风力机械是动力机械的一大支柱。
其后随着煤、石油、天然气的大规模开采和廉价电力的获得，各种曾经被广泛使用的风力机械由于成本高、效率低，使用不方便等，无法与蒸汽机、内燃机和电动机等相竞争，渐渐被淘汰，例如荷兰现存的几百座风车被作为文物保护起来，成为旅游景观。
到了19世纪末，开始利用风力发电，这在解决农村电气化方面显示了重要的作用，特别是20世纪70年代以后，世界能源危机促使利用风力发电进入一个蓬勃发展的新阶段。
第2节风的形成除潮汐能和地热能之外的所有的可再生能源，甚至包括化石能源，归根结底都来自于太阳能。
太阳能向地球辐射的能量中，有1%~2%转化为风能。
一、形成风的力宏观地看，地球表面上不同地带的太阳入射辐射强度和辐射时间长短的不同，导致这些地带气温的差别。
在太阳辐射强和日照时间长的区域，地表和空气受热多，空气的温度较高，密度较小。
空气密度较小，使近地气压较低，形成低气压区；空气温度升高，在垂直于地面的方向上形成一个抬升压力，使空气产生上升运动。
相反，在太阳辐射弱和日照时间短的区域，空气的温度较低，密度较大，使近地气压较高，形成高气压区，同时在垂直地表的方向上，会产生气流下沉的运动。
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《风能理论与技术》教学大纲
课程编号：
课程中文名称：风能理论与技术
课程英文名称：Theory and Technology of Wind Energy
开课学期：7
学分/学时：1.5／24
先修课程：大学物理、流体力学、工程热力学
开课对象：本科生
责任人名单：杜刚、陈江
一、课程的性质、目的和任务：
《风能理论与技术》是能源与动力工程学院的专业基础课，目的是为能源与动力工程学院的学生系统地讲授风能技术的基础理论和工程技术知识，为我国风能产业的发展培养科研和工程技术人才而设置。
风能利用是一个系统工程，风能技术是一门新兴的多学科、交叉型边缘科学，它涉及到流体力学、固体力学、机械工程、电气工程、材料科学、环境科学等多种学科和专业。
课程以水平轴风力机为研究解剖对象，以风力机设计中涉及的空气动力学和结构动力学为理论基础,核心内容包括风力机空气动力学、风力机特性、风力机载荷、风力机气动设计、风力机结构及材料、风力机试验等内容，课程还包括风资源及其评估、风电场规划、风电场电气系统等外围知识的介绍，通过本课程学习，引导学生将所学的相关理论知识和方法应用到风力机实际设计中去，使学生能够系统地掌握风力机的基础理论和工程技术知识，提高工程应用的能力。
课程教学以课堂讲解为主，结合课间讨论及课后作业等教学形式，使学生牢固掌握风能技术的基础理论和工程技术知识，为以后工作进行风能领域的相关科学研究和工程技术工作工作打下坚实基础。
二、课程内容、基本要求及学时分配
第一章风能概述（1学时）
内容：风能技术的发展历程；现代风力机技术；本课程概要。
要求：了解世界风能技术发展历史和现状，中国的风能利用状况，现代风力机技术的概况和风力机叶片设计的概要。
第二章风资源（1学时）
内容：风能资源；复杂地形对风特性的影响；风湍流；风电场风能资源分析与评估方法。
要求：了解风能资源的成因，风能的测量与评估，地理因素对风资源的影响，时间因素对风资源的影响；了解和掌握风资源中湍流的概念、定性和定量描述方法、对风能利用的影响；了解和掌握风速的描述和预测方法，风电场风能资源分析与评估方法。
第三章风力机空气动力学基础（4学时）
内容：空气动力学简介；空气流动属性和静力学；理想气体流动；不可压粘性气体流动。
要求：了解空气动力学发展史、分类及研究方法；掌握大气特性、气体的压缩性、粘性概念；掌握作用在气体上力的描述方法；掌握理想气体运动的描述方法；掌握欧拉方程；掌握势函数与流函数概念，掌握基本平面无旋流动及其叠加；掌握不可压粘性气体流动中的层流和湍流概念，了解附面层理论和附面层分离现象。
第四章风力机翼型空气动力学（4学时）
内容：翼型几何定义和气动参数；翼型分类与性能特征；翼型基本技术要求；翼型气动特性与几何特性的关系；风力机翼型设计。
要求：掌握翼型几何定义和气动参数；掌握翼型分类与性能特征，着重学习风力机翼型的性能特点；掌握风力机翼型基本技术要求；掌握翼型气动特性与几何特性的关系；掌握风力机翼型设计理论和方法。
第五章风电机组气动设计及性能计算（4学时）
内容：风电机组设计技术参数；风电机组气动设计方法；风电机组设计案例；风电机组尾流对性能的影响。
要求：了解和掌握风电机组设计技术参数的选择，风力机叶片型式的选择和特点；掌握风力机叶片翼型的选择与布置，掌握动量叶素理论，掌握风轮性能计算方法，了解叶片优化设计方法；了解3MW变速变距叶片外形设计过程；了解风电机组尾流对性能的影响。
第六章风力发电机组载荷（2学时）
内容：风力发电机组设计载荷；风力发电机组载荷计算；风力发电机组载荷测量；风力发电机组载荷评估；
要求：了解风力发电机组各零部件和整体的载荷分类和特点；了解风力发电机组设计载荷的依据和标准；掌握气动、重力和惯性载荷的计算方法；了解载荷计算的不确定性；了解风力机发电机组载荷测量标准、状态和参数。
第七章风力机空气动力试验（2学时）
内容：试验空气动力学基础；风力机翼型试验；风力机风洞试验；。
要求：掌握相似原理与量纲分析方法；了解风洞和风场试验的基本内容；了解风力机翼型的试验设备、试验模型、数据测量和流动显示；了解风力机风洞试验中的试验设备、试验模型、风轮气动特性试验、风力机组工作特性试验和流动显示试验；了解风力机风场试验中的设备、场地、样机；了解风力机外场的气动特性、机组性能、气动载荷和气动噪声试验。
第八章风力机气动弹性力学（2学时）
内容：结构动力学概述；风力机结构动力学基本概念；风力机系统结构动力学；风力机结构
动力学的工程解法。
要求：了解结构动力学计算的目的和特点，动载荷种类，体系的动力自由度和振动时能量的耗散与阻尼，建立振动方程的方法；掌握风力机结构动力学基本概念，了解作用在风力机上的载荷情况，了解气弹载荷计算方法；了解风力机叶片、塔架、传动系统及风轮塔架整体的结构动力学分析方法；了解风力机结构动力学分析中的能量法、集中质量法、迭代法和子空间迭代法，了解有限单元法。
第九章计算流体力学在风力机中的应用（2学时）
内容：CFD基本概念；外形与网格生成；计算设置和流场求解；计算结果显示；计算结果可信性分析；CFD在风力机中的应用。
要求：了解CFD的基本概念与内容；了解模型外形的几何定义与数值计算网格生成方法；了解建立流动计算模型中的边界条件、流动参数、求解格式的选择与求解过程；了解计算结果的后处理与结果显示；了解CFD结果的置信度分析方法和流程；了解CFD在风力机中的应用。
第十章风力机叶片的结构设计（2学时）
内容：风力机叶片结构设计概述；风力机叶片结构材料；风力机叶片成型工艺；风力机叶片结构的性能验证。
要求：了解风力机叶片结构设计的原则、条件和设计步骤；了解风力叶片结构材料的特点、类型和选择方法；了解风力机叶片成型工艺的流程和特点；了解风力机叶片结构的性能验证方法与过程。
第十一章风力机优化设计方法（2学时）
内容：Glauert优化方法；现代气动设计方法与实践；系统设计与多学科；气动与结构的解耦；气动工程师与系统工程。
要求：了解Glauert优化方法的原理、流程与算法；了解现代气动设计理论与优化方法；了解系统设计与多学科设计的概念；了解气动与结构解耦设计的流程与方法；了解风力机设计中气动工程师在系统工程中的作用。
三、教学方式及安排
教学方法以课堂教学为主，以专题讨论和自学部分内容为辅。
四、考核方式
平时作业及考勤占40%,期末考试占60%。
五、参考教材
[1] [美] Tony Burton等，《风能技术》，科学出版社，2007年。
[2] [美] 纳尔逊（Nelson, V.），《风能：可再生能源与环境》，人民邮电出版社，2010年。
[3] [日] 牛山泉，《风能技术》，科学出版社，2009。
[4] [丹麦] 汉森，《风力机空气动力学》，中国电力出版社，2009。
六、开课教师
杜刚，讲师，能源与动力工程学院发动机数值仿真研究中心
陈江，研究员，能源与动力工程学院发动机数值仿真研究中心
大纲制定：杜刚
大纲校核：陈江
大纲审核：
大纲批准：
二〇一三年三月十日。