董顥霞 劉建臣 趙明瞻

摘 要：理論與實際相結(jié)合，是實驗教學(xué)課程中重要組成部分。借助地域、企業(yè)、學(xué)科科研優(yōu)勢，依托學(xué)?，F(xiàn)有重點實驗室，進行教學(xué)研互動模式下的新能源專業(yè)實踐教學(xué)體系構(gòu)建的探討研究。

關(guān)鍵詞：新能源專業(yè) 宏觀選址 微觀選址 風(fēng)電機組選型 風(fēng)力發(fā)電實訓(xùn) 風(fēng)光互補發(fā)電實訓(xùn)

1.新能源專業(yè)實踐教學(xué)的意義

新型能源業(yè)是國家重點鼓勵發(fā)展的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，也是河北省張家口市經(jīng)濟發(fā)展的戰(zhàn)略重點之一。近年來，河北省張家口市高度重視新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展，進一步開發(fā)利用新能源，壯大新型能源產(chǎn)業(yè)，建設(shè)華北地區(qū)重要的新能源基地，促進經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展。

風(fēng)能是綠色、可再生能源，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)是最具發(fā)展力的新能源產(chǎn)業(yè)。張家口屬我國優(yōu)質(zhì)風(fēng)能資源區(qū)，城內(nèi)風(fēng)能資源儲量達2000萬千瓦以上，可開發(fā)量達1100萬千瓦以上，具備建設(shè)世界級大型風(fēng)電場的良好條件。張北縣擁有110千伏、220千伏變電站各一座，35千伏變電站4座，由丹麥等國投資的5000千瓦大型風(fēng)力發(fā)電站已建成投入營運，是華北地區(qū)重要輸變電樞紐之一。多層次輻射推進、共同發(fā)展的開發(fā)格局正在形成。 目前壩上地區(qū)已被國家列為風(fēng)能開發(fā)重點地區(qū)。

目前，我國太陽能利用技術(shù)主要有太陽能熱電技術(shù)、太陽能熱水技術(shù)、太陽能光伏發(fā)電技術(shù)三大類，其中太陽能光伏發(fā)電技術(shù)是未來發(fā)展的重點。目前，河北建投新能源有限公司在尚義縣建成了20千瓦風(fēng)光互補發(fā)電站，張家口市太陽能發(fā)電已順利起步，發(fā)展前景十分廣闊。

實踐教學(xué)是鞏固理論知識和加深理論認識的有效途徑，是理論聯(lián)系實際、培養(yǎng)學(xué)生掌握科學(xué)方法和提高動手能力的重要平臺。專門、系統(tǒng)的實踐教學(xué)和技能培訓(xùn)，能有效幫助大學(xué)生挖掘深層次的興趣，引導(dǎo)和激發(fā)他們的求知欲、培養(yǎng)他們的獨立思考能力與探索能力，讓他們在學(xué)習(xí)和實踐中成長為國家和社會需要的創(chuàng)新型人才。

2.教學(xué)研互動

河北建筑工程學(xué)院風(fēng)能與動力工程專業(yè)是2010年經(jīng)教育部批準設(shè)立的全國首批高等學(xué)校戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)相關(guān)本科專業(yè)，2013年正式更名為新能源科學(xué)與工程專業(yè)。在專業(yè)建設(shè)過程中，始終堅持科研優(yōu)勢與本科教育有機互動的建設(shè)理念，將專業(yè)建設(shè)規(guī)劃融入學(xué)科發(fā)展，將學(xué)科優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為專業(yè)優(yōu)勢。依托《風(fēng)力發(fā)電設(shè)備遠程監(jiān)測系統(tǒng)研究》、《壩上地區(qū)風(fēng)電場選址規(guī)劃中對風(fēng)資源評估方法的應(yīng)用研究》、《基于無線傳感技術(shù)的小型風(fēng)光互補路燈遠程控制研究》、《大型風(fēng)電葉片模具液壓翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的應(yīng)用研究》、《基于物聯(lián)網(wǎng)的風(fēng)電機組柔性并網(wǎng)研究》等省市級研究課題，結(jié)合河北大唐新能源有限公司、華能國際電力股份有限公司化德泰泓風(fēng)電場等企業(yè)，在師資力量、課程建設(shè)、實踐教學(xué)體系建設(shè)等方面不斷進行改革與探索，使之成為我國新能源科學(xué)與工程專業(yè)領(lǐng)域高素質(zhì)、復(fù)合型高級專門人才重要的培養(yǎng)基地。

3.教學(xué)研互動模式下的新能源專業(yè)實踐教學(xué)體系的構(gòu)建

3.1教學(xué)研互動模式的實踐教學(xué)體系的構(gòu)建

以風(fēng)電場可行性研究報告為依托，引導(dǎo)學(xué)生完成基于風(fēng)資源測評的風(fēng)電場規(guī)劃的各個模塊的實踐教學(xué)，包括風(fēng)資源測評、風(fēng)電場宏觀選址、風(fēng)電機組選型、微觀選址和風(fēng)機排布以及風(fēng)電場的電氣設(shè)計的實踐教學(xué)模塊。

3.1.1宏觀選址

在風(fēng)能的實際應(yīng)用中，首先必須考慮的是風(fēng)電場的選址問題，它對風(fēng)力發(fā)電的經(jīng)濟性起到了非常重要的作用。風(fēng)電場宏觀選址過程是從一個較大的地區(qū)，對氣象條件等多方面進行考慮后，選擇一個風(fēng)能資源豐富，而且最有利用價值的小區(qū)域的過程。如何選擇有利的氣象條件，對風(fēng)電場力求最大限度發(fā)揮風(fēng)力發(fā)電機組效益，有著重要的意義。

3.1.2微觀選址

微觀選址是在宏觀選址選定的小區(qū)域內(nèi)，考慮由風(fēng)場環(huán)境引發(fā)的自然風(fēng)的變化及由風(fēng)力發(fā)電機組自身所引起的風(fēng)擾動（即尾流）因素，確定如何排列布置風(fēng)力發(fā)電機組，使整個風(fēng)力發(fā)電場年發(fā)電量最大，從而降低能源的生產(chǎn)成本以獲得較好的經(jīng)濟效益。

3.1.3設(shè)計良好的電氣系統(tǒng)

包括電氣一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)。電力從電廠送至用戶過程中，在主干網(wǎng)絡(luò)和配電網(wǎng)絡(luò)均引起電能損失即功率損耗，主要包括輸電線路功率損耗和變壓器功率損耗。風(fēng)電場電氣系統(tǒng)設(shè)計的好壞，對風(fēng)電場的經(jīng)濟性有很大的影響，需考慮風(fēng)電場的地區(qū)電網(wǎng)規(guī)劃，結(jié)合風(fēng)電場總體規(guī)模考慮送出，避免重復(fù)建設(shè)；遵循輸變電系統(tǒng)無功容量采取就地平衡原則，在風(fēng)電場升壓變電站主變低壓側(cè)加裝無功補償裝置，提高線路有功輸送容量，降低線損，節(jié)約運行成本。

3.2依托重點實驗室的實訓(xùn)教學(xué)體系的構(gòu)建

依托現(xiàn)有的以重點實驗室、學(xué)生創(chuàng)新實驗室、企業(yè)實踐教學(xué)基地等為基礎(chǔ)的立體實踐教學(xué)平臺，進一步推進本科生科研訓(xùn)練計劃項目，試行將原來的課外科技創(chuàng)新項目轉(zhuǎn)化為課內(nèi)學(xué)分，開設(shè)《科研實踐》課程，完善以全程導(dǎo)師制為特征的實踐教學(xué)體系。開展以點帶面的教學(xué)方式方法改革。特別以河北建筑工程學(xué)院新能源科學(xué)與工程教研室的STR-WIND2100風(fēng)力發(fā)電實訓(xùn)系統(tǒng)和STR-SW3100風(fēng)光互補發(fā)電實訓(xùn)系統(tǒng)為依托，進行風(fēng)力發(fā)電和風(fēng)光互補發(fā)電的實訓(xùn)教學(xué)。

3.2.1風(fēng)力發(fā)電實訓(xùn)教學(xué)體系的構(gòu)建

風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)主要由軸流風(fēng)機、永磁同步發(fā)電機、風(fēng)速儀等組成。在風(fēng)力發(fā)電發(fā)電系統(tǒng)中，利用軸流風(fēng)機吹出不同風(fēng)速的來模擬自然界中多變的風(fēng)能，當軸流風(fēng)機開啟轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的風(fēng)能帶動風(fēng)力發(fā)電機，使得風(fēng)力發(fā)電機開始運動，由機械能轉(zhuǎn)化成電能，即閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中作切割磁感線運動，電路中就會產(chǎn)生電流，為了區(qū)分一般稱為感應(yīng)電流，這種現(xiàn)象稱謂電磁感應(yīng)現(xiàn)象。利用風(fēng)力發(fā)電實訓(xùn)平臺，完成“風(fēng)輪與發(fā)電機的最佳功率匹配”等七個教學(xué)課程的實訓(xùn)。

3.2.2風(fēng)光互補發(fā)電實訓(xùn)教學(xué)體系的構(gòu)建

風(fēng)光互補發(fā)電實訓(xùn)系統(tǒng)主要由光伏供電裝置、光伏供電系統(tǒng)、 風(fēng)力供電裝置、風(fēng)力供電系統(tǒng)、逆變與負載系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)組成。利用風(fēng)光互補發(fā)電實訓(xùn)平臺，完成“光伏供電裝置實訓(xùn)”等五個教學(xué)課程的實訓(xùn)。

4.結(jié)束語

順應(yīng)國內(nèi)外新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢，結(jié)合學(xué)科研究特色，進一步梳理現(xiàn)有課程設(shè)置，結(jié)合科研優(yōu)勢，校企聯(lián)合，完善"重基礎(chǔ)、強實踐"的課程體系。同時，變灌輸式學(xué)習(xí)為引導(dǎo)式學(xué)習(xí)，變被動式學(xué)習(xí)為自主性、探索性、研究性學(xué)習(xí)，培養(yǎng)新時代的有創(chuàng)造力的新能源人才。

參考文獻：

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