物理學(xué)綜合課題：21世紀(jì)新能源技術(shù)-高中組

物理/能源工程

項(xiàng)目背景

能源問題是各國發(fā)展的咽喉。“煤、石油、天然氣”等傳統(tǒng)化石能源消費(fèi)主體帶來的能源安全和環(huán)境問題日益突出，能源轉(zhuǎn)型勢在必行。清潔能源的供應(yīng)可以保證一國經(jīng)濟(jì)持續(xù)和穩(wěn)定地發(fā)展。以“低碳化、無碳化”理念為核心的新一輪能源革命在全球范圍內(nèi)蓬勃興起。世界能源發(fā)展正在由高碳能源時(shí)代進(jìn)入低碳能源時(shí)代，由化石能源時(shí)代進(jìn)入可再生能源時(shí)代。發(fā)展可再生能源是保障能源安全，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)，應(yīng)對氣候變化的重要途徑，是各國政府、學(xué)界和行業(yè)各領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)。世界能源開發(fā)現(xiàn)狀和前景如何？能源領(lǐng)域前沿技術(shù)有哪些？如何運(yùn)用能源理論解決實(shí)際能源問題？這些問題，將在項(xiàng)目中一一得到解答。

項(xiàng)目介紹

項(xiàng)目內(nèi)容包括電廠與電網(wǎng)、建筑和交通行業(yè)中的能源利用、可再生能源和未來技術(shù)、離岸風(fēng)和氫能經(jīng)濟(jì)、地?zé)嵯到y(tǒng)、智能電網(wǎng)、清潔碳基燃料、能源技術(shù)革新、可再生能源政策、未來城市設(shè)計(jì)等。學(xué)生在項(xiàng)目結(jié)束時(shí)提交項(xiàng)目報(bào)告，進(jìn)行成果展示。

個(gè)性化研究課題參考：

新能源風(fēng)電發(fā)展預(yù)測與評價(jià)模型研究

高比例可再生能源電力系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展挑戰(zhàn)

碳中和背景下氫能利用關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展現(xiàn)狀

適合人群

高中生

AP、IB、A-Level物理方向，或者希望修讀應(yīng)用物理、應(yīng)用化學(xué)、電氣工程、能源工程、環(huán)境工程、建筑工程、材料工程等專業(yè)的學(xué)生，或者對可持續(xù)發(fā)展，核能、風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能等新能源開發(fā)和利用，油氣勘探，環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域以及熱能與動力工程專業(yè)感興趣的學(xué)生；學(xué)生需要具備物理基礎(chǔ)

導(dǎo)師介紹

耶魯大學(xué)終身正教授

Daniel 導(dǎo)師現(xiàn)任耶魯大學(xué)物理與電子工程、應(yīng)用物理終身正教授，應(yīng)用物理系本科負(fù)責(zé)人（Director of Undergraduate Studies）和 研究生錄取委員會成員（Graduate Admissions Committee）。榮獲電氣和電子工程師協(xié)會（IEEE；世界規(guī)模最大的非營利性專業(yè)技術(shù)學(xué)會）終身成就獎、IBM全球杰出學(xué)者獎（IBM Faculty Awards）以及兩項(xiàng)美國航空航天局(NASA)發(fā)明獎，持有美國物理學(xué)會（APS）席位，在耶魯大學(xué)開設(shè)博士、碩士和本科項(xiàng)目，講授“能源、技術(shù)與社會”等課程。導(dǎo)師的研究興趣為納米系統(tǒng)、超導(dǎo)電性、量子噪聲和超靈敏光子探測器。

任職學(xué)校

耶魯大學(xué)（Yale University）始建于1701年，是聞名世界的私立研究型大學(xué)，常青藤盟校之一，美國第三古老的高等教育學(xué)府，也是美國大學(xué)協(xié)會（AAU；研究型大學(xué)聯(lián)盟，會員門檻極高，被許多機(jī)構(gòu)視為衡量大學(xué)學(xué)術(shù)研究和品質(zhì)的基準(zhǔn)）14個(gè)創(chuàng)始院校之一。耶魯大學(xué)長期以來蟬聯(lián)泰晤士高等教育THE最具聲望大學(xué)前十名，在2020年U.S.News美國大學(xué)排名位列第3。

項(xiàng)目大綱

能源生產(chǎn)：當(dāng)前電廠與發(fā)電、能源分配和電網(wǎng)能源利用 Energy production. Current power plants and electric generation; distribution and grid utilization of energy.

能源利用：建筑與交通行業(yè)中的能源利用、最新能源技術(shù)（電動汽車、磁懸浮列車等）Energy use. Building and transportation use; new near-term technologies, including battery and hydrogen electric cars, and magnetic levitation trains.

可再生能源與未來技術(shù)：離岸風(fēng)與氫經(jīng)濟(jì)、地?zé)嵯到y(tǒng)、智能電網(wǎng) Renewable, future technologies. Off-shore wind, and hydrogen economy; geothermal systems; intelligent electrical grid.

化石燃料引發(fā)的能源技術(shù)革新：地球工程和建筑設(shè)計(jì)如何最大程度降低環(huán)境影響，如何利用可再生能源生產(chǎn)清潔碳基燃料 Technology advances with fossil fuels. Geo-engineering and building design to minimize climate impacts; production of carbon-based fuels from renewable sources.

可再生能源與減少能源損耗相關(guān)政策：未來城市設(shè)計(jì)，中國、美國、歐洲能源發(fā)展模式比較 Policies to promote energy reduction, adoption of renewable. Design of new, future cities; comparisons between the models of China, USA, and Europe.

項(xiàng)目回顧與成果展示 Program Review and Presentation

論文輔導(dǎo) Project Deliverables Tutoring

時(shí)間安排與收獲

7周在線小組科研學(xué)習(xí)+5周論文輔導(dǎo)學(xué)習(xí) 共125課時(shí)

學(xué)術(shù)報(bào)告

優(yōu)秀學(xué)員獲主導(dǎo)師Reference Letter

EI/CPCI/Scopus/ProQuest/Crossref/EBSCO或同等級別索引國際會議全文投遞與發(fā)表（可用于申請）

結(jié)業(yè)證書

成績單

全球最大教育評估認(rèn)證組織Cognia（原AdvanceED）及 College Board權(quán)威認(rèn)證高中學(xué)分