Geum.ru

Магистерская программа: Энергоустановки на основе возобновляемых видов энергии Квалификация (степень) выпускника: магистр

Вид материалаПрограмма

Содержание


Часть цикла
Часов (всего) по учебному плану
18 час самостоят. работы
1, 2 семестры
Цели и задачи освоения дисциплины
2. Место дисциплины в структуре ооп впо
3. Результаты освоения дисциплины
4. Структура и содержание дисциплины
4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения
4.2.2. Практические занятия
4.3. Лабораторные работы
4.4. Расчетные задания
5. Образовательные технологии
Практические занятия
Лабораторные занятия
6. Контроль и оценка качества изучения дисциплины
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
7.2. Электронные образовательные ресурсы
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Подобный материал:

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ


(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)


ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ (ИЭЭ)
___________________________________________________________________________________________________________


Направление подготовки: 140400 - Электроэнергетика и электротехника

Магистерская программа: Энергоустановки на основе возобновляемых видов энергии

Квалификация (степень) выпускника: магистр

Форма обучения: очная


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ


«Проектирование и эксплуатация солнечных и ветровых электростанций»



Цикл:
профессиональный



Часть цикла:

базовая



№ дисциплины по учебному плану:

ИЭЭ; М 2.1



Часов (всего) по учебному плану:
216
1, 2 семестры

Трудоемкость в зачетных единицах:
6
1 семестр – 4

2 семестр – 2

Лекции
72 час
1, 2 семестры

Практические занятия
36 час
1, 2 семестры

Лабораторные работы
18 час
1 семестр

Расчетные задания, рефераты
18 час самостоят. работы
1 семестр

Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)
90 час
1, 2 семестры

Экзамены



1, 2 семестры

Курсовые проекты
1 (36 час)
2 семестр



Москва – 2011
  1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ


Целями освоения дисциплины «Проектирование и эксплуатация солнечных и ветровых электростанций» является развитие компетенций в области понимания режимных свойств объектов электроэнергетики и использования их при управлении, эксплуатации, проектировании установок на основе возобновляемых источников энергии.


По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:
  • самостоятельно обучаться новым методам исследования, к изменению научного и научно-производственного профиля своей профессиональной деятельности, к изменению социокультурных и социальных условий деятельности (ОК-2);
  • использовать представление о методологических основах научного познания и творчества, роли научной информации в развитии науки (ОК-8);
  • использовать углубленные теоретические и практические знания, которые находятся на передовом рубеже науки и техники в области профессиональной деятельности (ПК-2);
  • находить творческие решения профессиональных задач, готовностью принимать нестандартные решения (ПК-4);
  • применять современные методы исследования проводить технические испытания и (или) научные эксперименты, оценивать результаты выполненной работы (ПК-6);
  • использовать прикладное программное обеспечение для расчета параметров и выбора устройств электротехнического и электроэнергетического оборудования (ПК-14);
  • применять методы и средства автоматизированных систем управления технологическими процессами электроэнергетической и электротехнической промышленности (ПК-20);
  • принимать решения в области электроэнергетики и электротехники с учетом энерго- и ресурсосбережения (ПК-21);
  • управлять действующими технологическими процессами при производстве электроэнергетических и электротехнических изделий, обеспечивающими выпуск продукции, отвечающей требованиям стандартов и рынка (ПК-26);
  • разрабатывать планы и программы организации инновационной деятельности на предприятии (ПК-28);
  • осуществлять технико-экономическое обоснование инновационных проектов и их управление (ПК-29);
  • использовать современные достижения науки и передовой технологии в научно-исследовательских работах (ПК-36);
  • планировать и ставить задачи исследования, выбирать методы экспериментальной работы, интерпретировать и представлять результаты научных исследований (ПК-37);
  • готовностью проводить экспертизы предлагаемых проектно-конструкторских решений и новых технологических решений (ПК-44);



Задачами дисциплины являются:

    • обеспечить необходимый объем знаний основных принципов проектирования, строительства и эксплуатации солнечных и ветровых электростанций;
    • дать информацию о составе основных сооружений и оборудования, методах расчета их параметров и режимах работы, принципах эксплуатации и основных мерах по обеспечению безопасности энергетических объектов.
    • научить принимать и обосновывать расчетами конкретные технические решения при последующем выборе параметров для конструирования элементов солнечных и ветровых электростанций.


2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к базовой части профессионального цикла М 2.1 основной образовательной программы подготовки магистров направления 140400 «Электроэнергетика и электротехника».

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: «Теоретические основы возобновляемых источников энергии», «Гидроэнергетические установки», «Нетрадиционные источники энергии», «Электрические машины», «Гидроаэромеханика», «Основное энергетическое оборудование установок нетрадиционной и возобновляемой энергетики» и учебно-производственной практике.

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении магистерской диссертации.


3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:


Знать:
  • методологию изучения и методы исследования режимных свойств энергетических установок и систем (ОК-2, ОК-8);
  • способы и средства решения задач эксплуатации и проектирования установок на основе ВИЭ (ПК-2, ПК-4, ПК-29)
  • виды и способы планирования исследований и представления их результатов, анализа надежности и экономичности эксплуатации энергетических установок в электроэнергетической системе (ПК-36, ПК-44).


Уметь:
  • находить решения нестандартных задач эксплуатации и проектирования (ПК-6);
  • использовать современные и перспективные компьютерные и информационные технологии (ПК-37, ПК-14, ПК-4);
  • применять методы анализа вариантов, разработки и поиска компромисса при решении задач многокритериальной оптимизации (ПК-20, ПК-21);
  • самостоятельно решать практические задачи анализа режима работы энергетических установок в электроэнергетических системах (ПК-27, ПК-28)


Владеть:
  • навыками самостоятельной постановки и решения задач планирования, анализа и оценки режимов работы энергетических установок (ОК-4, ПК-32)
  • готовностью использовать методы анализа вариантов проектирования и эксплуатации солнечных и ветровых электростанций (ПК-11, ПК-14)

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 6 зачетных единиц, 216 часа.

№

п/п
Раздел дисциплины.

Форма промежуточной аттестации
(по семестрам)
Всего часов на раздел
Семестр
Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и
трудоемкость (в часах)
Формы текущего контроля успеваемости

(по разделам)

лк
пр
лаб
Сам.




























1
Общие сведения о ресурсах невозобновляемых и возобновляемых источников энергии
7
1
3
2
–
2



2
Преобразование солнечной энергии в тепловую
15
1
7
2
–
6



3
Методы преобразования солнечной энергии в электрическую
16
1
6
4
–
6
Контрольная работа

4
Космические солнечные электростанции и методы передачи энергии от них на Землю
16
1
6
4
–
6



5
Основные принципы использования солнечной энергии для электроснабжения централизованных и автономных потребителей
14
1
6
2
–
6
Расчетное задание

6
Этапы проектирования СЭС

10
1
4
2
–
4
Контрольная работа

7
Надежность и экономичность функционирования СЭС
10
1
4
2
–
4




Зачет
2
1
–
–
–
2




Экзамен
8
1
–
–
–
8
Устный

8
Ветроэнергетические ресурсы и их использование

12
2
4
2
2
4



9
Режимы работы ВЭС в энергосистеме и на автономного потребителя

20
2
6
4
4
6



10
Этапы проектирования ВЭУ и ВЭС
20
2
6
4
4
6
Контрольная работа

11
Особенности эксплуатации различных типов ВЭУ и ВЭС
20
2
6
4
4
6



12
Энергокомплексы на основе возобновляемых и невозобновляемых источников энергии
20
2
6
4
4
6



13
Использование энергии волн
8
2
4






4
Контрольная работа

14
Использование морских и океанических течений
8
2
4






4






Зачет
2
2
–
–
–
2






Экзамен
8
2
–
–
–
8
Устный




Итого:
216



72
36
18
90





4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения

4.2.1. Лекции

1 семестр

1. Общие сведения о ресурсах невозобновляемых и возобновляемых источников энергии

Ресурсы невозобновляемых источников энергии. Ресурсы возобновляемых источников энергии: потенциальные, технические, экономические


2. Преобразование солнечной энергии в тепловую

Расчеты теплового баланса. Принцип действия и основные типы СЭУ. Тепловые коллекторы. Солнечные пруды. Солнечные отопительные системы. Солнечные сушилки, кондиционеры, опреснительные установки. Термодинамические солнечные электростанции. Термодинамические СЭС башенного и модульного типа.


3. Методы преобразования солнечной энергии в электрическую

Прямое преобразование солнечной энергии в электрическую. Фотоэлементы и их энергетические характеристики. Концентраторы солнечной энергии и их расчет. Гелиостаты. Системы слежения за Солнцем и управления гелиостатами.


4. Космические солнечные электростанции и методы передачи энергии от них на Землю

Космические солнечные электростанции. Проблемы их создания и эксплуатации. Методы передачи энергии от космических СЭС на Землю. Энергетические характеристики оборудования системы передачи энергии на Землю.


5. Основные принципыиспользования солнечной энергии для электроснабжения централизованных потребителей

Использование наземных и космических СЭС для энергоснабже­ния централизованных потребителей электроэнергии. Режимы работы ГЭС в течение суток и года.

Основные принципы использования СЭУ для электроснабжения и теплоснабжения автономных потребителей с учетом и без учета накопи­телей энергии. Комбинированные СЭУ.


6. Этапы проектирования СЭС

Проектирование СЭУ и СЭС. Постановка задачи, показатели качества и критерии оптимальности. Основные системы СЭУ их энерге­тические и технические характеристики. Этапы проектирования СЭУ и СЭС. Выбор и обоснование участков строительства с учетом рыночных отношении и социально-экологических факторов. Выбор и обоснование типа СЭС, ее основных параметров и показателей. Учет особенностей проектных режимов СЭУ и СЭС для энергоснабжения автономных и централизованных потребителей. Проектирование комбинированных СЭУ.


7. Надежность и экономичность функционирования СЭС

Особенности эксплуатации различных типов наземных и косми­ческих СЭС. Надежность их функционирования. Технико-экономические показатели эксплуатации СЭУ и СЭС.


2 семестр

8. Ветроэнергетические ресурсы и их использование

Основные категории энергопотенциала. Современное состояние использования энергии ветра и перспективы.

Основные направления применения ветроэнергетических устано­вок (ВЭУ) и ветроэлектростанций (ВЭС): перекачка жидкости, сжатие воздуха. Получение тепловой или электрической энергии. Комбиниро­ванные ВЭУ. Принципы действия и основные типы ВЭУ. Основные принципы использования ВЭУ для электроснабже­ния автономных потребителей с учетом и без учета накопителей энер­гии. Требования потребителей к режиму ВЭУ. Исходная информация и ее особенности.


9. Режимы работы ВЭС в энергосистеме и на автономного потребителя

Использование ВЭУ и ВЭС для энергоснабжения централизованных потребителей электроэнергии. Показатели качества и критерии оптимальности. Оптимальные режимы ВЭУ и ВЭС в энергосистеме. Исходная информация и ее особенности.


10. Этапы проектирования ВЭУ и ВЭС

Проектирование ВЭУ и ВЭС. Постановка задачи, показатели ка­чества и критерии оптимальности. Основные системы ВЭУ, их характе­ристики. Этапы проектирования ВЭУ и ВЭС. Выбор и обоснование участ­ков строительства с учетом рыночных отношений и социально-экологических факторов.


11. Особенности эксплуатации различных типов ВЭУ и ВЭС

Выбор и обоснование типов ВЭУ, их основных энергетических параметров и показателей с учетом и без учета традиционных электростанций (ГЭС, ТЭС, АЭС) и энергоустановок на базе использования других возобновляемых источников энергии. Учет особенностей проектных расчетов ВЭУ и ВЭС для энергоснабжения автономных и централизован­ных потребителей.


12. Энергокомплексы на основе возобновляемых и невозобновляемых источников энергии

Особенности задач проектирования и эксплуатации энергокомплексов, использующих разные виды энергоустановок нетрадиционной и возобновляемой энергетики.

Технико-экономические показатели энергокомплексов.


13. Использование энергии волн

Расчет мощности и энергии волновой электростанции. Типы волновых электростанций.


14. Использование морских и океанических течений

Расчет мощности и энергии морского течения. Типы электростанций.


4.2.2. Практические занятия

1 семестр
  1. Изучение влияния угла наклона приемника на величину при­хода солнечной радиации. Применение метода Лю-Джордана для расчета прихода солнечной радиации.
  2. Определение оптимального угла наклона приемника для ка­ждого месяца и года в целом.
  3. Построение энергетических характеристик фотоэлектриче­ских преобразователей. Определение линии максимальной отдачи по мощности. Учет влияния температуры окружаю­щей среды.
  4. Расчет параметров солнечной фотоэлектрической установки (СФЭУ) для снабжения потребителя, подсоединенного к энергосистеме.
  5. Расчет параметров энергокомплекса, состоящего из СФЭУ, дизельной энергоустановки (ДЭУ) и аккумуляторной батареи (АБ), предназначенного для снабжения автономного потре­бителя.
  6. Решение контрольных задач. Расчет экономической эффек­тивности энергокомплекса на базе возобновляемых источни­ков энергии.
  7. Расчет параметров схемы теплоснабжения автономного по­требителя на основе солнечных тепловых коллекторов. Ре­шение контрольных задач.


2 семестр
  1. Расчет и анализ статистических характеристик ветра.
  2. Учет влияния высоты расположения ветроколеса на энергети­ческие показатели ВЭУ.
  3. Расчет годовой выработки ветроэнергетической установки (ВЭУ) с использованием дифференциальной повторяемости скорости ветра.
  4. Расчет годовой выработки ВЭУ по календарному ряду скоро­сти ветра.
  5. Построение среднеинтервальных характеристик ВЭУ,
  6. Изучение влияния взаимного расположения агрегатов ВЭС на величину годовой выработки.
  7. Работа ВЭС в локальной энергосистеме Учет ограничений на величину реализации выработки ВЭС.
  8. Работа в ОЭС энергокомплекса, включающего ВЭС и элек­трокотельную для целей электро и теплоснабжения.
  9. Финансово-экономическое обоснование параметров энерго­комплекса ВЭС при работе в локальной системе.
  10. Расчет параметров схемы энергоснабжения автономного по­требителя на основе энергокомплекса, состоящего из ВЭУ. ДЭУ, солнечного коллектора, электрического котла.


4.3. Лабораторные работы

2 семестр

№1. Исследование вольт-амперной характеристики фотоэлектри­ческого преобразователя энергии.

№2. Исследование эксплуатационных характеристик ветроагрегата.

№3. Исследование режимов работы ветроагрегата.


4.4. Расчетные задания

1 семестр

Выбор оптимальных параметров схемы энергоснабжения авто­номного потребителя на основе фотоэлектрических преобразователей и солнечных коллекторов.


4.5. Курсовые работы

2 семестр

Расчет параметров ветровой электростанции.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся в форме лекций с использованием демонстрационного материала, раздаточного материала, презентаций и видеороликов.

Практические занятия включают освоение имеющегося программного обеспечения для выполнения расчетных заданий и курсовых проектов.

База данных по ресурсам ветровой энергии. Разработчик – Кафедра НВИЭ МЭИ (ТУ).

Лабораторные занятия проводятся с использованием современных программных средств.

Самостоятельная работа включает выполнение домашних заданий, подготовку к контрольным работам, посещение выставок и конференций, выполнение и оформление индивидуального расчетного задания, подготовку его презентации к защите, подготовку к зачету и экзамену.

6. КОНТРОЛЬ И ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, контрольные работы, защиты расчетных заданий, защита курсового проекта.

Аттестация по дисциплине – зачет или экзамен.

Оценка за освоение дисциплины, определяется как: оценка рассчитывается из условия: 0,3(среднеарифметическая оценка за контрольные) + 0,3оценка за расчетные задания + 0,4оценка на экзамене.

В приложение к диплому вносится оценка за 2 семестр.


7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:
  1. Расчет ресурсов ветровой энергетики / В.И. Виссарионов. В.А. Куз­нецова, Н.К. Малинин, Г.В. Дерюгина, Д.Э. Шван. - М: Изд-во МЭИ, 1997.-32 с.
  2. Расчет ресурсов солнечной энергетики / В.И. Виссарионов, В.А. Кузнецова, Н.К. Малинин, СВ. Кривенкова. - М.: Изд-во МЭИ. 1998.-36 с.
  3. Методы расчета ресурсов возобновляемых источников энергии» Учебное пособие для вузов/ В.И.Виссарионов. Г.В.Дерюгина и др. - М: изд. дом МЭИ, 2007.
  4. Солнечная энергетика. Учеб.пособие для вузов/В.И.Виссарионов, Г.В.Дерюгина, В.А.Кузнецова, Н.К.Малинин; под ред. В.И.Виссарионова. - М.: Издательский дом МЭИ, 2008 - 276 с.
  5. Виссарионов В.И.. Матвиенко Н.И. Лабораторная работа №1. "Ис­следование вольт-амперной характеристики преобразователя энер­гии". -М.: Изд-во МЭИ, 1999.
  6. Виссарионов В.И.. Матвиенко Н.И. Лабораторная работа №2. "Ис­следование эксплуатационных характеристик ветроагрегата". М.: Изд-во МЭИ, 2002.



б) дополнительная литература:
  1. Использование водной энергии: Учебник для вузов / пол ред. Ю.С. Васильева - 4-е изд. перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1995. 608 с: ил.
  2. Твайделл Дж.. Уэйр А. Возобновляемые источники энергии: Пер. с англ.-М.:Энергоатомиздат. 1990.-392 с.
  3. Водноэнергетические и водохозяйственные расчеты. Виссарионов В.И., Дерюгина Г.В., Кузнецова В.А., Кунакин Д.Н., Малинин Н.К., Пугачев Р.В. - М.: Изд-во МЭИ, 2001.
  4. Методическое пособие по курсовому и дипломному проектированию по специальности "Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии". Технико-экономические характеристики ветроэнергетики (справочные материалы) / Под ред. В.И. Виссарионова. - М.: Изд-во МЭИ, 1997.
  5. Методическое пособие по курсовому и дипломному проектированию по специальности "Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии". Технико-экономические характеристики солнечной энерге­тики на основе фотоэлектрических установок (справочные материалы) / Под ред. В.И. Виссарионова. - М.: Изд-во МЭИ,1997.



7.2. Электронные образовательные ресурсы:


а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

Лицензионное программное обеспечение не предусмотрено

Интернет-ресурсы: www.rusgidro.ru, alternat-energo.ru и другие сайты организаций, ведущих проектирование и эксплуатацию генерирующих установок на базе НВИЭ


б) другие:

1. Программно-информационный комплекс «Малые гидроэлектростанции». Авторы: В.А. Вуколов, Г.В. Дерюгина, В.М. Илларионов, Н.К. Малинин.

2. Специализированная база данных по малой гидроэнергетике кафедры НВИЭ ИЭЭ МЭИ (ТУ). Авторы: Г.В. Дерюгина, Н.К. Малинин, Рыжов А.А.

3. Программно-информационный комлекс «Ветроэнергетика». Авторы: Дерюгина Г.В., Пугачев Р.В.

4. Специализированная база данных кафедры НВИЭ по ветровой энергетике. Авторы: Н.К. Малинин, Р.В. Пугачев.

5. Специализированная база данных кафедры НВИЭ по солнечной энергетике. Авторы: Н.К. Малинин, А.Н. Бурмистров.


8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, оснащенной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций и показа учебных фильмов. Проведение лабораторных работ на ЭВМ должно проходить в компьютерном классе.


Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 140400 Электроэнергетика и электротехника» и магистерской программы: «Энергоустановки на основе возобновляемых видов энергии»


ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

д.т.н. профессор В.И Виссарионов


"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой НВИЭ

д.т.н. профессор М.Ш.Мисриханов






>