《風(fēng)力機(jī)組控制技術(shù)》教材編寫心得

摘要：風(fēng)能與動力工程專業(yè)是一個嶄新的專業(yè)。風(fēng)力機(jī)組控制技術(shù)是風(fēng)能與動力工程專業(yè)主干課程之一。但是，目前國內(nèi)外還沒有適合高等院?！帮L(fēng)力機(jī)組控制技術(shù)”專業(yè)課學(xué)習(xí)的相關(guān)教材。自編教材供學(xué)生上課使用，在風(fēng)能與動力工程專業(yè)的“風(fēng)力機(jī)組控制技術(shù)”專業(yè)課程建設(shè)上邁出了關(guān)鍵的一步。在教材的編寫過程中遵循本專業(yè)全套教材整體優(yōu)化要求，注重基本理論、基本知識、基本技能的培養(yǎng)，使《風(fēng)力機(jī)組控制技術(shù)》教材成為充分體現(xiàn)思想性、科學(xué)性、先進(jìn)性、啟發(fā)性、適用性的有機(jī)整體規(guī)劃教材。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力機(jī)組控制技術(shù)；教材；編寫；課程建設(shè)；教學(xué)

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2012）18-0051-01

常規(guī)能源、電力緊缺及供電環(huán)境問題日益突出。利用風(fēng)能作為未來最重要的清潔替代能源之一，對于緩解能源匱乏具有非同尋常的意義。隨著風(fēng)力發(fā)電事業(yè)日益蓬勃的發(fā)展，需要更多的從事風(fēng)力發(fā)電方面的技術(shù)人員。河海大學(xué)于2008年創(chuàng)辦了風(fēng)能與動力工程專業(yè)，走在各個大學(xué)的前列。同年9月招收了第一批風(fēng)電學(xué)子，旨在專業(yè)培養(yǎng)風(fēng)能與動力工程及其自動化領(lǐng)域具有扎實理論基礎(chǔ)、較強(qiáng)實踐和創(chuàng)新能力以及良好的國際交流能力的高級工程技術(shù)人才，以滿足社會對該學(xué)科領(lǐng)域的工程技術(shù)、科研、經(jīng)營管理等各方面的人才需求。河海大學(xué)風(fēng)能與動力工程專業(yè)開設(shè)了風(fēng)力發(fā)電規(guī)劃與設(shè)計、風(fēng)力機(jī)、風(fēng)力機(jī)組控制、近海風(fēng)電場、風(fēng)資源測量與評估、風(fēng)電場施工與管理、風(fēng)電場數(shù)字仿真等一系列專業(yè)課程。

風(fēng)力機(jī)組控制系統(tǒng)是機(jī)組正常運行的核心，其控制技術(shù)是風(fēng)力機(jī)組的關(guān)鍵技術(shù)之一，與風(fēng)力機(jī)組的其他部分關(guān)系密切，其精確的控制、完善的功能將直接影響機(jī)組的安全與效率?！帮L(fēng)力機(jī)組控制技術(shù)”是風(fēng)能與動力工程專業(yè)基礎(chǔ)課程之一，但是，目前市場上還沒有適合高等院?！帮L(fēng)力機(jī)組控制技術(shù)”專業(yè)課學(xué)習(xí)的相關(guān)教材，河海大學(xué)新能源系的教師自編教材供學(xué)生上課使用，在風(fēng)能與動力工程專業(yè)的“風(fēng)力機(jī)組控制技術(shù)”專業(yè)課程建設(shè)上邁出了關(guān)鍵的一步。

一、“風(fēng)力機(jī)組控制技術(shù)”的主要內(nèi)容

教材是能夠全面系統(tǒng)地反映“風(fēng)力機(jī)組控制技術(shù)”課程內(nèi)容的主要教學(xué)文件，是溝通教師與學(xué)生之間的橋梁，是教師開展教學(xué)的主要依據(jù)，也是學(xué)生獲取知識的主要途徑。在學(xué)校和學(xué)院各級領(lǐng)導(dǎo)的大力支持下，我們從2005年9月開始了編寫《風(fēng)力機(jī)組控制技術(shù)》專業(yè)教材的調(diào)研工作，分別走訪了華北電力大學(xué)、浙江大學(xué)等院校，如東新能源局、如東風(fēng)力發(fā)電場、北京電力勘測設(shè)計院、福建電力勘測設(shè)計院、上海電力勘測設(shè)計院、華東電力勘測設(shè)計院和多家風(fēng)力機(jī)制造廠，專門派人參加每年度的專業(yè)調(diào)整研討年會，對開設(shè)“風(fēng)力機(jī)組控制技術(shù)”專業(yè)課程的內(nèi)容進(jìn)行反復(fù)論證，多方推敲，最終于2007年討論并制定出編寫大綱。全書內(nèi)容在2010年1月完成，現(xiàn)已由中國水利水電出版社正式出版，共26萬字。

《風(fēng)力機(jī)組控制技術(shù)》一書共分十一章：第一章緒論，對風(fēng)力發(fā)電以及風(fēng)力機(jī)組控制系統(tǒng)的發(fā)展概況作了簡單的介紹；第二章介紹了風(fēng)力機(jī)的基本理論，包括風(fēng)力機(jī)的空氣動力學(xué)基礎(chǔ)及槳葉受力分析；第三章介紹了風(fēng)力機(jī)組控制系統(tǒng)的組成、基本工作原理、基本控制要求以及風(fēng)力機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展趨勢；第四章介紹了定槳距、變槳距、變速風(fēng)力機(jī)組控制系統(tǒng)各自的特點以及基本控制策略；第五章著重介紹了偏航系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、工作原理及偏航系統(tǒng)的技術(shù)要求及維護(hù)；第六章介紹了風(fēng)力機(jī)組液壓與制動系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)及工作原理、電動變槳距系統(tǒng)的基本工作原理；第七章介紹了變速恒頻風(fēng)力發(fā)電技術(shù)、交流勵磁雙饋發(fā)電機(jī)的矢量控制技術(shù)以及直驅(qū)式永磁同步風(fēng)力發(fā)電技術(shù)；第八章介紹了風(fēng)力機(jī)組的并網(wǎng)控制技術(shù)、雙PWM變頻器原理以及低壓穿越技術(shù)；第九章介紹了風(fēng)力機(jī)組的監(jiān)控系統(tǒng)、風(fēng)力機(jī)組的噪聲控制技術(shù)以及海上風(fēng)力發(fā)電技術(shù)；第十章主要介紹了風(fēng)力發(fā)電存在的問題、風(fēng)力機(jī)組常見故障、風(fēng)力機(jī)組控制系統(tǒng)故障診斷技術(shù)以及風(fēng)力機(jī)組的運行與維護(hù)；第十一章介紹了模糊控制理論在風(fēng)力機(jī)組控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，其中包括風(fēng)力機(jī)組模糊控制器設(shè)計、基于T-S模糊模型的風(fēng)力機(jī)組穩(wěn)定性分析。

二、《風(fēng)力機(jī)組控制技術(shù)》的編寫和體會

1.根據(jù)課程基本要求，創(chuàng)建合理教材體系

在高等學(xué)校，教材編寫是提高教學(xué)質(zhì)量、教育質(zhì)量的根本性戰(zhàn)略措施。教材編寫應(yīng)遵循本專業(yè)全套教材整體優(yōu)化要求。強(qiáng)調(diào)“三基”，即：基本理論、基本知識、基本技能。取材合適，內(nèi)容闡述循序漸進(jìn)，使學(xué)生能夠掌握?！讹L(fēng)力機(jī)組控制技術(shù)》一書的內(nèi)容應(yīng)與風(fēng)能與動力工程專業(yè)內(nèi)《風(fēng)力機(jī)》、《空氣動力學(xué)》、《風(fēng)電場規(guī)劃與設(shè)計》、《風(fēng)力機(jī)建模與仿真》等課程教材內(nèi)容承前啟后、緊密聯(lián)系，既要避免與相關(guān)專業(yè)課程內(nèi)容重復(fù)，又要防止課程體系中重要內(nèi)容的疏漏，充分體現(xiàn)課程的科學(xué)性、思想性、前瞻性、啟發(fā)性，使整套教材成為體現(xiàn)風(fēng)能與動力工程專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的有機(jī)整體。

考慮到風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù)發(fā)展十分迅速，教材應(yīng)反映風(fēng)力發(fā)電技術(shù)發(fā)展的最新成果，不斷以成熟的新知識、新技術(shù)、新理論和新方法替代陳舊和過時的內(nèi)容。

2.優(yōu)化課程教材內(nèi)容，注重教材先進(jìn)實用

在編寫《風(fēng)力機(jī)組控制技術(shù)》時，充分考慮了以下幾個方面：

（1）基礎(chǔ)性。風(fēng)能與動力工程專業(yè)是一個嶄新的專業(yè)，相應(yīng)的專業(yè)課程教材體系還有待完善，風(fēng)力機(jī)組控制技術(shù)方面的參考教材還很少，所以在編寫《風(fēng)力機(jī)組控制技術(shù)》教材時應(yīng)注意教材基本內(nèi)容要合理、由淺入深、重點突出，并經(jīng)過有教學(xué)經(jīng)驗的老教師及專家嚴(yán)格把關(guān)。

（2）實用性。風(fēng)力發(fā)電技術(shù)是多學(xué)科相融合的交叉學(xué)科，近年來，隨著風(fēng)電技術(shù)的飛速發(fā)展，需要大量能夠從事風(fēng)力發(fā)電方面的綜合型高級人才，既要具有扎實的理論基礎(chǔ)又要具有較強(qiáng)的動手及創(chuàng)新能力。編寫《風(fēng)力機(jī)組控制技術(shù)》教材時，在注重基礎(chǔ)內(nèi)容結(jié)構(gòu)的同時，也著重介紹了風(fēng)力發(fā)電的新技術(shù)和新方法，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

（3）先進(jìn)性。在編寫教材時還增加了一部分內(nèi)容——現(xiàn)代控制理論在風(fēng)力機(jī)組控制技術(shù)中的應(yīng)用，使學(xué)生及時了解先進(jìn)的風(fēng)力機(jī)組控制技術(shù)。

3.精心編寫教材，實現(xiàn)易學(xué)易懂

當(dāng)《風(fēng)力機(jī)組控制技術(shù)》教材的體系結(jié)構(gòu)、教材內(nèi)容選定后，還要進(jìn)行精心的組織編寫。力求概念準(zhǔn)確、表述清楚，公式推導(dǎo)過程詳細(xì)。在內(nèi)容的處理上層次分明、簡明扼要、由淺入深、易學(xué)易懂。各類電氣符號與國標(biāo)符號統(tǒng)一，提高教材的編寫質(zhì)量，讓學(xué)生感到易學(xué)，并產(chǎn)生興趣。在教與學(xué)雙邊互動過程中，教材的地位與作用不可低估，它是課程建設(shè)的核心和關(guān)鍵，是學(xué)生了解掌握知識的主要途徑，是教師授課之本。教材是教學(xué)內(nèi)容和課程要求的進(jìn)一步展開與具體化，反映了課程的教育理念及方法。教材是教師參與教學(xué)活動的主要依據(jù)，是學(xué)生獲取專業(yè)知識、分析和解決實際工程問題能力的重要工具。為了應(yīng)對能源消耗的巨增和傳統(tǒng)能源的不足，目前研究發(fā)展替代能源、新能源及可再生能源已成為研究的熱點。風(fēng)能與動力工程專業(yè)是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)相關(guān)本科新專業(yè)之一。旨在加大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)力度，支持和鼓勵有條件的高等學(xué)校從本科教育入手，推進(jìn)教學(xué)內(nèi)容、課程體系、教學(xué)方法和管理體制與運行機(jī)制的改革和創(chuàng)新，積極培養(yǎng)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)相關(guān)專業(yè)的人才，滿足國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展對高素質(zhì)人才的迫切需求。專業(yè)相關(guān)教材的建設(shè)至關(guān)重要，它直接關(guān)系到培養(yǎng)優(yōu)秀合格人才和完整知識體系的構(gòu)建，關(guān)系到高等院校的新專業(yè)教學(xué)建設(shè)的成敗。新教材建設(shè)是一項復(fù)雜而繁瑣的工作，它受教學(xué)理念、教學(xué)條件、教學(xué)方法諸多因素的影響，要在實踐中不斷摸索前進(jìn)。

三、總結(jié)

“風(fēng)力機(jī)組控制技術(shù)”專業(yè)課程就像初生的嬰兒，他的健康成長需要多方面的共同努力。雖然教材已完稿，但一本好的教材是要經(jīng)過時間的檢驗，需要在實踐中不斷修改、完善。只有不斷摸索、不斷總結(jié)，加速教學(xué)內(nèi)容、課程體系、教學(xué)方法和管理體制與運行機(jī)制的改革和創(chuàng)新，依據(jù)科學(xué)合理的培養(yǎng)模式，積極培養(yǎng)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)相關(guān)專業(yè)的人才，滿足國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展對高素質(zhì)人才的迫切需求。

參考文獻(xiàn)：

[1]霍志紅，鄭源，左潞，等.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制技術(shù)[M].北京:中國水利水電出版社，2010.

[2]葉杭冶.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

[3]施鵬飛.從世界發(fā)展趨勢展望我國風(fēng)力發(fā)電前景[J].中國電力，2003，

36(9):54-62.

[4]王承煦，張源.風(fēng)力發(fā)電[M].北京:中國電力出版社，2002.

[5]Tony Burton，David Sharpe，Nick Jenkins. Wind Energy Handbook[M].John Wiley Sons Ltd，2005.

（責(zé)任編輯：王祝萍）