《光伏发电系统集成与设计》课程整体设计.docx
《《光伏发电系统集成与设计》课程整体设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《光伏发电系统集成与设计》课程整体设计.docx（34页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
《光伏发电系统集成与设计》课程整体设计
《光伏发电系统集成与设计》课程整体教学设计
一、管理信息
课程名称：
《光伏发电系统集成与设计》制定时间：
2011.03.16
课程代码：
12317035所属部门：
信息工程学院
制定人：
批准人：
二、基本信息
学分：
5 课程类型：
专业核心课
学时：
80 先修课程：
《电工基础》、《光伏电子技术》
授课对象：
光伏应用技术专业后续课程：
《光伏发电系统施工与维护》、《智能光伏产品系统集成》
三、课程设计
1．课程目标设计
（1）能力目标
总体能力目标
引入校企合作企业光伏电站、光伏集成系统案例，通过对《光伏发电系统集成与设计》中的典型离网光伏发电系统集成与实施及并网光伏发电系统集成的学习，使能熟练掌握光伏发电系统集成设计的一般过程，掌握典型离网光伏发电的设计与实施，掌握光伏发电系统中的太阳能电池方阵、典型太阳能控制器、蓄电池容量的设计方法及太阳能逆变器配置方法，掌握利用计算机仿真技术实现光伏电站可行性分析技术，掌握各类光伏项目申报流程。
单项专业能力培养目标
序号
单项能力目标
1
能独立完成离网光伏发电系统的集成与设计
2
能熟练完成典型离网光伏发电系统的组装
3
能正确完成光伏电池方阵设计
4
能正确完成光伏发电系统的蓄电池容量设计
5
能熟练完成典型光伏控制器电路设计与制作
6
能独立完成并网光伏电站系统结构设计
7
能熟练使用RETscreen完成光伏发电系统设计的可行性分析
*8
能熟练使用光伏发电系统组装与测量工具
*9
能解读光伏发电项目文件，完成光伏发电项目的申报工作
*10
能独立完成光伏发电项目方案申报方案设计
（2）知识目标
①掌握离网光伏发电系统及并网光伏发电系统组成结构；
②掌握太阳能资源的组成及获取方法；
③掌握太阳能电池特性、方阵组合容量计算方法；
掌握光伏用蓄电池特性及蓄电池容量计算方法；
掌握光伏控制器功能、选取方法及典型控制器制作；
掌握离网、并网光伏发电系统整体容量设计方法。
掌握光伏汇流箱、直流配电柜、交流配电柜的结构组成、功能及选取方法；
掌握光伏电站防雷接地方法；
掌握RETscreen功能及操作方法。
（3）方法能力
学习方法、逻辑思维能力、分析能力、创造能力、解决问题策略、制定工作计划、获取信息、判断能力、运用理论知识能力、记忆能力。
（4）社会能力
团队工作、容忍、批评能力、交流能力、组织能力、协调能力、纪律性、环境保护。
2．课程内容设计（图形结构）
3．能力训练项目设计
模块
名称
能力训练项目名称
拟实现的能力目标
相关支撑知识
训练方式手段及步骤
结果
光伏发电系统认识
1
光伏发电系统认识
认识光伏发电系统结构；
能实际组装简单光伏发电系统；
能认识离网光伏发电系统各部件主要功能；
万用表的使用；
组装工具的使用；
光伏电池使用。
多媒体演示、边讲边练、成果展示与点评
光伏小车可靠运行
2
离网光伏发电系统结构认识
能分析离网光伏发电系统类型及使用场合；
能认识不同离网光伏发电系统的结构；
离网光伏发电系种类
多媒体演示、成果展示与点评
绘制离网光伏发电系统结构
3
并网光伏发电系统结构认识
能分析并网光伏发电系统类型及使用场合；
能认识不同并网光伏发电系统的结构；
并网光伏发电系种类
多媒体演示、成果展示与点评
绘制并网光伏发电系统结构
4
光伏发电应用主要方式及特点
能分析光伏发电应用主要方式；
能解析我国光伏发电发展方向；
能分析给类光伏发电类型特点；
光伏发电应用种类；我国光伏发电方向；
多媒体演示、成果展示与点评
分析浙江省光伏发电目标
太阳能资源认识
5
太阳资源认识
能分析我国区域太阳资源分布情况；
能用不同表示形式表示太阳资源；
太阳能资源组成
多媒体演示、成果展示与点评
分析我国及浙江省太阳能资源情况
6
太阳能资源对光伏发电的影响
能正确设计电路，测量电路；
能正确分析辐射量对光伏发电的影响；
太阳能辐射量对光伏发电的影响。
多媒体演示、成果展示与点评
辐射量对光伏发电曲线图
7
太阳能资源测量
能使用太阳能辐射表测试太阳能能资源；
能使用观测系统测量太阳能资源；
总辐射表的使用方法和不同辐射参数的测量
多媒体演示、边讲边练、成果展示与点评、行动导向
测量总辐射量
8
光伏电池方阵最佳太阳能资源获取
能获取太阳能电池方阵面最大辐射量；
能设计最佳光伏组件位置；
光伏电池发电效率；光生伏打效益；
多媒体演示、边讲边练、成果展示与点评
太阳能资源获取最佳性
光伏电池组件及方阵容量设计
9
光伏单体电池发电特性认识
能分析单体电池发电特性；
能描述太阳能电池特性参数；
能分析太阳能电池串、并联特性；
能有效分析
光生伏打效应、电工常识、电池生产技术；
多媒体演示、成果展示与点评、行动导向
绘制单体电池输出特性
10
光伏组件电特性分析
能认识电池组件参数和组件选择；
能分析影响组件输出性能要所；
电池组件参数及“热斑效应”
多媒体演示、成果展示与点评、行动导向
组件输出影响要素
11
光伏方阵结构设计
能分析热斑效益产生原因及热斑效益的解决方法；
能安装特定要求设计组件方阵结构；
热斑效益、电子线路分析
多媒体演示、成果展示与点评、行动导向
组件结构布局与设计
12
光伏方阵容量设计
能分析一般光伏方阵容量设计方法；
能分析光伏方阵最大太阳资源获取方法；
能分析不同自动跟踪光伏方阵的太阳资源获取；
自动跟踪技术
多媒体演示、成果展示与点评、行动导向
方阵容量设计准确性
光伏储能设备认识及设计
13
铅酸蓄电池认识
能分析不同类型蓄电池特性；
能从蓄电池型号选择蓄电池；
能正确使用蓄电池；
蓄电池结构
多媒体演示、成果展示与点评
铅酸蓄电池型号认识
14
其他蓄电池认识
能正确使用碱性蓄电池、锂离子蓄电池、镍氢蓄电池；
能分析上述蓄电池特性；
碱性蓄电池、锂离子蓄电池、镍氢蓄电池
多媒体演示、成果展示与点评
蓄电池特性描述
15
蓄电池的选择及容量设计
能太阳能用蓄电池类型的选择；
能对蓄电池容量进行计算；
蓄电池容量计算方法和要求
多媒体演示、成果展示与点评、行动导向
离网系统蓄电池容量计算
16
超级电容器应用
能分析超级电容器特性；
能计算超级电容器容量；
能在光伏发电系统应用超级电容器；
超级电容器、电子线路分析
多媒体演示、成果展示与点评
超级电容器容量设计
光伏典型控制电路设计与制作
17
认识光伏控制器
能正确使用常用离网光伏控制器；
能分析光伏控制器功能；
能分析光伏控制器一般结构；
电子技术、电工基础
多媒体演示、边讲边练、成果展示与点评
光伏控制器的使用
18
光伏控制器分类及控制原理
能针对特定环境选择合适的控制器种类；
能分析各类控制器功能和特点；
电子技术、电工基础
多媒体演示、边讲边练、成果展示与点评、行动导向
离网系统控制器选择
19
典型光伏控制电路分析与制作
能分析BUCK电路及制作；
能分析BOOST电路及制作；
能分析与制作草坪灯控制电路；
能分析与制作非光控控制器电路；
电子技术、电工基础
多媒体演示、边讲边练、成果展示与点评、行动导向
电路制作与调试
20
典型控制器的使用
能选择合适的离网典型控制器；
能正确连接和使用控制器；
能正确维护和检测控制器；
控制器功能、电工基础
多媒体演示、边讲边练、成果展示与点评
典型控制器使用
21
光伏电池最大功率点跟踪方法
能分析光伏控制器实现最大功率的原理；
能分析定电压跟踪技术原理；
能分析不同最大功率实现方法特点；
最大功率技术
多媒体演示、边讲边练、成果展示与点评、行动导向
最大功率实现方法
光伏逆变器选型与配置
22
光伏逆变器认识
能认识逆变器功能；
能使用正确使用离网、并网逆变器；
多媒体演示、边讲边练、成果展示与点评
正确使用逆变器
23
逆变器电路实现
能分析逆变器工作原理；
能制作简单低功率逆变电路；
电子技术、电工基础
多媒体演示、边讲边练、成果展示与点评、行动导向
逆变电路设计与制作
24
逆变器配置
能认识逆变器参数；
能配置逆变器；
能进行逆变器的串并联；
逆变器工作原理、电子技术、电工基础
多媒体演示、边讲边练、成果展示与点评、行动导向
逆变器配置及级联
离网光伏发电系统集成与实施
25
离网光伏发电系统配置与装置
能进行光伏发电系统集成设计；
能对典型离网光伏发电系统进行配置与容量分析；
太阳能资源、最佳功率、容量计算
多媒体演示、成果展示与点评
光伏电站建设前期调研
26
离网光伏发电系统容量设计（考虑恶劣条件）
能进行光伏组件、方阵容量设计；
能进行蓄电池容量设计；
能进行以峰值日照时数、年辐射量、多路负载等参数计算光伏系统容量；
能分析光伏发电功率与带负载关系；
蓄电池、组件容量设计
多媒体演示、成果展示与点评
容量设计
并网光伏发电系统集成
27
配电侧并网光伏电站认识
能区分BIPV及PAPV系统；
能分析BIPV系统结构；
离网光伏电站
多媒体演示、成果展示与点评
BIPV认识
28
配电侧并网光伏发电系统设计
能分析与设计BIPV容量；
能对BIPV电池组件进行测量；
能使用BIPV电池组件；
容量设计步骤
多媒体演示、成果展示与点评
BIPV系统容量设计
29
其他电气设备的结构设计
能正确使用汇流箱；
能正确使用直流配电柜；
能正确选择和使用交流配电柜；
能正确选择和使用防雷设备；
电子技术、电工基础
多媒体演示、成果展示与点评、行动导向
电气设备的选择
基于软件的光伏电站可行性分析
30
RETScreen认识
能应用RETScreen对并网电站分析；
能正确下载和安装软件；
能正确完成基本条件设置；
光伏发电系统集成
多媒体演示、成果展示与点评、行动导向
软件安装和启用
31
RETScreen的使用
能使用RETScreen软件进行光伏电站可行性分析；
能完成财务、气象、排放量等报表的生成；
光伏发电系统集成
多媒体演示、成果展示与点评、行动导向
案例分析效果
*光伏电站建设项目申报
*32
金太阳能工程项目申报
能分析金太阳能工程项目申报文件，进行项目申报准备；
能制作项目申报书；
能完成项目申报；；
光伏系统容量设计
多媒体演示、成果展示与点评、行动导向
申报书质量
*33
光伏建筑一体化项目申报
能分析光伏建筑一体化申报文件，进行项目申报准备；
能制作项目申报书；
能完成项目申报。
光伏系统容量设计
多媒体演示、成果展示与点评、行动导向
申报书质量
4.进度表设计
序号
学时
教学目标和主要内容
单元标题
能力目标
非专业能力培养目标
知识目标
项目编号
1
2
太阳能光伏发电的应用（首课）
能正确使用太阳能电池，完成简单系统连接;
阅读、表达能力
万用表的使用；
组装工具的使用；
光伏电池使用。
1
2
2
离网光伏发电系统结构认识
能分析离网光伏发电系统类型及使用场合；
能认识不同离网光伏发电系统的结构；
阅读、表达能力
离网光伏发电系种类
2
3
2
并网光伏发电系统结构认识
能分析并网光伏发电系统类型及使用场合；
能认识不同并网光伏发电系统的结构；
表达能力
并网光伏发电系种类
3
4
2
光伏发电应用主要方式
能分析光伏发电应用主要方式；
能解析我国光伏发电发展方向；
运用知识能力
光伏发电应用种类；我国光伏发电方向；
4
5
2
太阳资源认识
能分析我国区域太阳资源分布情况；
能用不同表示形式表示太阳资源；
阅读、分析能力
太阳能资源组成且能源分布
5
6
2
太阳能资源对光伏发电的影响
能正确设计电路，测量电路；
能正确分析辐射量对光伏发电的影响；
阅读、分析能力
多媒体演示、成果展示与点评
6
7
3
太阳能资源测量
能使用太阳能辐射表测试太阳能能资源；
能使用观测系统测量太阳能资源；
阅读
总辐射表的使用方法和不同辐射参数的测量
7
8
2
光伏电池方阵最佳太阳能资源获取
能获取太阳能电池方阵面最大辐射量；
能设计最佳光伏组件位置；
分析能力
倾斜面辐射量计算
8
9
2
光伏单体电池发电特性认识
能分析单体电池发电特性；
能描述太阳能电池特性参数；
能分析太阳能电池串、并联特性；
能有效分析影响单体电池输出因素；
分析能力
光生伏打效应、电工常识、电池生产技术；晶体电池和非晶硅电池特性；
9
10
2
单晶硅电池输出特性分析
能按照实际要求设计电路；
能分析电池输出能力；
能分析影响电池输出能力要素。
能用图形描述电池输出功率等曲线要素。
获取信息分析能力
暗特性和亮特性；
太阳能电池的效率；
10
11
2
光伏组件电特性分析
能认识电池组件参数和组件选择；
能分析影响组件输出性能要所；
分析能力
电池组件参数及“热斑效应”
11
12
2
光伏方阵结构设计
能分析热斑效益产生原因及热斑效益的解决方法；
能安装特定要求设计组件方阵结构；
分析能力
热斑效益、电子线路分析
12
13
2
光伏方阵容量设计
能分析一般光伏方阵容量设计方法；
能分析光伏方阵最大太阳资源获取方法；
能分析不同自动跟踪光伏方阵的太阳资源获取；
分析能力
自动跟踪技术
12
14
2
电池组件倾斜角设计与测量
能从实际工程电池组件倾斜角角度出发，设计电池组件最佳倾斜角，并测试分析
能从实际工程中电池组件最佳倾斜角设计；
能验证电池组件最佳倾斜角下的电池发电量最大；
分析能力
双轴跟踪
单轴跟踪
最佳倾斜角
13
15
2
铅酸蓄电池认识
能分析不同类型蓄电池特性；
能从蓄电池型号选择蓄电池；
能正确使用蓄电池；
学习方法
了解铅酸蓄电池种类和功能。
掌握铅酸蓄电池的工作原理。
掌握铅酸蓄电池的主要技术参数。
铅酸蓄电池型号识别
14
16
1
其他蓄电池认识
能正确使用碱性蓄电池、锂离子蓄电池、镍氢蓄电池；
能分析上述蓄电池特性；
学习方法
碱性蓄电池、锂离子蓄电池、镍氢蓄电池
15
17
3
蓄电池的选择及容量设计
能太阳能用蓄电池类型的选择；
能对蓄电池容量进行计算；
分析能力
碱性蓄电池
密封型铅酸蓄电池
确定蓄电池容量的主要因素
光伏电站蓄电池容量的计算方法
16
*
18
2
超级电容器应用
能分析超级电容器特性；
能计算超级电容器容量；
能在光伏发电系统应用超级电容器；
阅读、分析
超级电容器、电子线路分析
16
19
2
认识光伏控制器
能正确使用常用离网光伏控制器；
能分析光伏控制器功能；
能分析光伏控制器一般结构；
阅读、逻辑思维
光伏控制器功能
光伏控制器性能特点
中功率光伏控制器
光伏控制器的主要技术参数
17
20
3
光伏控制器分类及控制原理
能针对特定环境选择合适的控制器种类；
能分析各类控制器功能和特点；
分析能力
光伏控制器结构特点
17
21
蓄电池电压检测控制电路制作
分析蓄电池充放电控制电路原理；
分析蓄电池电压检测工作原理；
完成电路制作与参数测试；
分析能力
电子技术
18
22
铅酸蓄电池充放电控制电路制作
能分析一般光伏方阵容量设计方法；
能分析光伏方阵最大太阳资源获取方法；
能分析不同自动跟踪光伏方阵的太阳资源获取；
分析能力
电子技术
18
23
太阳能草坪灯电路制作
能分析太阳能草坪灯电路制作功能；
能完成太阳能草坪灯控制电路设计；
能完成电路制作与参数测试（设计测量点，验证电路功能）；
分析能力
电子技术
19
24
2
光伏升降压电路制作
能分析BUCK电路及制作；
能分析BOOST电路及制作；
；
分析能力
BUCK电路
BOOST电路
20
25
3
典型控制器的使用
能选择合适的离网典型控制器；
能正确连接和使用控制器；
能正确维护和检测控制器；
阅读、分析能力
控制器功能、电工基础
20
26
2
光伏电池最大功率点跟踪方法
能分析光伏控制器实现最大功率的原理；
能分析定电压跟踪技术原理；
能分析不同最大功率实现方法特点；
分析能力
最大功率技术
21
27
2
光伏逆变器认识
能认识逆变器功能；
能使用正确使用离网、并网逆变器；
阅读、分析能力
离网逆变器的主要特点
并网型逆变器主要性能特点
光伏逆变器的主要技术参数
21
28
2
逆变器电路实现
能分析逆变器工作原理；
能制作简单低功率逆变电路；
电子技术、电工基础
22
29
并网逆变器结构分析
能分析并网逆变器的结构；
能正确使用并网逆变器；
阅读、分析能力
并网逆变器单独运行的检测与防止孤岛效应；
单相并网逆变器电路原理；
三相并网逆变器电路原理
22
30
2
小功率逆变器制作
能认识逆变器参数；
能配置逆变器；
能进行逆变器的串并联；
阅读、分析能力
逆变器工作原理、电子技术、电工基础
24
31
2
离网光伏发电系统配置与装置
能进行典型光伏发电系统的集成；
能工具配置要求，组装简单光伏发电系统系统；
分析能力
太阳能资源、组件容量计算、蓄电池容量计算方法
24
32
6
离网光伏发电系统容量设计
能进行光伏组件、方阵容量设计；
能进行蓄电池容量设计；
能进行以峰值日照时数、年辐射量、多路负载等参数计算光伏系统容量；
能分析光伏发电功率与带负载关系；
分析能力
蓄电池、组件容量设计
25
33
2
配电侧并网光伏电站认识
能区分BIPV及PAPV系统；
能分析BIPV系统结构；
掌握光伏发电系统配置的整体要求；
掌握光伏发电系统设备、部件的选配和选型；掌握太阳能光伏组件支架设计；
分析能力
BIPV及PAPV系统结构特点
26
34
2
配电侧并网光伏发电系统设计
能分析与设计BIPV容量；
能对BIPV电池组件进行测量；
能使用BIPV电池组件；
阅读、分析能力
BIPV电池组件使用及测量
27
35
4
其他电气设备的结构设计
能正确使用汇流箱；
能正确使用直流配电柜；
能正确选择和使用交流配电柜；
能正确选择和使用防雷设备；
阅读、分析能力
电子技术、电工基础
28
36
光伏发电供配电系统设计
掌握光伏发电系统中直流接线箱、交流配电柜、防雷接地等部件的设计
阅读、分析能力
直流接线箱、交流配电柜、防雷接地
29
37
2
RETScreen认识
能进行RETScreen对可行性分析；
能正确下载和安装软件；
能正确完成基本条件设置；
学习能力
光伏发电系统集成
30
38
6
RETScreen的使用
能使用RETScreen软件进行光伏电站可行性分析；
能完成财务、气象、排放量等报表的生成；
解决问题策略
光伏发电系统集成
31
*
39
3
金太阳能工程项目申报
能分析金太阳能工程项目申报文件，进行项目申报准备；
能制作项目申报书；
能完成项目申报；；
制定工作计划
金太阳能工程项目申报流程和前期工作准备
32
*
40
3
光伏建筑一体化项目申报
能分析光伏建筑一体化申报文件，进行项目申报准备；
能制作项目申报书；
能完成项目申报。
制定工作计划
光伏建筑一体化项目申报流程和前期工作准备
33
5.第一堂课设计梗概
第一步：
太阳能小车组装与展示
1.使用“魔法盒”展示小车部件太阳电池（积极性）
过程：
请一位学生到讲台上用手触摸我放置于盒子的内容，描述每个内容，并表达出来，让每位同学画出或写出我将展示给同学们的部件（电池板）。
（培养部分学生认识事物、表达能力和全部学生的聆听能力、表达能力）。
同学对太阳能电池有一定的认识，再通过学生的面积描述，来确认此快太阳能电池的功率。
2.拿出另外已经准备好的遥控太阳能小车现场展示（太阳能小车应用）。
（积极性）
3.一起组装一辆新的太阳能遥控小车（可以请自告奋勇的同学上来协助老师）。
第二步：
介绍本课程主要学习内容（包括小车的主要部件）
第三步：
考核方式、方案介绍
第一次上课时主要告知学生每次上课的重要性，课后的作业、回答问题情况、出勤情况、课程内容制作等都作为成绩的重要组成部分，平时成绩占20%，课程项目实施成绩占50%，期末综合考试成绩占30%。
课程项目的每个阶段都要上交相应的产品与文档（课程项目实施成绩）。
让学生知道平时成绩很重要，我们考核重在过程，重在项目实施环节。
四、考核方案设计
1．基本思路：
本课程是一门实践性、应用性比较强的课程，所以要加强课程过程化考核，加强应用能力的考核。
2．评分标准：
平时成绩20%：
包括考勤（10%），课堂提问（5%），作业情况（5%）；
课程过程项目成绩（50%）：
根据学生完成每个项目情况的给分；
期末综合考评（30%）:
包括期中（5%）、期末考评（25%）的分数。
其中课程过程项目成绩如表所示（共100分）：
五、教材、资料
教材：
校本教材.光伏发电系统集成与设计
参考资料：
1.王长贵.太阳能光伏发电使用技术.北京.化学工业出版社.2010
2.李钟实.太阳能光伏发电系统设计施工与维护.北京.人民邮电出版社.2010
3.廖东进.光伏发电系统集成与设计.北京.化学工业出版社.2013
4.廖东进.光伏发电系统集成与设计实训手册.
升级会员 