Geum.ru

Рабочая программа учебной дисциплины «Возобновляемые источники энергии» Цикл

Вид материалаРабочая программа

Содержание


Часть цикла
Часов (всего) по учебному плану
1. Цели и задачи освоения дисциплины
Задачами дисциплины являются
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
Самостоятельная работа
6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения 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

Программа подготовки: Гидроэнергетические установки

Квалификация (степень) выпускника: магистр

Форма обучения: очная


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ


«Возобновляемые источники энергии»



Цикл:
профессиональный



Часть цикла:

Базовая



№ дисциплины по учебному плану:

ИЭЭ; М.2.2



Часов (всего) по учебному плану:
144



Трудоемкость в зачетных единицах:
4
1 семестр

Лекции
36 час
1 семестр

Практические занятия
18час
1 семестр

Лабораторные работы
18час
1 семестр

Расчетные задания
17 час
1 семестр

Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)
72 час



Экзамен



1 семестр

Курсовой проект
1 з.е. (36 час )
2 семестр



Москва - 2011

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ


Цель дисциплины: формирование знаний о возможностях использования энергии возобновляемых источниках (ВИЭ) и режимах работы установок на базе ВИЭ в различных системах энергоснабжения потребителей.


По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

– к самостоятельному обучению новым методам исследования, к изменению научного и научно-производственного профиля своей профессиональной деятельности, к изменению социокультурных и социальных условий деятельности (ОК-2);

– самостоятельно приобретать и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности, расширять и углублять свое научное мировоззрение, в том числе с помощью информационных технологий (ОК-6);

– использовать знания правовых и этических норм при оценке последствий своей профессиональной деятельности, при разработке и осуществлении социально значимых проектов (ОК-7);

– вести библиографическую работу с привлечением современных информационных технологий, способностью анализировать, синтезировать и критически резюмировать информацию (ОК-9).

– использовать углубленные теоретические и практические знания, которые находятся на передовом рубеже науки и техники в области профессиональной деятельности (ПК-2);

– демонстрировать навыки работы в коллективе, готовностью генерировать (креативность) и использовать новые идеи (ПК-3);

– применять современные методы исследования проводить технические испытания и (или) научные эксперименты, оценивать результаты выполненной работы (ПК-6);

– использовать современные и перспективные компьютерные и информационные технологии (ПК-9);

– применять методы анализа вариантов, разработки и поиска компромиссных решений (ПК-11);

– применять основы инженерного проектирования технических объектов (ПК-12);

– управлять проектами электроэнергетических и электротехнических установок различного назначения (ПК-16);

– самостоятельно выполнять исследования для решения научно-исследовательских и производственных задач с использованием современной аппаратуры и методов исследования свойств материалов и готовых изделий при выполнении исследований в области проектирования и технологии изготовления электротехнической продукции и электроэнергетических объектов (ПК-38).


Задачами дисциплины являются:

– рассмотрение возможности использования энергии ВИЭ для энергоснабжения потребителей различных по характеру и составу;

– освоение методов расчета энергетических характеристик энергоустановок, электростанций и энергокомплексов на основе ВИЭ;

- освоение методов выбора оптимальных параметров и состава основного энергетического оборудования энергокомплексов на базе ВИЭ для энергоснабжения централизованных и децентрализованных потребителей с учетом социально-экологических и экономических факторов.


2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к базовой части профессионального цикла М.2 основной образовательной программы подготовки магистров направления 140400 «Электроэнергетика и электротехника» по магистерской программе «Гидроэнергетические установки».

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: " Нетрадиционные источники энергии", "Гидроэнергетические установки", "Электрические станции и подстанции ", "Электрические машины", "Гидромеханика", "Теоретические основы гидроэнергетики".

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:

- информационное, математическое и методическое обеспечение по расчету разных категорий потенциала ВИЭ (ОК-6, ПК-2, ПК-9);

- отечественный и зарубежный опыт, а также перспективы развития в области применения НВИЭ (ОК-7, ОК-9);

- назначение, классификацию, конструкции и физические основы работы основного энергетического оборудования генерирующих установок на базе ВИЭ (ПК-2, ПК-12);

- основные энергетические, экологические и экономические характеристики генерирующих установок на базе ВИЭ (ПК-2, ОК-9);

- основные технические схемы использования ВИЭ для энергоснабжения централизованных и децентрализованных потребителей (ПК-2, ПК-16);

- методы расчета режимов работы генерирующих установок на базе ВИЭ в системах централизованного и децентрализованного энергоснабжения (ПК-6);

- методы расчета параметров и выбора состава основного энергетического оборудования генерирующих установок на базе ВИЭ для энергоснабжения централизованных и децентрализованных потребителей (ПК-2, ПК-9, ПК-11).


Уметь:
  • использовать современное отечественное и зарубежное информационное обеспечение по ВИЭ (ОК-2, ОК–6, ПК-2, ПК-9);
  • выполнять расчеты по определению основных категорий потенциалов ВИЭ с учетом социальных и экологических факторов (ПК-2, ПК-6, ПК-9);



Владеть:
  • навыками дискуссии по профессиональной тематике (ПК -3);
  • терминологией в области проектирования и комплексного использования генерирующих установок на базе ВИЭ (ОК-6, ОК-9, ПК-2);
  • методами расчета и анализа основных категорий потенциалов ВИЭ с учетом социальных и экологических факторов (ПК - 6);
  • методами расчета и анализа основных энергетических характеристик генерирующих установок на базе ВИЭ (ПК-6, ПК- 9);
  • методами выбора параметров и состава основного энергетического оборудования генерирующих установок на базе ВИЭ для энергоснабжения централизованных и децентрализованных потребителей с учетом социально-экологических и экономических требований (ПК-9, ПК-11);
  • методами расчета режимов работы генерирующих установок на базе ВИЭ для энергоснабжения централизованных и децентрализованных потребителей (ПК-12, ПК-16);
  • навыками исследовательской работы (ПК-38).

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины – 4 зачетных единицы, 144 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
2
3
4
5
6
7
8
9

1
Общие положения курса
2
1
2
-
-
-



2
Особенности использования ВИЭ
4
1
2
-
-
2



3
Малая гидроэнергетика
10
1
4
2
-
4
Контрольная работа

4
Ветроэнергетика
26
1
6
4
8
8
Контрольная работа

5
Солнечная энергетика
24
1
6
4
6
8
Расчетное задание

6
Энергия волн, тепла океана, приливов
6
1
4
-
-
2
Текущий опрос

7
Геотермальная энергия
4
1
2
-
-
2
Текущий опрос

8
Накопители энергии
8
1
4
-
-
4
Текущий опрос

9
Энергокомплексы на базе ВИЭ
22
1
6
8
4
4
Расчетное задание




Зачеты
2
1
-
-
-
2
устный




Экзамен
36
1
-
-
-
36
устный




Итого:
144



36
18
18
72





4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения

4.2.1. Лекции

1. Общие положения курса

Цели и задачи курса. Определения, классификация, свойства, особенности использования ВИЭ. Интенсивность и периодичность действия ВИЭ. Ресурсы ВИЭ для создания комфортных условий жизни для населения России. Место и значение ВИЭ в современном топливно-энергетическом комплексе мира и России. Сравнение ВИЭ и традиционных источников энергии.


2. Особенности использования ВИЭ

Экономические аспекты использования ВИЭ. Технические особенности использования ВИЭ в системах централизованного и децентрализованного энергоснабжения. Современное информационное обеспечение для оценки ресурсов ВИЭ. Использование ВИЭ в условиях России.

3. Малая гидроэнергетика

Основные понятия и определения малой гидроэнергетики (МГЭ). Современное состояние и перспективы развития МГЭ в мире и России. Основные отличия МГЭ от традиционной гидроэнергетики. Источники энергопотенциала МГЭ и традиционной гидроэнергетики. Энергетические и экономические аспекты МГЭ. Классификация малых ГЭС (МГЭС) в мире и России. Конструктивные особенности МГЭС. Унификация оборудования МГЭС и других проектных решений. Особенности выбора основных параметров МГЭС от традиционных ГЭС. Энергетические характеристики МГЭ и методы их расчета.

4. Ветроэнергетика

Основные понятия и определения ветроэнергетики (ВЭ). Современное состояние и перспективы развития ВЭ в мире и России. Основные влияющие факторы на формирование ветра в приземном слое атмосферы. Фактические и модельные повторяемости скорости ветра, а также методы их расчета. Энергия ветра и ее основные характеристики. Информационно-методическое обеспечение ветроэнергетических расчетов. Классификация ветроэнергетических установок (ВЭУ). ВЭУ с горизонтальной и вертикальной осью вращения: принцип работы; назначение основных компонентов; преимущества и недостатки. Энер­гетические характеристики и показатели ВЭУ, а также методы их расчета. Особенности выбора параметров ВЭУ, работающих в централизованных и децентрализованных системах энергоснабжения.

5. Солнечная энергетика

Основные понятия и определения солнечной энергетики. Современное состояние и перспективы развития СЭ в мире и России. Источник солнечного излучения (СИ) и его особенности. СЭ на поверхности Земли и ее составляющие. Приборы и точность измерения солнечной радиации (СР). Геометрия приемной площадки и Солнца. Продолжительность солнечного излучения, склонение Солнца, часовой угол и методы их расчета. Влияние различных переменных на приход СИ на горизонтальную площадку. Методы расчета СР на горизонтальную и наклонную приемные площадки. Информационно-методическое обеспечение по расчету солнечной радиации. Солнечные энергетические установки коммунально-бытового назначения. Солнечные коллекторы и схемы их применения. Солнечные электростанции с солнечным прудом. Башенные СЭС. Концентраторы солнечного излучения. Фотоэлектричество. Технические требования к солнечным элементам. Основные энергетические характеристики солнечных модулей.

6. Энергия волн, тепла океана, приливов

Волновое движение. Энергия и мощность волн. Устройства для преобразования энергии волн. Использование низкопотенциальной тепловой энергии. Оценка эффективности электростанции с использованием тепловой энергии океана. Причины возникновения приливов. Усиление приливов. Энергия приливов. Мощность приливных течений. Мощность подъема воды. Сизигийные и квадратурные приливы. Принцип действия и график выдаваемой мощности приливной электростанцией.

7. Геотермальная энергия

Использование низкопотенциальной тепловой энергии земли. Теплонасосные установки: принцип действия, схемы использования. Характерные зоны и основные места концентрации геотермальной энергии Земли. Использование геотермальных ресурсов.

8. Накопители энергии

Классификация накопителей энергии (НЭ). Технико-экономические характеристики НЭ. Гидроаккумулирующие электростанции. Газотурбинные установки. Магнитогидродинамические электростанции. Механические НЭ. Пневматические НЭ. Тепловые НЭ. Топливные элементы. Электрохимические НЭ. Сверхпроводящие индуктивные НЭ. Линейные накопители электрической энергии. Емкостные НЭ. Сравнение основных энергетических показателей НЭ.

9. Энергокомплексы на базе ВИЭ

Классификация энергокомплексов (ЭК) на базе ВИЭ. Экономическая эффективность функционирования ЭК на базе ВИЭ. Экономия топлива. Снижение потерь электроэнергии. Уменьшение капиталовложений в электростанции. Уменьшение капиталовложений в линии электропередач. Уменьшение установленных мощностей трансформаторных подстанций. Повышение надежности электроснабжения потребителей. Повышение устойчивости работы энергосистемы. Уменьшение вредного влияния на окружающую среду. Результирующий экономический эффект от функционирования ЭК на базе ВИЭ.


4.2.2. Практические занятия

1 семестр
  • Водно-энергетический расчет режима работы МГЭС без регулирования годового стока.
  • Расчет суточных графиков нагрузки потребителей. Расчет тепловой нагрузки здания.
  • Расчет годовой выработки ВЭС, работающей в централизованных и децентрализованных системах энергоснабжения
  • Расчет продолжительности солнечного излучения, склонения Солнца, часового угла.
  • Расчет изменения мощности потока солнечной радиации (СР) на горизонтальную площадку в течении суток в заданной точке А и за данные сутки
  • Расчет месячного и годового потока суммарной СР на горизонтальную площадку по формуле Ангстрема
  • Ветро-водородные энергетические комплексы.
  • Расчет параметров энергокомплекса на базе СЭ для питания автономного потребителя.

4.3. Лабораторные работы

1 семестр

1. Характеристики ветроустановки.

2. Модель работы ВЭУ в сети.

3. Модель работы ВЭУ на автономного потребителя.

4. Характеристики фотоэлектрического модуля.

5. Модель автономной фотоэлектрической солнечной электростанции.


4.4. Расчетные задания

1 семестр

- Расчет тепловой нагрузки здания.
  • Расчет водопотребления и графиков электрической нагрузки.
  • Выбора оптимальных параметров и состава основного энергетического оборудования энергокомплекса на базе ВИЭ для энергоснабжения потребителя с учетом социально-экологических и экономических требований.



4.5. Курсовые проекты и курсовые работы

2 семестр

Расчет системы энергоснабжения солнечного дома.


5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

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

Практические занятия включают освоение имеющегося программного обеспечения для выполнения лабораторных работ, расчетных заданий, курсовых проектов.

Лабораторные занятия проводятся с использованием современных имитационных моделей и программных средств.

Самостоятельная работа включает подготовку к лабораторным работам, тестам и контрольным работам, выполнение курсовых проектов и расчетных заданий и подготовку к защите, подготовку к зачету и экзамену.


6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются текущие опросы (устные), контрольные работы.

Аттестация по дисциплине – экзамен.

Оценка за освоение дисциплины, определяется как 0,4*(среднеарифметическая оценка за расчетные задания, контрольные работы) и 0,6*(оценка за экзамен).

В приложение к диплому вносится оценка 1 семестра.


7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:
  1. Методы расчета ресурсов возобновляемых источников энергии» Учебное пособие для вузов/ В.И.Виссарионов, Р.В.Пугачев и др. – М: изд. дом МЭИ, 2009
  2. 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.
  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. Энергетическое оборудование для использования нетрадиционных и возобновляемых источников энергии. В. И. Виссарионов, Г.В.Дерюгина и др. ; Ред. В. И. Виссарионов . – 2004.
  5. Гидроэлектростанции малой мощности: учебное пособие / А.Е. Андреев, Я.Н. Бляшко, В.В. Елистратов и др.; под ред. В.В. Елистратова, СПБ.: изд-во Политехнического университета, 2005.
  6. Методическое пособие по курсовому и дипломному проектированию для студентов вузов, обучающихся по специальности “Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии”. Технико-экономические характеристики малой гидроэнергетики (справочные материалы). В.И. Виссарионов, Н.К. Малинин, Г.В. Дерюгина, В.А. Кузнецова, В.Г. Желанкин, С.В. Кривенкова. – М.: Изд-во МЭИ, 2001 г.

б) дополнительная литература:
  1. Альдо В. да Роза. Возобновляемые источники энергии. Физико-технические основы. Учебное пособие. – М.: Изд-во Медиа Формат, 2010 г.
  2. Возобновляемые источники энергии: аспекты комплексного использования / М.И. Бальзаминов, В.В. Елистратов. – Саратов. Изд-во Офорт, 2008 г.
  3. Расчет ресурсов ветровой энергетики. Под. Ред. В.И. Виссарионов.–М.: Издательство МЭИ, 1997.
  4. Малая гидроэнергетика: методы расчета основных категорий потенциала водотока с учетом требований социально-экологического характера. Лабораторно-практическая работа по курсу «Нетрадиционные источники энергии», Г.В. Дерюгина, В.А. Кузнецова, О.Г. Лушников, Н.К. Малинин, – М.: Издательство МЭИ, 1997.
  5. Ветроэнергетика: методы расчета основных категорий потенциала ветровой энергетики. Лабораторно-практическая работа по курсу «Нетрадиционные источники энергии», В.А. Кузнецова, О.Г. Лушников, Н.К. Малинин, Г.В. Дерюгина, – М.: Издательство МЭИ, 1997,
  6. Использование волновой энергии: учебное пособие / В.И. Виссарионов, В.В. Волшаник, Л.А. Золотов, Н.К. Малинин; под ред. В.И. Виссарионова. – М.: изд-во МЭИ, 2002.
  7. Малинин Н.К. Теоретические основы гидроэнергетики. Учебник для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1985.



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 необходима учебная аудитория, оснащенная мультимедийными средствами для представления презентаций лекций и показа учебных фильмов.


Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 140400 «Электроэнергетика и электротехника», магистрской программы: «Гидроэнергетические установки».


ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

к.т.н., доцент Пугачев Р.В.


"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой Нетрадиционных и

возобновляемых источников энергии

д.т.н., профессор Мисриханов М.Ш.