储能原理

课程信息

课程名称／课程号	适用范围与修读要求
储能原理 ENER2015M	储能普通班 · 26级 专业必修 储能卓工班 · 26级 专业必修（项目1）

课程简介

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本课程面向国家“双碳”战略与新型能源体系建设对储能人才的迫切需求，系统阐述储能技术的基本原理、主要类型、关键装备、数学模型及工程应用。课程围绕机械储能（抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能）、储热/储冷（显热、潜热与热化学储能）、电化学储能（铅酸、锂离子、钠离子、液流电池）、燃料电池与氢氨储能、电磁储能（超级电容与超导磁储能）、季节性长周期储能以及储能电站规模化运行、“源网荷储”协同优化等内容展开，注重从科学机理到系统集成、从单项技术到综合能源应用逐步递进的知识体系构建，帮助学生建立储能系统的整体认知与跨学科理解。在内容编排上，兼顾理论深度与工程实用性，既系统讲解储能技术的基本原理、性能指标与分析评价方法，又结合国内外最新研究与示范案例，对比不同技术路线的优劣势与适用场景。每章在介绍核心知识的同时，注重引导学生理解各技术背后的物理、化学及热力学本质，培养解决复杂工程问题的能力。通过本课程的学习，学生能够系统掌握各类储能技术的基本原理与工程特征，理解不同储能在能源系统中的协同作用，初步具备储能系统方案分析与技术选型的能力，为后续《储能实验》《电力储能技术》《热质储能技术与应用》等专业课程的学习奠定理论基础。

来源：教务网。

课程内容

分数构成

考试方式：开卷考试。

评价方法：要求学生系统掌握课程理论知识，具备储能技术综合分析与评价能力，通过期末考试与平时表现进行成绩考核。

成绩构成比例：

平时成绩30%，包含课堂参与度（10%）、课后作业完成质量（10%）、专题讨论与汇报表现（10%）；

期末考试70%，开卷考试，考查理论知识掌握程度、综合分析能力与工程判断能力。

课程大纲

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第1-2次：绪论——储能技术概述（4学时，线下）

介绍储能的基本原理、系统要求与分类方式，阐述储能在现代能源系统中的多重功能与性能指标体系。主要内容包括：（1）能源性质与能量转换基本概念；（2）储能技术分类及基本原理；（3）储能技术发展现状及应用场景；（4）储能系统主要性能指标与评价方法。

课外学习与作业要求：

（1）了解我国能源结构背景和储能战略发展意义；

（2）了解不同储能技术的优势、限制及典型应用场景。

第3-4次：机械储能（一）——抽水蓄能与压缩空气储能（4学时，线下）

系统介绍抽水蓄能与压缩空气储能两类大规模机械储能技术。主要内容包括：（1）抽水蓄能的工作原理、关键设备与系统构成；（2）压缩空气储能的热力过程与能量转化机理；（3）两类技术的数学模型与效率分析方法；（4）典型工程案例与技术发展前沿。

课外学习与作业要求：

（1）查阅抽水蓄能与压缩空气储能技术相关资料；

（2）分析压缩空气储能过程中的能量转换过程。

第5-6次：机械储能（二）——飞轮储能（4学时，线下）

介绍飞轮储能技术的能量转化机理与动态特性。主要内容包括：（1）飞轮储能的基本原理与关键技术；（2）飞轮储能系统的数学模型与动态响应分析；（3）飞轮储能的应用场景与技术特点。

课外学习与作业要求：

（1）了解飞轮储能技术发展及应用；

（2）分析飞轮转速变化与储能状态之间的关系。

第7-8次：热储能——显热、潜热与热化学储能（4学时，线下）

介绍热储能技术的基本原理与工程应用。主要内容包括：（1）显热储能原理与储热材料；（2）相变储能（潜热储能）原理与相变材料特性；（3）热化学储能原理与技术特点；（4）热储能系统设计及其在太阳能利用、工业余热回收等场景中的应用。

课外学习与作业要求：

（1）查阅相变储能材料相关文献；

（2）分析相变过程中的热传递规律。

第9-10次：电化学储能（一）——铅酸电池与锂离子电池（4学时，线下）

介绍电化学储能的基本原理与主要电池体系。主要内容包括：（1）电化学储能基本原理与性能指标；（2）铅酸电池的结构组成、反应机理与性能特点；（3）锂离子电池的工作原理、关键材料与性能优化；（4）电池安全性、寿命及产业化进展。

课外学习与作业要求：

（1）查阅锂离子电池工作原理及性能评价方法相关文献；

（2）分析电池充放电曲线特征。

第11-12次：电化学储能（二）——钠离子电池与液流电池（4学时，线下）

继续介绍新型电化学储能技术。主要内容包括：（1）钠离子电池的工作原理、材料体系与发展前景；（2）液流电池的工作原理、结构组成与性能特点；（3）各类电化学储能技术的对比分析与适用场景。

课外学习与作业要求：

（1）查阅钠离子电池或液流电池相关文献；

（2）对比分析不同电化学储能技术的特点。

第13-14次：燃料电池与氢氨储能、电磁储能（4学时，线下）

介绍燃料电池、氢氨储能及电磁储能技术。主要内容包括：（1）燃料电池的工作原理、分类与性能特征；（2）氢能与氨能的制备、储存及利用；（3）超级电容与超导磁储能的基本原理及其在高功率短时储能中的优势。

课外学习与作业要求：

（1）查阅氢储能及燃料电池相关文献；

（2）分析氢能制备与利用过程中的能量转换。

第15-16次：储能系统集成与应用（4学时，线下）

介绍储能电站规模化运行、“源网荷储”协同优化等系统级问题。主要内容包括：（1）季节性长周期储能技术；（2）储能电站规模化运行的关键技术；（3）“源网荷储”一体化优化运行；（4）各类储能技术的综合评价与未来发展趋势。

课外学习与作业要求：

（1）查阅不同储能技术应用案例；

（2）对电化学储能、热储能、物理储能和氢储能进行对比分析。

附：授课时间表（总计32课时）

周次	学时	教学内容（要点）	课程思政融入点和实施方法	教学形式（理论、讨论、实践、实验、测试等）
1	4	绪论：储能技术概述 能源性质与能量转换基本概念；储能技术分类及基本原理；储能技术发展现状及应用场景；储能系统主要性能指标与评价方法。	课程思政融入点： 引导学生认识储能技术对国家能源安全、“双碳”目标和新型能源体系建设的重要意义，树立科技报国意识与专业使命感。 实施方法： 结合国家能源转型、重大储能工程和产业发展案例导入课程；通过课堂讨论，引导学生思考“为什么储能是未来能源系统关键支撑”。	理论讲授
2	4	机械储能（一）：抽水蓄能与压缩空气储能	课程思政融入点： 融入“大国工程”和能源装备自主研发意识，帮助学生理解大型储能技术背后的系统性工程思维与自主创新精神。 实施方法： 结合国内抽水蓄能电站和压缩空气储能示范工程案例，讲解技术原理与发展意义；分析我国在大型机械储能领域从跟跑到领跑的发展历程。	理论讲授
3	4	机械储能（二）：飞轮储能	课程思政融入点：强化工程安全底线意识和责任意识，引导学生理解高转速、高能量密度装备必须服从安全规范。 实施方法：结合飞轮储能系统在电网调频、轨道交通等领域的应用案例，讲解技术优势；强调高转速旋转机械的安全设计与运行规范。	理论讲授
4	4	热储能：显热、潜热与热化学储能	课程思政融入点：引导学生理解储热技术在建筑节能、工业余热利用和清洁供热中的价值，强化绿色低碳发展理念。 实施方法：通过相变材料在低碳建筑、热管理中的应用案例讲授；结合国内外储热示范工程，让学生讨论材料性能与实际节能效果之间的关系。	理论讲授
5	4	电化学储能（一）：铅酸电池与锂离子电池	课程思政融入点：融入高端储能器件自主创新、关键核心技术攻关意识，增强学生对我国储能产业发展的认同感与自信心。 实施方法：结合国产动力/储能电池发展案例，说明从跟跑到领跑的跨越式发展；在讲授中融入电池安全操作要求和国内外技术竞争态势分析。	理论讲授
6	4	电化学储能（二）：钠离子电池与液流电池	课程思政融入点：培养学生对新型储能技术自主创新的热情，理解基础研究与工程应用之间的紧密联系。 实施方法：结合我国在钠离子电池、液流电池领域的领先研究成果，激发学生的科研兴趣与创新意识；通过对比分析引导学生理解技术多元化战略的重要性。	理论讲授
7	4	燃料电池与氢氨储能、电磁储能	课程思政融入点：融入清洁能源战略、氢能产业发展和能源技术革命理念，培养学生的前沿意识与交叉学科视野。 实施方法：结合氢能在交通、储能和工业领域的应用案例讲授；通过对制氢、储氢、用氢全链条的分析，引导学生理解全过程能量转化与系统优化思想。	理论讲授
8	4	储能系统集成与应用	课程思政融入点：培养学生从技术、经济、安全和应用场景多维度综合判断问题的能力，强化系统思维、工程伦理和社会责任意识。 实施方法：采用分组讨论或汇报形式，对机械储能、热储能、电化学储能、氢储能等技术进行对比分析；引导学生从“技术适配场景”而非“单一性能优先”角度形成工程判断；结合国家“双碳”目标，讨论储能在新型能源体系中的战略定位与未来发展方向。	专题研讨