《光伏發(fā)電系統集成與設計》課程標準

1、光伏發(fā)電系統集成與設計課 程 標 準開課系部： 光電工程學院課程代碼： 0803005 課程負責人： 高吉榮 編制日期： 2016 年 1 月山東理工職業(yè)學院光伏發(fā)電系統集成與設計課程標準課程代碼：0803005課程名稱： 光伏發(fā)電系統集成與設計課程類別：專業(yè)核心課程 課程類型：理論課+實踐課課程學分：4計劃課時：64學時適用專業(yè)： 光伏發(fā)電技術及應用開課部門： 光電工程學院課程負責人： 高吉榮制 訂 人： 課程組制訂時間： 2016.1一、課程概述（一）課程性質光伏發(fā)電系統集成與設計課程是高職光伏發(fā)電技術及應用專業(yè)的核心課程，該課程理論實踐體系完備且是一門實用性很強的課程。本課程主要對太陽能

2、光伏發(fā)電系統進行了全面的介紹，從光伏發(fā)電系統規(guī)劃和設計崗位群出發(fā)，主要從光伏電站選址勘察、系統容量規(guī)劃與設計、儲能技術、離網關鍵器件選型、集中并網關鍵器件選型、防雷與接地設計、光伏電站監(jiān)控系統設計、光伏系統經濟性分析。通過本課程的學習使學生掌握光伏發(fā)電系統集成與設計等方面的理論知識和實踐技能，具備光伏發(fā)電系統從項目調研、工程設計到工程施工的知識和技能，為深入學習本專業(yè)后續(xù)課程打下堅實基礎，同時注重培養(yǎng)學生專業(yè)能力、方法能力和社會能力為學生畢業(yè)后在相關崗位的發(fā)展奠定堅實的基礎，為培養(yǎng)太陽能光伏系統行業(yè)人才提供可靠保證。（二）課程設計理念堅持“以服務為宗旨，以就業(yè)為導向”的原則，以培養(yǎng)學生綜合職業(yè)

3、能力為根本，與行業(yè)企業(yè)合作設計與開發(fā)，以崗位工作過程與工作內容確定教學內容，依托校內教學工廠“光伏并網電站”和“光伏日晷離網電站”，按先易后難，先單項后綜合的方式設計課程，全面實行理論與實踐緊密結合的一體化教學，充分調動學生的學習積極性，注重學生的創(chuàng)新能力、遷移能力與可持續(xù)發(fā)展能力的培養(yǎng)，高標準嚴格要求培養(yǎng)高素質技能人才。具體的設計理念如下：1.堅持“工學結合”本課程設計中改革傳統的以學科為標準的課程體系，依據工作崗位構建基于工作過程系統化的課程體系，將課程按工作崗位或工作過程進行分類組織，建立新的課程。將“工學結合”理念融入課程改革和建設中，實現教學過程與工作過程緊密結合，力求做到課程教學與

4、實際工作相統一，為學生走上工作崗位服務。2.堅持“校企合作”在課程建設中積極與企業(yè)展開合作，校企共建專業(yè)、共同開發(fā)課程、共建校外實訓基地、共享師資、共同展開技術研究與開發(fā)。在課程設計中，校企雙方共同確定課程教學目標，從實際工作出發(fā)歸納典型工作任務，設置學習情境。3.堅持“以職業(yè)能力培養(yǎng)為重點”課程教學的目的是培養(yǎng)高素質技能人才，在課程設計中重點培養(yǎng)學生的綜合職業(yè)能力（專業(yè)能力、方法能力、社會能力）。一是按照職業(yè)能力的要求，將理論知識學習、動手實踐能力的培養(yǎng)貫穿于教學任務中，讓學生在學中做、在做中學。二是從學生實際出發(fā)考慮學生的身心發(fā)展特點，科學選擇教學媒介，根據教學內容靈活運用合理的教學方法，

5、充分調動學生學習的積極性，因材施教，為學生終生學習奠定基礎。三是培養(yǎng)良好的職業(yè)道德和吃苦耐勞的精神，具備良好的溝通協調能力。（三）課程設計思路根據學生的學習特點和認知規(guī)律，緊緊圍繞太陽能光伏發(fā)電系統的職業(yè)崗位實際需要，組織人員進行課程調研，得出本課程對學生知識、能力、素養(yǎng)的要求，以校內的教學工廠“光伏并網電站”和“光伏日晷離網電站”兩個真實項目為載體，按照光伏發(fā)電流程所需各環(huán)節(jié)，在系統的各環(huán)節(jié)中引入光伏系統理論基礎知識和實驗實訓任務，實現各部分知識有機融合，培養(yǎng)學生對光伏發(fā)電系統的整體認知能力。從光伏發(fā)電系統工作原理與光伏發(fā)電系統組成的典型工作任務中進行學習情境設計。按照太陽能光伏發(fā)電系統集成

6、與設計的步驟進行課程設計主要分為項目調研、工程設計、工程施工。本門課程建議學時64。二、課程目標（一）知識目標1.掌握離網光伏發(fā)電系統及并網光伏發(fā)電系統組成結構；2.掌握太陽能電池特性、方陣組合容量計算方法；3.掌握光伏用蓄電池特性及蓄電池容量計算方法；4.掌握光伏控制器、逆變器功能、選取方法；5.掌握離網、并網光伏發(fā)電系統整體容量設計方法。6.掌握光伏匯流箱、直流配電柜、交流配電柜的結構組成、功能及選取方法。（二）能力目標1.能根據工作任務的需要使用各種信息媒體，獨立收集資料；2. 能進行光伏組件、方陣容量設計，能進行蓄電池容量設計； 3. 能熟練完成典型光伏控制器電路、逆變電路設計；4.

7、能進行光伏發(fā)電系統集成設計；5. 能獨立完成離網光伏發(fā)電系統的集成與設計；6. 能獨立完成并網光伏電站系統結構集成與設計；7.能獨立完成光伏發(fā)電系統的學習報告。（三）素質目標1. 方法能力學習方法、邏輯思維能力、分析能力、創(chuàng)造能力、解決問題策略、制定工作計劃、獲取信息、判斷能力、運用理論知識能力、記憶能力2. 社會能力團隊工作、容忍、批評能力、交流能力、組織能力、協調能力、紀律性、環(huán)境保護。三、課程內容組織與學時安排（注釋：課程內容組織與學時安排可以是項目、任務，也可以是學習情境、子情境等，據具體課程開發(fā)設計路徑而定。）表3.1 光伏發(fā)電系統集成與設計教學內容及學時分配表序號教學項目工作任務培

8、養(yǎng)目標教學內容學時建議教學方法建議1項目一：太陽能光伏發(fā)電系統認識與集成任務一：光伏發(fā)電系統認識知識目標：1.了解我國光伏產業(yè)現狀和面臨的問題；2.掌握光伏發(fā)電系統結構組成、各組成部件功能和特點。能力目標：1.能認識光伏發(fā)電系統結構；2.能實際組裝一個光伏發(fā)電系統教學內容：1. 光伏產業(yè)現狀和面臨的問題2. 光伏發(fā)電系統結構組成、各組成部件功能和特點21多媒體演示教學；2.引導啟發(fā)式教學； 3分組討論式教學；4.案例說明式教學。任務二：離網光伏發(fā)電系統結構認識知識目標：1.掌握離網光伏發(fā)電系統結構和類型；能力目標：1.能分析離網光伏發(fā)電系統類型及使用場合；2.能認識不同離網光伏發(fā)電系統的結構。

9、教學內容：1.離網光伏發(fā)電系統結構和類型21多媒體演示教學；2.引導啟發(fā)式教學； 3分組討論式教學；4.案例說明式教學。任務三：并網光伏發(fā)電系統結構認識知識目標：1.掌握并網光伏發(fā)電系統結構和類型；能力目標：1. 能分析并網光伏發(fā)電系統類型及使用場合；2. 能認識不同并網光伏發(fā)電系統的結構。教學內容：1. 太陽能的特點2. 太陽能的利用技術3. 太陽能光伏技術的發(fā)展及前景21多媒體演示教學；2.引導啟發(fā)式教學； 3分組討論式教學；4.案例說明式教學。2項目二：光伏電池組件及方陣設計與集成任務一：光伏電池發(fā)電特性認識知識目標：1.掌握光生伏打效應；2.晶體電池和非晶硅電池發(fā)電特性；3.太陽能電池

10、的效率；能力目標：能分析單體電池發(fā)電特性；能描述光伏電池特性參數；3. 能分析太陽能電池串、并聯特性。教學內容：1. 光生伏打效應2. 晶體電池和非晶硅電池發(fā)電特性3. 太陽能電池串、并聯特性21多媒體演示教學；2.引導啟發(fā)式教學； 3分組討論式教學；4.案例說明式教學。任務二：光伏組件電特性分析 知識目標：1.電池組件參數及“熱斑效應”；2.掌握電池組件參數和組件選擇能力目標：1.能分析熱斑效益產生原因及熱斑效應的解決方法；2.能認識電池組件參數和組件選擇。教學內容：1. 電池組件參數及“熱斑效應”2. 電池組件參數和組件選擇；21多媒體演示教學；2. 現場教學；3. 引導啟發(fā)式教學； 4分

11、組討論式教學；5. 案例說明式教學。任務三：光伏方陣的容量設計知識目標：1.掌握自動跟蹤技術；2.掌握一般光伏方陣容量設計方法；能力目標：1. 能分析一般光伏方陣容量設計方法；2. 能分析光伏方陣最大太陽資源獲取方法；3. 能分析不同自動跟蹤光伏方陣的太陽資源獲取。教學內容：1. 光伏方陣容量設計方法2. 光伏方陣最大太陽資源獲取方法21多媒體演示教學；2. 現場教學；3. 引導啟發(fā)式教學； 4分組討論式教學；5. 案例說明式教學。任務四：光伏方陣位置設計知識目標：1.掌握光伏方陣安裝方式及傾斜角設計能力目標：1. 能從實際工程電池組件傾斜角角度出發(fā)，設計電池組件最佳傾斜角，并測試分析；2.

12、能從實際工程中電池組件最佳傾斜角設計；3. 能驗證電池組件最佳傾斜角下的電池發(fā)電量最大。教學內容：1. 光伏方陣安裝方式及傾斜角設計41多媒體演示教學；2.引導啟發(fā)式教學； 3分組討論式教學；4.案例說明式教學。3項目三：光伏儲能設備認識及設計任務一：蓄電池認識知識目標：1.了解鉛酸蓄電池種類和功能。2.掌握鉛酸蓄電池的工作原理。3.掌握鉛酸蓄電池的主要技術參數。4.鉛酸蓄電池型號識別。能力目標：1. 能分析不同類型蓄電池特性；2.能從蓄電池型號選擇蓄電池；3.能正確使用蓄電池。教學內容：1.鉛酸蓄電池種類和功能2.鉛酸蓄電池的工作原理3.鉛酸蓄電池的主要技術參數4.鉛酸蓄電池型號識別41多媒

13、體演示教學；2.引導啟發(fā)式教學； 3分組討論式教學；4.案例說明式教學。任務二：蓄電池的選擇、容量設計及應用知識目標：1.了解堿性蓄電池；2.掌握密封型鉛酸蓄電池；3.確定蓄電池容量的主要因素；4.掌握光伏電站蓄電池容量的計算方法。能力目標：1. 能對太陽能用蓄電池類型的選擇；2.能對蓄電池容量進行計算。教學內容：1. 鉛酸蓄電池2. 確定蓄電池容量的主要因素3. 光伏電站蓄電池容量的計算方法46項目四：光伏發(fā)電系統的容量設計任務一：光伏發(fā)電系統的容量設計知識目標：1.掌握光伏發(fā)電系統容量設計步驟；2.掌握光伏發(fā)電系統組件容量設計；3.掌握蓄電池容量設計方法；4.掌握電池組件放置方法。能力目標

14、：1.能掌握光伏發(fā)電系統容量設計步驟；2.能進行電池組件、蓄電池容量設計；3.能最佳放置光伏組件方位。教學內容：1. 光伏發(fā)電系統容量設計步驟2. 光伏發(fā)電系統組件容量設計3. 握蓄電池容量設計81多媒體演示教學；2.引導啟發(fā)式教學； 3分組討論式教學；4.案例說明式教學。4項目五：光伏控制器的認識與設計任務一：認識光伏控制器知識目標：1.掌握光伏控制器功能；2.掌握光伏控制器性能特點；3.掌握光伏控制器的主要技術參數。4.光伏控制器結構特點。能力目標：1.能正確使用常用離網光伏控制器；2.能分析光伏控制器功能；3.能分析光伏控制器一般結構。教學內容：1.光伏控制器功能2.光伏控制器的主要技術

15、參數3.光伏控制器結構特點21多媒體演示教學；2.引導啟發(fā)式教學； 3分組討論式教學；4.案例說明式教學。任務二：光伏控制器分類及控制原理知識目標：1.掌握控制器電路結構和工作原理。能力目標：1.能針對特定環(huán)境選擇合適的控制器種類；2.能分析各類控制器功能和特點。教學內容：1. 控制器電路結構和工作原理2. 各類控制器功能和特點41多媒體演示教學；2. 實物教學；3引導啟發(fā)式教學； 4分組討論式教學；5. 案例說明式教學。任務三：典型光伏控制電路分析、制作和使用知識目標：1.掌握光伏控制器的使用。能力目標：1.能選擇合適的離網典型控制器；2.能正確連接和使用控制器；3.能正確維護和檢測控制器。

16、教學內容：1. 正確連接和使用控制器2. 正確維護和檢測控制器21多媒體演示教學；2. 現場教學；3. 引導啟發(fā)式教學； 4分組討論式教學；5. 案例說明式教學。5項目六：光伏逆變器的認識與設計任務一：認識光伏逆變器知識目標：1.掌握離網逆變器的主要特點；2.掌握并網型逆變器主要性能特點；3掌握光伏逆變器的主要技術參數。能力目標：1.能認識逆變器功能；2.能使用正確使用離網、并網逆變器。教學內容：1. 離網逆變器的主要特點2. 并網型逆變器主要性能特點3. 光伏逆變器的主要技術參數21多媒體演示教學；2.引導啟發(fā)式教學； 3分組討論式教學；4.案例說明式教學。任務二：光伏逆變器電路的實現知識目

17、標：1掌握光伏逆變器的分類及功能指標。1. 能力目標：1. 能分析逆變器工作原理；2.能制作簡單低功率逆變電路。教學內容：1. 逆變器工作原理2. 光伏逆變器的分類及功能指標41多媒體演示教學；2.引導啟發(fā)式教學； 3分組討論式教學；4.案例說明式教學。任務三：逆變器電路配置知識目標：1.掌握典型光伏逆變器的工作原理2.掌握光伏逆變器的配置能力目標：1.能認識逆變器參數；2.能配置逆變器；3.能進行逆變器串并聯；4.能制作簡單低功率逆變電路。教學內容：1. 光伏逆變器的工作原理2. 光伏逆變器的配置3. 逆變器串并聯41多媒體演示教學；2. 現場教學；3. 引導啟發(fā)式教學； 4分組討論式教學；

18、5. 案例說明式教學。7項目七：太陽能光伏系統整體配置與相關設計任務一：離網光伏發(fā)電系統配置與裝置知識目標：1.了解太陽能資源；2.掌握組件容量計算；3.掌握蓄電池容量計算方法。能力目標：1.能進行典型光伏發(fā)電系統的集成；2.能工具配置要求，組裝簡單離網光伏發(fā)電系統系統。教學內容：1. 行典型光伏發(fā)電系統的集成2. 組裝簡單離網光伏發(fā)電系統系統41多媒體演示教學；2.引導啟發(fā)式教學； 3分組討論式教學；4.案例說明式教學。任務二：配電側并網光伏電站設計知識目標：1.掌握BIPV及PAPV系統結構特點；2.掌握光伏發(fā)電系統配置的整體要求；3.掌握光伏發(fā)電系統設備、部件的選配和選型；4.掌握太陽能

19、光伏組件支架設計能力目標：1.能區(qū)分BIPV及PAPV系統；2.能分析BIPV系統結構；3.能分析與設計BIPV容量；4.能對BIPV電池組件進行測量；5.能使用BIPV電池組件；教學內容：1. BIPV及PAPV系統結構特點2. 光伏發(fā)電系統配置的整體要求3. 光伏發(fā)電系統設備、部件的選配和選型61多媒體演示教學；2.引導啟發(fā)式教學； 3分組討論式教學；4.案例說明式教學。任務三：其他電氣設備的結構設計知識目標：能力目標：1.能正確使用匯流箱；2.能正確使用直流配電柜；3.能正確選擇和使用交流配電柜；4.能正確選擇和使用防雷設備。教學內容：1. 匯流箱/直流配電柜2. 選擇和使用交流配電柜3

20、. 防雷設備41多媒體演示教學；2.引導啟發(fā)式教學； 3分組討論式教學；4.案例說明式教學。任務四：光伏發(fā)電供配電系統設計知識目標：1.掌握直流接線箱、交流配電柜、防雷接地的使用能力目標：1.能進行光伏發(fā)電系統中直流接線箱、交流配電柜、防雷接地等部件的設計教學內容：直流接線箱、交流配電柜、防雷接地21現場教學；2. 引導啟發(fā)式教學； 3分組討論式教學；4. 案例說明式教學。合計64四、課程實施要求（一）教材編寫與選用選用教材：光伏發(fā)電系統集成與設計主要教學參考書：2趙爭鳴.太陽能光伏發(fā)電及其應用,科學出版社，20073. 王東.太陽能光伏發(fā)電技術與系統集成,化學工業(yè)出版社，2011（二）硬件條

21、件地點訓練內容操作設備2.5MW屋頂光伏并網發(fā)電實訓室電站的運行，后期的故障檢測、排除、系統改進；光伏發(fā)電、光伏材料、電氣自動化等專業(yè)的光伏類課程實訓教學和研發(fā)任務。太陽能光伏并網電站設施、設備、檢測系統設備等綜合系統一套。光伏日晷離網發(fā)電實訓室追日系統的離網運行控制實訓；光伏發(fā)電、電氣自動化等專業(yè)的光伏類課程實訓教學和研發(fā)任務。太陽能離網發(fā)電系統控制器、逆變器、執(zhí)行控制器等設備一套。電工電子實訓室電工電子技術等實訓教學任務。電工電子實訓裝置4臺套?？删幊绦蚩刂葡到y實訓室S7-300技術應用、單片機控制技術應用等實訓教學任務，可編程序控制系統設計師培訓。集S7-200、單片機、微機接口等綜合實

22、訓的智能平臺8臺套。高仿真實訓室Proteus虛擬仿真、維修電工技能訓練仿真、光伏系統設計等仿真實訓教學任務及職業(yè)資格培訓任務。裝有Proteus、維修電工虛擬實訓室軟件、Matlab軟件、光伏系統設計、高配置微機等主要功能軟件的電腦仿真系統光伏發(fā)電系統應用實訓室光伏發(fā)電、電氣自動化、應用電子等專業(yè)的課程實訓教學和研發(fā)任務。光伏發(fā)電系統實驗臺光伏產品展示教學實訓室太陽能電池片生產原理與工藝生產演示實驗、太陽能電池原料生產原理與工藝實驗、小型化太陽能發(fā)電系統應用示例實驗等。太陽能電池片32片；PEV膜1張；焊條2根；太陽能電池手電筒18個；太陽能充電器16套。大學生創(chuàng)新工作室學生創(chuàng)新設計、項目開

23、發(fā)和實訓，可開展職業(yè)院校技能大賽、大學生電子設計大賽等培訓和職業(yè)資格培訓與鑒定。自主創(chuàng)新實驗室一間,形成一定規(guī)模的元件庫。（三）師資條件（1）主講教師要求是本科以上學歷、雙師型教師，具有扎實的光伏理論知識，具有較為豐富的實踐經驗，具有以工作過程為導向的課程設計能力及課堂組織、管理和監(jiān)控能力，具有較強的溝通能力和團隊協作能力。 （2）指導教師要求是大專以上學歷，太陽能行業(yè)中級工以上水平，具有較好的理論知識、較好的語言表達能力和較好的團隊協作能力。 （3）企業(yè)兼職教師要求是既有一定的理論知識、太陽能企業(yè)的技術骨干，較好的語言表達能力和較好的團隊協作能力。 （四）教學方法與手段1.教學方法根據基于行動為導向的崗位技能訓練的要求，本門課程主要采取任務驅動、項目為導向、課堂與實踐一體化的教學模式。根據學習情境和教學對象，采用討論啟發(fā)、提問啟發(fā)、案例啟發(fā)等啟發(fā)式引導學生學習。這樣讓學生從故障實踐中發(fā)現問題，提出解決問題的方法，從而獲得實際的應用能力。3.教學手段（1）以具體的實際項目作為學生學習的載體，邊做邊學，做學統一，學生在完成實際項目的同時，學生通過自己或教師