未来能源系统创新实践

课程信息

课程名称／课程号	适用范围与修读要求
未来能源系统创新实践 ENER3060M	热能、新能源 · 25级及以前、26级 专业选修 · 模块选修 储能普通班 · 26级 实践课程 · 实践必修 慧能 · 25级及以前 专业选修 · 导师推荐选修

课程简介

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双碳目标的提出对我国能源行业转型提出了新的更高要求。能源系统数字化智能化技术是能源领域科技创新的重点任务，利用数字技术，引导能源领域数据有序流动，构筑更高效、更清洁、更经济的新型能源体系，提高能源系统的安全性、生产率和可持续性。本课程旨在让学生深入理解能源系统复杂工程问题，学习能源系统复杂工程问题的评估和分析方法，掌握跨学科问题的解决思路，通过建立复杂工程问题、前沿研究成果之间的桥梁，提出创新性的工程解决方案，提升学生解决能源系统数字化智能化转型复杂工程问题的能力。

来源：教务网。

课程内容

分数构成

考核方式注重考察学生的能力和素质，细化课程总成绩得分点，加强过程性考核。课程总成绩由到课率、课堂讨论表现、课外阅读报告、平时作业、课程论文等多部分组成，突出课程的过程性评价和过程管理。其中到课率和课堂讨论表现占40%，课外阅读报告、课程论文占60%。

课程大纲

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（一）未来能源系统的关键要素 4学时

1. 能源行业所面临的挑战和未来能源系统的愿景 0.5学时

2. 未来能源系统的代表性案例 0.5学时

3. 未来能源系统总体框架和所涉及的关键组成部分 3学时

介绍智慧能源系统的感知层与传输层，包括信息物理系统的含义和应用、微型处理器与智能传感器、新一代无线通讯技术、信息安全问题的介绍；微网的概念与规划；能源梯级利用的概念与设计；能源系统规划设计案例。

思考题：如何完成一个能源系统项目的可研报告？需要考虑哪些因素？系统中加入示范性新技术需考虑哪些因素？如何根据实际运行的项目进行迭代优化设计？

（二）未来能源系统的关键工程挑战I 4学时

1. 能源系统规划设计介绍 1学时

介绍能源系统规划设计案例（以学生的展示报告和PPT为例），包括美丽乡村、游乐园、医院、学校等用户类型。对比分析国内外研究前沿，解读各国普遍性的能源系统关键工程挑战。

1. 可研报告与文献论文的对比 1学时

以一个可研报告的组成为例，介绍设计一个实际能源系统项目需要考虑的多种因素。并通过文献研读，区分可研报告和文献论文中关于能源系统设计的关键区别。

1. 课堂讨论：以系统中加入PV/T和储热设备为例，讨论其中的工程实践问题。如何规划设计一个含PV/T和储热设备的供暖/供热水系统？如何撰写可研报告？ 2学时

（三）未来能源系统的关键工程挑战II 4学时

1. 案例分析：含PV/T和储热设备的供暖/供热水系统设计案例及工程实践问题分析研讨。

1学时

1. 能源系统的运行设计介绍 1学时

2. 能源系统的建模优化方法介绍：设计阶段 1学时

3. 能源系统的建模优化方法介绍：运行阶段 1学时

思考题：所设计的含PV/T和储热设备的供暖/供热水系统应用起来可能存在怎样的问题？该如何在可研阶段尽可能规避这些问题？若设计一个规划设计软件，需要考虑哪些模块和功能？

参考资料：能源系统的设计和运行规程

（四）未来能源系统的不确定性 4学时

1. 课堂讨论：设计阶段和运行阶段的问题总结 2学时

分组讨论能源系统规划设计案例实际实施过程中可能存在的问题，并提炼总结产生问题的根源在于规划阶段的哪个环节？是否能够通过调整规划模型或者运行策略进行调整？

1. 设计阶段和运行阶段的多重不确定性 2学时

介绍能源系统在设计阶段和运行阶段的多重不确定性，包括长短期负荷预测、新能源出力等，不确定性量化方法和其对能源系统实际运行的影响。

思考题：考虑了不确定性后，能源系统实际工程实践的性能能否有提升？应该如何分析和评估能源系统设计案例实际实施过程中存在问题的根源？

（五）未来能源系统的分析和优化 4学时

1. 考虑不确定性的设计和运行优化 2学时

介绍前景理论，考虑不确定性后的设计和运行优化方法。

1. 课堂讨论：邀请工程师共同探讨能源系统规划设计案例可研报告的不足之处，共同研讨解决方案。 2学时

（六）未来能源系统的分析原理和方法 4学时

1. ？分析原理 2学时

2. 案例分析：基于？分析原理的未来能源系统分析及优化 2学时

思考题：全生命周期分析方法和？分析方法有何关联？

（七）未来能源系统的分析和优化 4学时

1. 数据的采集、处理和分析方法 2学时

介绍实际项目采集的数据，数据处理方法，机理-数据融合框架。

1. 课堂讨论：在能源系统项目开展的不同阶段，可以开展哪些分析和优化？现有项目如何对未来能源系统的设计和运行提供参考和优化依据？并进行归纳总结。 2学时

（八）课程总结 4学时

1. 智慧能源的“源、网、用”整体协调优化 2学时

2. 学生汇报总结 2学时

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	1. 未来能源系统的关键要素		理论讲授
2	4	2. 未来能源系统的关键工程挑战I	以案例收集的形式，让学生收集国内外能源系统的前沿动态。课堂中剖析当代世界能源系统的前沿动态，解读各国普遍性的能源系统关键工程挑战，拓展国际视野，增强为推动人类文明进步而勇攀科学高峰的使命感；同时教育学生正视技术领域发展的国际现状和我国目前的技术差距，增强学生的忧患意识和责任担当意识。	理论讲授 分组讨论
3	4	3. 未来能源系统的关键工程挑战II		理论讲授 分组讨论
4	4	4. 未来能源系统的不确定性	通过案例分析，归纳总结未来能源系统的不确定性本质问题。运用马克思主义方法论进行未来能源系统中不确定性问题的分析和解决，将具体关联性的知识点进行归类分析，将不同类型的不确定性问题进行对比分析。	分组讨论
5	4	5. 未来能源系统的分析和优化	通过案例分析，归纳总结未来能源系统的分析和优化思路。运用马克思主义方法论进行问题的分析和解决，引导学生运用辩证唯物主义认识论中的矛盾分析法，区分未来能源系统优化的主要矛盾和次要矛盾，提高学生运用马克思主义解决能源系统优化问题的能力。	理论讲授 分组讨论
6	4	6. 未来能源系统的分析原理和方法		理论讲授
7	4	7. 未来能源系统的分析和优化		理论讲授 分组讨论
8	4	8. 课程总结	在课程大作业中，布置学生思考我国未来能源系统建设的卡脖子问题在哪里？鼓励学生为解决未来能源系统中的卡脖子问题，做一个有责任担当、有所作为的人。	总结汇报