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SPOC学校专有课程
可持续能源系统工程
第1次开课
开课时间: 2024年04月02日 ~ 2024年06月04日
学时安排: 3小时每周
当前开课已结束 已有 37 人参加
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spContent=本课程属于化学工程与技术专业学术型研究生和专业研究生的专业选修课,是专门研究当前环境保护和清洁能源开发的课程。随着当今世界在传统能源产业(石油)的高速发展,给世界各国带来了为了可持续性发展和环境保护的新问题,所以使用新能源及对现有清洁能源(水,电,气)的充分利用已经成为世界的发展的重点,发展空间十分大,市场非常广阔。电力与多能源系统的深度耦合,运用“源、网、荷、储”——重构我国的能源结构;通过对能源政策方案对社会、国家安全等影响的探讨,提升学生强烈的社会责任感和大局意识,并理解应承担的责任。
本课程属于化学工程与技术专业学术型研究生和专业研究生的专业选修课,是专门研究当前环境保护和清洁能源开发的课程。随着当今世界在传统能源产业(石油)的高速发展,给世界各国带来了为了可持续性发展和环境保护的新问题,所以使用新能源及对现有清洁能源(水,电,气)的充分利用已经成为世界的发展的重点,发展空间十分大,市场非常广阔。电力与多能源系统的深度耦合,运用“源、网、荷、储”——重构我国的能源结构;通过对能源政策方案对社会、国家安全等影响的探讨,提升学生强烈的社会责任感和大局意识,并理解应承担的责任。
—— 课程团队
课程概述

通过本课程的学习,熟悉在双碳目标下,各种新型清洁能源开发(如能技术、钠离子电池技术、钙钛矿电池技术等)的基本理论、基本方法,掌握新能源项目的原理和方法,了解国家的能源政策,从发展潜力、面临困难和研究重点等方面理解对未来能源结构重要影响的新能源技术和节能减排技术,通过“源、网、荷、储”——重构我国的能源结构。

能源化工是国家工业的基础保障,为应对全球日益增长的环境与能源需求,实现双碳目标,本课程能够在提升综合知识层面的同时,遵循从源头出发,探讨在教学中在培养学生的工程观点、提高学生的工程应用能力,有助于培养学生从多维度思考问题,从我国能源政策的发展史、我国在碳中和领域的变革和责任担当、各种清洁能源的原理、方法、面临的困难、我国的发展等多角度全面分析问题和解决问题的实际能力。

根据中国21世纪初可持续发展行动纲要,我国要坚持经济、社会与生态环境的持续协调发展,促进可持续发展战略与科教兴国战略的紧密结合。调整能源布局、改善能源结构,大力发展新能源技术成为历史的必然,注意新进新能源的研究是我国的重点发展方向。我国是世界上以煤炭为主要能源的少数几个国家之一,能源与环境的矛盾尤为突出,迫切需要先进的清洁能源转化技术。本课程以氢能、太阳能技术等新能源产业链条、能源消费对环境的影响、化工过程和设备的节能技术为主线,以最新的氢能技术、钠离子电池技术、钙钛矿电池技术、燃料电池技术、风能技术、海洋能源、地热能、风能发电、生物质能技术以及钍基熔盐堆等清洁能源的利用原理和应用前景为重点,要求学生对太阳能等主要清洁能源的清洁、高效和节能转化技术有较深理解,同时认识对生物质能和氢能等新能源的开发技术、发展方向和良好的应用前景。

通过本课程的学习,掌握清洁能源开发的基本理论、基本方法,掌握新能源项目的原理和方法,了解国家的能源政策,从发展潜力、面临困难和研究重点等方面,真切认识到科技发展对未来新能源结构和温室气体减排技术的影响。牢记科技工作者的使命,把个人未来的科研追求、探索未知、追求真理和人民对美好生活的期待与国家自主贡献目标相结合,强化碳中和目标,提升适应气候变化能力水平,为推动构建人类命运共同体作出每个人的努力和贡献。




成绩 要求

总评成绩:专题论文占50 %专题论文不少于5000字;平时成绩(课堂讨论、在线作业、文献展示、小组讨论等)占20 %。实验占30%


课程大纲
绪论
课时目标:掌握能源、新能源的定义,理解能源与政治、经济、安全的关系,了解我们能源的现状及未来我国新能源的发趋势,理解保障我国能源安全的重要性,。
1.1 认识能源
1.2 能源与工业革命
1.3 能源改变历史
1.4 能源与经济
1.5 能源与安全
碳中和与碳达峰
课时目标:掌握碳中和的基本原理与方法,了解了解我国碳排放的基本情况碳中和工具的应用;理解碳减排的重要性,掌握常见的碳减排技术和策略;了解碳排放量的概念和计量方法,掌握碳排放量的评估工具和指标体系;培养学生的跨学科思维能力,使其能够分析和解决碳减排和碳中和领域的复杂问题,在双碳目标下,掌握我国从工业、交通、建筑等各个方面节能减排的主路线。
2.1 庄严的承诺
2.2 双碳是什么
2.3 我国双碳基本情况
2.4 科技能做什么
2.5 碳交易是什么
储能技术与氢能
课时目标:在新能源体系中,认识到储能的重要性,明确为什么是特高压技术,为什么是中国能独步全球。重点学习氢能在能源体系中的开关作用,掌握新能源体系中氢能密码——生产、流动、应用,理解其在新能源体系中的重要性。
3.1 储能
3.2 特高压输电
3.3 新能源体系的氢密码
光伏
课时目标:学习的太阳能光伏技术的基本理论知识、掌握太阳电池材料的制备技术、表征手段;了解光伏电池发展的历史,明确光伏生产的意义,掌握最新的钙钛矿光伏技术的特点、发展趋势及应用。
4.1 光伏基础知识
4.2 光伏的历史
4.3 光伏电池的制造
4.4 钙钛矿光伏电池
新能源电池
课时目标:了解新能源电池发展的历史,掌握锂离子电池等基础知识和制造技术、熟悉钠离子电池等新型能源电池的技术原理和突破方向。
5.1 新能源动力电池
5.2 钠离子电池
5.3 固态电池
风能
课时目标:理解风能的基本概念和来源;掌握风能利用的基本原理和方法;了解风能在电力、供暖和交通等领域的应用;分析和评估风能利用技术的可行性;
5.1 风能概述
5.2 风能和风力发电
5.3 风电场
核能
课时目标:熟悉我国核能发电进展和技术,能够掌握钍基盐熔堆的发电、开发的基本原理和基本特性,熟悉应用技术。能够基于科学原理并采用科学方法对核能的相关科学和工程问题开展研究,为学生今后从事能源以及核能领域的工作作铺垫。
7.1 核能发展历史
7.2 钍基盐熔堆的厚积薄发
其他新型能源
课时目标:了解生物质、海洋能、地热能等其他能源的基本原理和发展,熟悉相关应用技术
8.1 生物质能
8.2 海洋能
8.3 地热能
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参考资料

1.可持续能源系统工程(美国)彼得·格沃钦,中国电力出版社


2.《“十五”现代能源体系规划》


3.《2023世界能源统计年鉴


4.《中国制造2025》


5.《减碳减污协同增效实施方案 》等


武汉理工大学
1 位授课老师
刘晓芳

刘晓芳

副教授

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