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新能源船舶动力系统
第1次开课
开课时间: 2022年10月24日 ~ 2022年12月31日
学时安排: 5小时每周
当前开课已结束 已有 138 人参加
立即自学
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spContent=《新能源船舶动力系统》课程紧跟当前相关领域的发展前沿,以船舶为清洁能源适用对象,着重介绍清洁能源技术的内涵和特点、在船舶上的应用系统和利用形式、相应的行业技术规范以及典型试验系统平台案例。具体讲授内容涉及相关能源转换利用技术众多,包括:清洁能源的基本知识,船舶能量系统的构成及考核指标,风能、太阳能、核能、燃料电池、LNG等清洁能源在船舶上的应用系统及具体形式、低压和高压岸电接入技术、船舶余热回收利用技术、清洁能源综合利用以及船舶能效管理与提升等。
《新能源船舶动力系统》课程紧跟当前相关领域的发展前沿,以船舶为清洁能源适用对象,着重介绍清洁能源技术的内涵和特点、在船舶上的应用系统和利用形式、相应的行业技术规范以及典型试验系统平台案例。具体讲授内容涉及相关能源转换利用技术众多,包括:清洁能源的基本知识,船舶能量系统的构成及考核指标,风能、太阳能、核能、燃料电池、LNG等清洁能源在船舶上的应用系统及具体形式、低压和高压岸电接入技术、船舶余热回收利用技术、清洁能源综合利用以及船舶能效管理与提升等。
—— 课程团队
课程概述

《新能源船舶动力系统》课程面向绿色、低碳船舶动力系统多元化发展新时代,紧密跟进本领域内最前沿的科学技术成果,全面覆盖太阳能、风能、波浪能、核能、燃料电池、LNG双燃料、岸电、新型动力循环系统、船舶能效管理以及相关技术规范等核心内容,培养学生融合与运用船舶清洁能源技术相关知识的能力、促使学生养成良好的人文社会科学素养和工程职业道德、提高学生分析问题和解决问题的能力。通过该课程的学习,可以了解船用清洁能源技术的发展现状与趋势,掌握开展新能源船舶动力系统研究工作所涉及到的基础理论知识、技术方案特点和研究方法,学会研究和设计船用清洁能源的综合利用模式,能够利用绿色船舶的指标体系来评价清洁能源的应用效果,为将来从事相应的科研工作提供基础理论和技术方法支持。

授课目标

《新能源船舶动力系统》课程深度结合海洋强国、“一带一路”以及“双碳”战略等国家战略发展规划,将课程教学与历史发展、行业发展、国家战略与应用实践相结合。授课目标具体化为:

(1)回顾梳理船舶与海洋工程发展历程,并在对比本领域国内外科技发展现状的同时,充分挖掘与课程相关的历史故事和人物作为课程思想政治教育素材,激发学生的爱国热情和崇尚科学的精神;

(2)将新能源船舶所包含的专业基础理论知识与船舶设计、建造、营运以及报废处理等全寿命周期实际情况相结合,在具体场景中分析阐述专业知识点,体现出知识与技能之间的紧密联系,增强学生对轮机工程专业和船舶行业的认同感;

(3)对比国内外绿色船舶、智能船舶、工程船舶以及军事舰船技术发展现状,以船舶清洁能源技术、智能无人船、特种船、以及军事舰船为典型案例,结合可持续发展和环保的理念,说明我国在独立自主发展船舶行业过程中所走过的艰辛历程和取得的卓越成就,增强学生对船舶海洋专业和船舶行业的自豪感;

(4)结合授课教师从事船舶新能源方面教学科研实践的经验和体会,通过回顾讲述具体案例的问题分析、方法思考、应对方案、实际效果以及经验总结等过程,说明专业技术人员的个人成长与行业发展以及国家战略导向之间的紧密关联,将思想政治教育与学生求学成长经历、职业生涯发展、项目规划论证、科学技术研究、经验成果总结等各环节进行精准对接,让学生达到身临其境、感同身受的程度,增强学生立志于从事船舶行业的责任感和使命感;

(5)培养学生形成细致分析、严密论证科研素养的同时,注重启发学生在科学问题思考过程中广开思路、善于想象并勇于创新。



成绩 要求

(1)成绩占比
     ①单元测验:5%; 

     ②单元作业:10%;

     ③课程讨论:15%;  

     ④视频学习:20%;   

     ⑤结课考核:50%。


(2)结课考核方式
     ①针对某种清洁能源利用系统,选择ANSYS、Matlab\Simulink、PSCAD、ETAP、Multisim、PLECS、GT-Power、COMSOL Multiphysics等仿真软件建立相应仿真模型,开展专题研究并撰写研究报告,要求:提供仿真模型、研究报告以及相应PPT的全套文件电子版和纸质版;
     ②选择某种或若干种清洁能源利用系统,开展系统方案设计、关键技术分析,PPT课堂讨论,要求:提供系统设计图、系统设计方案说明书以及相应PPT电子版和纸质版;
     ③针对某种型式的清洁能源利用系统,撰写不少于2万字的文献综述报告,要求:按照《船海工程》期刊论文格式,提供文献综述报告电子版、纸质版和查重报告;
     ④提供与本门课程相关的创新性研究成果或课程学习成果,形式不限。

课程大纲
课程概述
课时目标:船舶技术发展动态及节能减排需求
知识点1:船舶动力系统技术发展
知识点2:发展清洁能源的需求
知识点3:船舶航运业的烦恼
知识点4:清洁能源的内涵
船舶能量系统
课时目标:船舶动力系统种类、构成及原理;船舶电力系统构成、基本参数、船舶电站、船舶电网
知识点1:船舶能量需求
知识点2:船舶动力装置
知识点3:船舶电力系统
船用清洁能源的基本知识
课时目标:不同类型清洁能源概念、特征、技术发展
知识点1:太阳能
知识点2:风能
知识点3:波浪能
知识点4:氢能
知识点5:核能
知识点6:LNG
太阳能及其在船舶上的应用
知识点1:光伏效应
知识点2:光伏电池
知识点3:光伏系统
知识点4:太阳能船舶
知识点5:技术研究及工程化推广
知识点6:关键技术与研究热点
风能及其在船舶上的应用
知识点1:风帆船空气动力学特性
知识点2:风帆助航技术应用分析
知识点3:风帆助航船舶研究方向
波浪能及其在船舶上的应用
知识点1:波浪力学
知识点2:波浪能发电
知识点3:波浪能船舶
燃料电池及船舶应用
知识点1:燃料电池原理与系统
知识点2:质子交换膜燃料电池
知识点3:燃料电池组的设计与管理
知识点4:燃料电池在船舶上的应用
核能及其在船舶上的应用
知识点1:核能的特点
知识点2:船用核动力装置简介
知识点3:船用核动力装置的基本组成
知识点4:船用动力堆选型
LNG能源及其在船舶上的应用
知识点1:LNG船的特点及现状
知识点2:LNG船的主要构成
知识点3:LNG船舶的关键问题与技术
超临界二氧化碳布雷顿循环发电技术
知识点1:技术原理及优势
知识点2:关键技术
知识点3:国内外研究现状
知识点4:理论研究工作
知识点5:试验研究工作
知识点6:工程化集成工作
船舶接岸电技术
知识点1:低压岸电接入技术原理及关键问题
知识点2:高压岸电接入技术原理及关键问题
知识点3:无线充电原理与应用
船舶清洁能源综合利用
知识点1: 船舶多能源综合集成应用案例
知识点2:船舶直流电力推进系统方案设计及分析
知识点3: 船舶多能源推进系统仿真实验平台认知
船舶能效提升与控制
知识点1:船舶能效管理的研究点
知识点2:实船应用案例
相关船舶法规
知识点1:绿色船舶规范
知识点2:智能船舶规范
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预备知识

要求已学习《高等数学》、《大学物理》、《电工学》、《工程材料》、《流体力学》、《工程热力学与传热学》、《电力电子变换技术》、《船舶电气设备与系统》等基础课程



参考资料

(一)参考书目

[1]严新平,徐立,袁成清. 船舶清洁能源技术(第2版)[M]. 国防工业出版社,2015.

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[4]Mukund R.Patel. 船舶电力推进、电力电子和海洋能源[M].机械工业出版社,2015.

[5]Mukund R.Patel.风能与太阳能发电系统:设计、分析与运行[M].机械工业出版社,2008.

[6]Ahmad Faheem Zobaa. Rnergy Storage Technologies and Application(2nd Edition)[M]. 2016.

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[12]中国船级社. 智能船舶规范[S].2015

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(二)参考文献

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武汉理工大学
1 位授课老师
孙玉伟

孙玉伟

副教授

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