教学研互动模式下的新能源专业实践教学体系的构建研究

董颢霞 刘建臣 赵明瞻

摘 要：理论与实际相结合，是实验教学课程中重要组成部分。借助地域、企业、学科科研优势，依托学校现有重点实验室，进行教学研互动模式下的新能源专业实践教学体系构建的探讨研究。

关键词：新能源专业 宏观选址 微观选址 风电机组选型 风力发电实训 风光互补发电实训

1.新能源专业实践教学的意义

新型能源业是国家重点鼓励发展的优势产业，也是河北省张家口市经济发展的战略重点之一。近年来，河北省张家口市高度重视新能源产业发展，进一步开发利用新能源，壮大新型能源产业，建设华北地区重要的新能源基地，促进经济持续快速发展。

风能是绿色、可再生能源，风电产业是最具发展力的新能源产业。张家口属我国优质风能资源区，城内风能资源储量达2000万千瓦以上，可开发量达1100万千瓦以上，具备建设世界级大型风电场的良好条件。张北县拥有110千伏、220千伏变电站各一座，35千伏变电站4座，由丹麦等国投资的5000千瓦大型风力发电站已建成投入营运，是华北地区重要输变电枢纽之一。多层次辐射推进、共同发展的开发格局正在形成。 目前坝上地区已被国家列为风能开发重点地区。

目前，我国太阳能利用技术主要有太阳能热电技术、太阳能热水技术、太阳能光伏发电技术三大类，其中太阳能光伏发电技术是未来发展的重点。目前，河北建投新能源有限公司在尚义县建成了20千瓦风光互补发电站，张家口市太阳能发电已顺利起步，发展前景十分广阔。

实践教学是巩固理论知识和加深理论认识的有效途径，是理论联系实际、培养学生掌握科学方法和提高动手能力的重要平台。专门、系统的实践教学和技能培训，能有效帮助大学生挖掘深层次的兴趣，引导和激发他们的求知欲、培养他们的独立思考能力与探索能力，让他们在学习和实践中成长为国家和社会需要的创新型人才。

2.教学研互动

河北建筑工程学院风能与动力工程专业是2010年经教育部批准设立的全国首批高等学校战略性新兴产业相关本科专业，2013年正式更名为新能源科学与工程专业。在专业建设过程中，始终坚持科研优势与本科教育有机互动的建设理念，将专业建设规划融入学科发展，将学科优势转化为专业优势。依托《风力发电设备远程监测系统研究》、《坝上地区风电场选址规划中对风资源评估方法的应用研究》、《基于无线传感技术的小型风光互补路灯远程控制研究》、《大型风电叶片模具液压翻转机构的应用研究》、《基于物联网的风电机组柔性并网研究》等省市级研究课题，结合河北大唐新能源有限公司、华能国际电力股份有限公司化德泰泓风电场等企业，在师资力量、课程建设、实践教学体系建设等方面不断进行改革与探索，使之成为我国新能源科学与工程专业领域高素质、复合型高级专门人才重要的培养基地。

3.教学研互动模式下的新能源专业实践教学体系的构建

3.1教学研互动模式的实践教学体系的构建

以风电场可行性研究报告为依托，引导学生完成基于风资源测评的风电场规划的各个模块的实践教学，包括风资源测评、风电场宏观选址、风电机组选型、微观选址和风机排布以及风电场的电气设计的实践教学模块。

3.1.1宏观选址

在风能的实际应用中，首先必须考虑的是风电场的选址问题，它对风力发电的经济性起到了非常重要的作用。风电场宏观选址过程是从一个较大的地区，对气象条件等多方面进行考虑后，选择一个风能资源丰富，而且最有利用价值的小区域的过程。如何选择有利的气象条件，对风电场力求最大限度发挥风力发电机组效益，有着重要的意义。

3.1.2微观选址

微观选址是在宏观选址选定的小区域内，考虑由风场环境引发的自然风的变化及由风力发电机组自身所引起的风扰动（即尾流）因素，确定如何排列布置风力发电机组，使整个风力发电场年发电量最大，从而降低能源的生产成本以获得较好的经济效益。

3.1.3设计良好的电气系统

包括电气一次系统和二次系统。电力从电厂送至用户过程中，在主干网络和配电网络均引起电能损失即功率损耗，主要包括输电线路功率损耗和变压器功率损耗。风电场电气系统设计的好坏，对风电场的经济性有很大的影响，需考虑风电场的地区电网规划，结合风电场总体规模考虑送出，避免重复建设；遵循输变电系统无功容量采取就地平衡原则，在风电场升压变电站主变低压侧加装无功补偿装置，提高线路有功输送容量，降低线损，节约运行成本。

3.2依托重点实验室的实训教学体系的构建

依托现有的以重点实验室、学生创新实验室、企业实践教学基地等为基础的立体实践教学平台，进一步推进本科生科研训练计划项目，试行将原来的课外科技创新项目转化为课内学分，开设《科研实践》课程，完善以全程导师制为特征的实践教学体系。开展以点带面的教学方式方法改革。特别以河北建筑工程学院新能源科学与工程教研室的STR-WIND2100风力发电实训系统和STR-SW3100风光互补发电实训系统为依托，进行风力发电和风光互补发电的实训教学。

3.2.1风力发电实训教学体系的构建

风力发电系统主要由轴流风机、永磁同步发电机、风速仪等组成。在风力发电发电系统中，利用轴流风机吹出不同风速的来模拟自然界中多变的风能，当轴流风机开启转动时，产生的风能带动风力发电机，使得风力发电机开始运动，由机械能转化成电能，即闭合电路的一部分导体在磁场中作切割磁感线运动，电路中就会产生电流，为了区分一般称为感应电流，这种现象称谓电磁感应现象。利用风力发电实训平台，完成“风轮与发电机的最佳功率匹配”等七个教学課程的实训。

3.2.2风光互补发电实训教学体系的构建

风光互补发电实训系统主要由光伏供电装置、光伏供电系统、 风力供电装置、风力供电系统、逆变与负载系统、监控系统组成。利用风光互补发电实训平台，完成“光伏供电装置实训”等五个教学课程的实训。

4.结束语

顺应国内外新能源产业发展趋势，结合学科研究特色，进一步梳理现有课程设置，结合科研优势，校企联合，完善"重基础、强实践"的课程体系。同时，变灌输式学习为引导式学习，变被动式学习为自主性、探索性、研究性学习，培养新时代的有创造力的新能源人才。

参考文献：

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[3]韩春福，南明君.基于WAsP的风电场风能资源评估的应用及分析.能源工程，2009（4）.