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《新能源技术》课程教学大纲

课程编号：08140075

课程类别：专业选修课程

授课对象：能源、热能与动力工程、环境工程、建筑环境与设备、化学、化工、材料、冶金等专业

开课学期：第7学期

学分：2学分

主讲教师：王俊琪

指定教材：王长贵、崔容强等主编，《新能源发电技术》，中国电力出版社，2003年

教学目的：

通过对该门课程的学习，使学生了解中国的能源现状和中国新能源的发展现状，掌握太阳能光伏发电的基本原理及系统的构成，了解太阳能热发电技术的不同形式的热发电系统，熟悉太阳能的有关热利用的基本原理，加深对中国风力资源和风力发电基本原理的认识，深化理解作为分布最广泛的生物质资源的利用现状，重点把握生物质发电的基本原理。掌握地热发电和潮汐能发电的基本原理和应用现状，认真掌握燃料电池的基本原理及其各种形式的燃料电池的具体应用及机理。

第一章绪论

课时：1周，共2课时

教学内容

第一节能源的含义、分类及历史演变

一、能源的重要性

能源在工业、农业、交通业、国防、日常生活和公用事业中的重要地位。

二、能源的含义及其分类

新能源的概念；不同的分类方法。

三、人类利用能源的历史演变

柴草时期、煤炭时期和石油时期的突击演变过程。

四、常规能源向新能源的过渡

过渡的原因；三次石油危机；过渡的具体过程分析。

第二节中国能源现状、问题与对策

一、中国能源现状

中国现在的能源现状及其与过去的对比。

二、中国能源存在的问题

中国在能源利用过程中存在的极大问题及解决的方法。

三、中国能源发展对策

根据中国能源发展现状，中国采取的能源对策。

第三节中国新能源与可再生能源的现状与前景

一、新能源与可再生能源的含义和分类

新能源的概念；各类新能源的具体概念及应用发展现状。

二、发展新能源与可再生能源的重大战略意义

发展新能源的重要意义。

三、中国新能源与可再生能源的发展现状

中国发展新能源的对策；新能源的发展现状。

四、中国新能源与可再生能源的发展前景

发展新能源的重要意义和发展的前景。

思考题：

1、新能源的具体分类方法有哪几种？具体怎么划分的？

2、我国能源存在哪些问题？应如何具体解决？

第二章太阳能光伏发电技术

课时：4周，共8课时

教学内容

第一节概述

一、太阳能利用方式

常见的太阳能利用方式。

二、太阳能发电

太阳能热发电和光伏发电的具体分类及简单原理介绍。

三、太阳能电池的分类

具体的分类方法。

四、太阳能光伏发电历史和现状

世界太阳能光伏发电的发展历史与研究的现状。

五、太阳能光伏发电的优缺点

光伏发电的主要优点和缺点。

六、太阳能光伏发电的应用

太阳能光伏发电的具体应用。

七、中国光伏发电

中国光伏发电的历史和研究现状。

第二节太阳能电池的工作原理

一、太阳能电池的物理基础

固体能带理论；本征半导体和掺杂半导体；载流子浓度和费米能级；电子和空穴的输运；产生与复合。

二、太阳能电池材料的光学性质

半导体对光的吸收；直接材料和间接材料。

三、同质结太阳能电池

P－N结的形成及内建电场；反偏压与正偏压；P－N结电容；硅太阳电池的构造和工作原理；光电流和光电压；等效电路、输出功率和填充因数；太阳能电池的效率；影响效率的因素及提高的途径；硅太阳电池的温度特性和光电特性。

四、肖特基结太阳能电池

金属及半导体的功函数；金属－半导体的接触势垒；肖特基势垒的正方向特性；实际的肖特基势垒；肖特基结太阳能电池的构造和工作原理；光电流、光电压和光电转换效率；MOS或MIS太阳能电池。

五、异质结太阳能电池

异质结的形成及其能带图；突变异质结的电特性；异质结太阳能电池的构造和工作原理；光电流；异质结太阳能电池的效率。

第三节太阳能电池制造工艺

一、硅材料制备

硅材料的来源；多、单晶硅锭制造；片状硅制造；非晶或微晶硅膜制造；太阳级硅。

二、多晶硅太阳能电池制造工艺

多金硅太阳能电池具体的制造工艺。

第四节太阳能光伏发电系统设备构成

一、太阳能电池组件和方阵

太阳能电池组件和方阵的概念、结构、材料和特性。

二、贮能蓄电池

常用的贮能蓄电池。

三、直流－交流逆变器

逆变器的分类、结构和工作原理；PWM脉宽调制技术；正弦波PWM技术；逆变器基本特性及评价。

四、控制器

控制器供能及分类；逻辑控制方式控制器；计算机控制方式。

第五节独立光伏发电系统

一、独立光伏发电系统的结构及工作原理

系统框图；工作原理；系统构成。

二、系统设计框图

具体的系统总体设计框图。

三、容量设计

容量设计的要求；失电小时数；当地地理条件、气候数据及太阳辐射资源；确定方阵最佳倾角；当地用电负载模型；环境温度模型；蓄电池发电模型；控制器；逆变器；独立光伏发电系统的可靠性指数。

四、计算机仿真结果和容量设计程序

仿真结果和容量设计程序。

第六节并网光伏发电系统

一、简介

并网光伏发电系统的分类、特点、结构、供电形式。

二、并网光伏发电系统的设备构成

太阳能电池方阵、并网逆变器