《光伏工程技术专业导论》电子教案.docx
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《光伏工程技术专业导论》电子教案
《光伏专业导论》
电子教案
（32学时，26）
1.光伏产业现状分析教案
本次课标题：
光伏产业现状分析
授课班级
光伏
上课时间
2
上课地点
理工南210
教学目标
能力（技能）目标
掌握光伏应用技术专业人才培养定位；掌握新人才培养计划设置和构思;了解光伏应用应用技术专业方向课程体系设计。
能力训练任务及案例
任务1：
人才培养计划
一、专业名称及代码
专业名称：
光伏应用技术
代码：
590299
二、招生对象和学制
招生对象：
普高毕业生
学制：
实行弹性学制，基本学制为3年，修业年限为3-6年。
三、培养目标
本专业结合区域经济社会发展对人才的需求，对接新能源产业、依托太阳能、电力工程、电子行业，与光伏、智能微电网类企业合作，培养新能源发电及控制领域从事光伏电池组件生产、光伏发电系统开发、光伏电站建设、新能源电子及电气控制的高素质技术技能型专门人才。
核心岗位：
电池组件工艺员、新能源电子产品装配员、光伏电站项目开发员、电气安装技术员、光伏电站运维管理员。
发展岗位：
电池组件工艺师、电子产品开发工程师、光伏发电系统集成工程师、电气工程师。
任务2：
人才规格
分方
向知
识能力结构
新能源电子技术方向
知识
结构
（1）掌握电路分析、C语言程序设计、电气工程制图与识图、电子测量技术、典型传感器应用；
（2）掌握光伏电池组件生产工艺、模拟电子技术、数字电子技术、光伏发电技术及应用、微控制器应用技术、电子线路制图与制板、智能电子产品设计与制作；
（3）熟悉电力电子技术、EDA应用技术、电子产品生产工艺与管理、数据采集与信号处理、自动检测技术及应用；
（4）了解分布式能源/智能微电网的体系结构，掌握太阳能电池、组件生产工艺、光伏系统集成与智能产品设计等知识；
能力结构
（1）具有电路原理图及产品安装图纸识图能力；
（2）具有新能源常用仪器仪表的使用能力；
（3）具有应用单片机开发电子产品能力；
（4）具有规格电池组件设计、制作能力；
（5）具有光伏电子产品系统设计及配置能力；
光伏系统开发方向
知识
结构
（1）掌握电路分析、C语言程序设计、电气工程制图与识图、电子测量技术、典型传感器应用等知识
（2）掌握光伏发电技术及应用、离网光伏发电系统开发与设计、并网光伏发电系统开发与设计等知识；
（3）掌握光伏发电系统集成与设计、供配电技术、智能微电网技术、光伏电站施工与管理等知识；
（4）掌握太阳能电池、组件生产工艺；
（5）掌握光伏系统开发的流程、合同能源管理及项目可行性分析报告的制定方法；
能力结构
（1）具有CAD识图与制图等能力；
（2）具有离网、并网光伏发电系统设计与配置能力；
（3）具有分布式能源、智能微电网设计与配置能力；
（4）具有电池组件规格设计与制作能力；
（5）具有区域能源电力网络、电力安全设计与分析能力；
（6）具有光伏发电项目可行性研究分析能力；
光伏系统建设与运维方向
知识
结构
（1）掌握电工基础、电气工程制图与识图、电子测量技术、C语言程序设计、典型传感器应用等知识；
（2）掌握光伏发电技术及应用、光伏电站施工与管理和光伏电站运行与维护等知识；
（3）掌握电气控制技术、电力系统分析、电力电子技术等知识；
（4）掌握供配电系统运行与维护、变电站综合自动化安装调试与运行维护等知识；
（5）掌握电力安全技术及救护常识；
能力结构
（1）具有电气图纸识图与制图等能力；
（2）具有光伏电站供配电设备的电气测验能力；
（3）具有光伏电站电气设备安装与检修能力；
（4）具有光伏电站运行、维护及故障处理能力；
（5）具有电力安全及急救能力；
光伏系统电气控制方向
知识
结构
（1）掌握电路分析、C语言程序设计、电气工程制图与识图、典型传感器应用等知识；
（2）掌握电气控制器技术、电机传动与变频器应用技术等知识；
（3）掌握工业机器人应用技术、电力电子技术、自动生产线调试技术、现场总线控制技术、组态软件控制技术等相关知识；
（4）掌握电子技术、电子测量技术等知识；
能力结构
（1）具有计算机基本操作、程序设计的能力；
（2）具有电子系统安装、测试运行、维护能力；
（3）熟练地综合应用电工、电子、计算机、PLC等知识进行系统设计及相关电气控制系统的技术改造
（4）具有熟练分析模拟、数字电路的原理图及工厂电气控制图的能力；
（5）具有电气产品的部件辅助开发、设计以及对成熟技术应用的能力；
（6）电气自动化技术初步综合应用能力；
（7）具有利用计算机对简单自动控制装置进行辅助设计的能力；
职业素养
（1）热爱本职工作，具有良好的职业道德操守，尊重知识产权，遵守各项企业安全规范；
（2）具有良好的敬业精神，对待工作有较强的责任感，能接受项目开发期间高强度的工作；
（3）具有良好的组织性与纪律性，能严格执行各项操作规程；
（4）具有良好的团结友爱，互相协作精神；
（6）具有勤奋务实的工作作风，具有较强的自我学习、自我管理、自我提升能力；
（7）具备良好的吃苦耐劳、团队协作、自主学习和沟通能力。
五、岗位与证书
职业范围
就业岗位
证书要求
颁证机构
获证要求
（选考或必考）
备注
新能源电子技术方向等
核心岗位
太阳电池制造工（高级）
人力资源和社会保障部
选考
发展岗位
太阳能电池工艺工程师
人力资源和社会保障部
选考
新能源电子技术方向等
核心岗位
电子产品装接工（高级）
人力资源和社会保障部
选考
发展岗位
电子产品维修技师
人力资源和社会保障部
选考
光伏系统开发方向
核心岗位
光伏发电系统设计师（高级）
人力资源和社会保障部
选考
发展岗位
太阳能利用工（二、三级，技师）
人力资源和社会保障部
选考
光伏系统电气控制方向
核心岗位
光伏发电技术工程师（高级）
人力资源和社会保障部
选考
发展岗位
光伏电气工程师（高级）
人力资源和社会保障部
选考
光伏系统建设与运维方向
电气安装技术员
电工进网作业许可证
国家电力监管委员会
选考
特征作业（电工）操作证
国家电力监管委员会
选考
六、职业岗位能力分析
工作岗位
核心能力
核心课程
能力测评
电池组件工艺员
1.能对硅片及光伏电池外观与各项电学参数进行检测；
2.能对硅片缺陷及杂质含量进行检测；
3.能完成硅片清洗、制绒、扩散、制结等生产；
4.能对光伏电池进行电性能测试；
5.能够完成电池片的焊接与叠层操作；
6.能够完成组件的中检、层压、固化、装框、清洗及电性能测试；
7.能够对剪裁机、层压机等设备进行操作与维护；
8.能够完成各种规格滴胶组件设计与制作。
光伏电池组件生产工艺、光伏发电技术及应用
完成30W层压组件及3W滴胶组件设计及制作
新能源电子产品装配员
1.能识别及绘制各种电子元器件图形符号及封装，；
2.能熟练使用各类电子测量仪器，能使用专用软件绘制电子电路原理图；
3.能对光伏产品应用中的稳压电路、充电电路、计数器、数码显示、充放电、升降压等典型控制电路进行调试与制作；
4.能对光伏电子产品的电子线路进行仿真软件及功能分析；
5.能应用智能控制器技术进行编程和应用。
光伏电子线路分析与设计、微控制器应用技术、光伏控制器设计与制作、智能电子产品设计与制作
完成10W太阳能控制器、智能汇流箱的设计与制作
光伏电站项目开发员
1.能识别及绘制CAD相关图纸；
2.能使用仿真软件进行光伏电站建设可行性分析；
3.能结合用户实际需求配置光伏发电系统及电气设备；
4.能结工具区域能源需求设计和配置智能微电网系统及电气设备；
5.能根据项目要求完成项目可行性研究分析报告
光伏电子线路分析与设计、光伏发电技术及应用、离网光伏发电系统开发与设计、并网光伏发电系统开发与设计
完成100KW分布式光伏电站系统及10MW并网光伏发电系统配置及可行性研究分析
光伏电站运维管理员
1.能识读和绘制工程图纸；
2.能完成光伏支架、电缆、控制器、配电柜、逆变器、避雷设备、逆变器等设备的安装与调试；
3.能进行光伏电站日常运行管理；
4.能根据各类电站运行采集数据判断故障及故障处理；
5.能进行急救处理。
光伏发电技术及应用、光伏电站施工与管理、光伏电站运行与维护
能胜任100KW分布式光伏电站的日常管理、故障排除、故障检修
电气安装技术员
1.熟练地综合应用电工、电子、计算机、PLC等知识进行系统设计及相关电气控制系统的技术改造的能力；
2.熟练分析模拟、数字电路的原理图及工厂电气控制图的能力；
3.自动化生产线的诊断与维修的能力；
4.根据设计要求进行典型DCS控制系统设计，会进行硬件选型、组态、调试与投运的能力
微控制器应用技术、电气控制器技术、电机传动与变频器应用技术
能够完成企业常见电气工程项目的辅助设计与实施。
任务3：
方向课程体系
见人才培养计划
二、教学设计
步骤
教学内容
教学方法
教学手段
学生活动
时间分配
引入（教学内容、目的）
教学任务和目标
简述、设问
多媒体、课件
问题回答
5
任务1
掌握光伏应用技术专业人才培养定位；
小组讨论
多媒体、课件
问题回答
30
任务2
掌握新人才培养计划设置和构思;
小组讨论
多媒体、课件
问题回答
30
任务3
光伏应用应用技术专业方向课程体系设计
小组讨论
多媒体、课件
问题回答
20
项目总结诶
5
1.
2.光伏工程技术人才培养与岗位
本次课标题：
光伏工程技术人才培养与岗位
授课班级
光伏
上课时间
2
上课地点
理工南210
教学目标
能力（技能）目标
掌握我国光伏发电十二五发展规划，了解我国光伏发电十三五发展规划；解我国光伏发电十二五发展规划，了解十三五发展规划；了解浙江省十二五光伏发电建设情况及发展目标；
能力训练任务及案例
任务1：
光伏发电现状分析
为了启动国内市场，改变中国光伏产业“两头在外”的不利局面，从2009年3月开始，中央政府决定每年从财政出资100亿左右，为我国的太阳能屋顶、光伏建筑建设提供补助，以推动国内太阳能光伏发电市场的形成。
1.太阳能光电建筑应用示范项目
2009年3月财政部印发了《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》的通知，推动太阳能光电建筑应用示范项目的发展。
主要内容包括：
（1）建材型、构件型项目：
补贴不超过20元/瓦；
（2）安装型项目：
补贴不超过15元/瓦；
（3）单项工程应用装机容量不小于50kW；
（4）转换效率要求：
单晶硅组件超过16%，多晶硅超过14%，非晶硅超过6%。
在该通知下发后，2009年9月下达首批111个项目，预算12.7亿元，91兆瓦，已经实施完成。
2010年第二批项目，预算11.95亿元，90.2MW，99个项目。
2011年第三批项目，要求限于BIPV项目，没省申报容量控制器在10MWp，设备补贴50%，系统补贴6元/W，总容量约200MW。
2.金太阳示范工程
2009年7月16日，财政部、科技部和国家能源局下发了《关于实施金太阳示范工程的通知》，支持光伏发电技术在各类领域的示范应用及关键技术产业化。
主要要求为：
（1）2009-2011年，原则上每省总规模不超过20MW；
（2）单个项目装机容量不低于300kW；
（3）业主总资产不少于1亿元；
（4）主要设备通过认证；
（5）并网项目补50%，独立光伏项目补70%；
2009年11月公布了294个项目，装机容量达642MW，总投资200亿元。
上述“光电建筑项目”和“金太阳示范工程”项目资金由财政直接支付，均不占用国家可再生能源电力附加费（标准为每千瓦时4厘钱）。
在金太阳示范工程和太阳光电建筑应用示范工程实施一段时间后，针对实施过程中出现的问题，财政部、科技部、住房城乡建设部和国家能源局于2010年9月发布了《关于加强金太阳示范工程和太阳能光电建筑应用示范工程建设管理的通知》，重新规定了关键设备统一招标、示范项目选择和调整和补贴标准的相关细则。
3.大型并网光伏电站特许权招标
自2009年起，我国政府采取特许权招标的办法，公开招标了14座大型并网光伏电站，总装机规模达290MW。
其中第一轮为甘肃敦煌10MW光伏并网电站，最终竞标价为1.09元（KWh），第二轮共计13个项目。
中标价均低于1元（KWh）。
由于国家发改委已经出台了上网电价政策，第三轮光伏电站特许权招标不再进行。
任务2：
产业发展规划
回顾100年间能源工业的发展历史，人类正在消耗地球50万年历史中积累的有限能源资源煤和石油，虽然极大地解放了生产力，但同时也向人类敲响了常规能源面临枯竭的警钟。
根据有关材料显示，人类己确知的石油储备将用40多年，天然气60余年，煤大约200年。
另外，以化石能源为主体的能源结构，对人类环境的破坏显而易见，每年排放的二氧化碳达210万吨，并呈上升趋势，从而造成冰雪消融，冰川退缩，全球气候变暖。
能源短缺和环境保护是21世纪经济发展和能源领域最重要的课题。
目前国际上对太阳能资源已经十分重视。
1954年贝尔实验室第一块单晶硅太阳能电池面世，为世界能源提供了一个新的希望。
在20世纪70年代以来，世界上许多国家掀起了开发利用太阳能和可再生能源的热潮。
利用太阳能发电的光伏发电技术被用于许多需要电源的场合，上至航天器，下至家用电源，大到兆瓦级电站，小到玩具，光伏电源无处不在。
由于太阳能光伏发电的诸多优点，其研究开发、产业化制造技术及市场开拓已经成为当今世界各国，特别是发达国家激烈竞争的主要热点。
世界实力大国都制定了雄心勃勃的光伏发电近期规划：
到2010年日本计划累计装机容量将达到5GW，德国为2.7GW，欧盟为3GW，美国为4.7GW，澳大利亚为0.75GW，印度、中国等发展中国家估计为1.5～2GW。
统计表明到2010年，世界光伏系统累计装机容量预计将达到14～15GW。
据权威机构预测，2020年光伏发电在世界电力生产中所占比例将达1％，2050年约占25％。
由此可见，光伏发电具有广阔的市场和发展前景。
图1-3太阳能光伏发电应用
三、我国光伏发电发展目标
根据“太阳能发电发展“十二五”规划”，到2015年底，我国太阳能发电装机容量达到2100万千瓦以上，年发电量达到250亿千瓦时。
重点在中东部地区建设与建筑结合的分布式光伏发电系统，建成分布式光伏发电总装机容量1000万千瓦。
在青海、新疆、甘肃、内蒙古等太阳能资源和未利用土地资源丰富地区，以增加当地电力供应为目的，建成并网光伏电站总装机容量1000万千瓦。
以经济性与光伏发电基本相当为前提，建成光热发电总装机容量100万千瓦。
表1-1太阳能发电发展“十二五”规划（万千瓦）
发电类别
2010年
2015年
2020年
1.太阳能电站
45
1100
2300
光伏电站
45
1000
在青海、甘肃、新疆、内蒙古、西藏、宁夏、陕西、云南，以及华北、东北的部分适宜地区建设一批并网光伏电站。
结合大型水电、风电基地建设，按风光互补、水光互补方式建设一批光伏电站。
2000
光热电站
0
100
在太阳能日照条件好、可利用土地面积广、具备水资源条件的地区，开展光热发电项目的示范。
300
2.分布式光伏发电系统
41
1000
在中东部地区城镇工业园区、经济开发区、大型公共设施等建筑屋顶相对集中的区域，建设并网光伏发电系统。
在西藏、青海、甘肃、陕西、新疆、云南、四川等偏远地区及海岛，采用独立光伏电站或户用光伏系统，解决电网无法覆盖地区的无电人口用电问题。
扩大城市照明、交通信号等领域光伏系统应用。
2700
合计
86
2100
5000
任务3：
区域光伏产业现状分析
浙江省光伏产业快速发展，是全国光伏电池、组件生产、分布式发电建设大省。
2015年浙江省电池组件产量约占全国电池25%，分布式发电装机量3256个，装机容量164万千瓦，约占全国的23%。
衢州市是浙江省首个光伏产业基地，产业集群已初具规模，是国内光伏产业链最完善的地区之一。
在“十三五”期间，衢州市将建成6个新能源综合应用小镇，完成全市农村屋顶光伏建设16万户以上，装机总量达74万千瓦。
二、教学设计
步骤
教学内容
教学方法
教学手段
学生活动
时间分配
引入（教学内容、目的）
教学任务和目标
简述、设问
多媒体、课件
问题回答
20
任务1
光伏电站选址要求
小组讨论
多媒体、课件
问题回答
135
任务2
气象资源获取方法
小组讨论
多媒体、课件
问题回答
90
任务3
地质与输送条件对光伏电站的影响
小组讨论
多媒体、课件
问题回答
90
项目总结诶
光伏电站选址
25
综合表述光伏电站选址的要求【总结内容】
2.光伏电站选址分析
3.光伏电站地质选址要素
3.新能源电子技术方向课程分析
本次课标题：
新能源电子技术方向课程分析
授课班级
光伏
上课时间
2
上课地点
理工南210
教学目标
能力（技能）目标
掌握新能源电子技术方向课程体系及人才培养规格；
了解新能源电子技术方向人才需求现状及需求规格。
能力训练任务及案例
一、实训目的：
1.认识离网光伏发电系统组成；
2.熟悉最简离网光伏发电系统设计；
3.掌握离网光伏发电系统造价成本分析；
4.了解离网光伏发电系统开发具体内容；
二、实训咨询：
太阳能是光伏发电系统能量的来源，按照实际光伏发电系统应用结构来分，可以分为独立光伏发电系统和并网光伏发电系统，按照光伏发电系统类型分类和功能要求，每种光伏发电系统结构有其不同结构。
从光伏发电系统结构出发，独立光伏发电系统可以设计一个最小光伏发电系统。
按照实际应用角度出发，可包含不同部件。
下图为独立光伏发电系统示意图。
三、实训步骤
1.绘制最简离网光伏发电系统系统结构。
2.搭建最简离网光伏发电系统。
3.分析电路测试如下数据
（1）、系统所用元件
序号
器件
规格及数量
序号
器件
规格及数量
1
电池组件
2
LED灯
（2）、参数测试
要求：
通过调节光源或调节光伏电池板所接收到的光能，测试5组数据，第5组数据必须是负载处于最佳工作状态的数据（P功率最大）。
序号
1
2
3
4
5
光照度
电压
电流
4.所选蓄电池容量为（）AH，能提供（）Wh电能。
二、教学设计
步骤
教学内容
教学方法
教学手段
学生活动
时间分配
引入（教学内容、目的）
教学任务和目标
简述、设问
多媒体、课件
问题回答
15
任务1
实训内容
小组讨论
多媒体、课件
问题回答
60
项目总结诶
光伏电站选址
15
4.
4.光伏系统开发方向课程分析
本次课标题：
光伏系统开发方向课程分析
授课班级
光伏
上课时间
2
上课地点
理工南210
教学目标
能力（技能）目标
掌握光伏系统开发方向课程体系及人才培养规格；
1.了解光伏系统开发方向人才需求现状及需求规格。
能力训练任务及案例
任务目标：
掌握RETScreen在光伏发发电项目模型中的应用及主要分析过程。
任务描述：
在前面的学习基础上，已经掌握了光伏发电系统各部件的主要功能和设计要求。
在一个光伏发电系统，要综合各个部件的功能，才能实现光伏发电系统的整体功能。
任务实施：
一、RETScreenR光伏模型
RETScreen是一种基于Excel的清洁能源项目分析软件工具，可帮助决策者们快速而轻松地确定潜在可再生能源、节能和热电联产项目的技术和财务可行性，可以为不同类型的节能和可再生能源工程的能源产量、周期成本以及温室气体的减排作出评估。
RETScreen光伏项目模型能在世界范围内，方便地评估三个基本光伏应用（并网、离网和排水）的能源产量、寿命期成本和温室气体减排。
对于并网的应用，模型可以用来评估中枢电网和独立电网的光伏系统。
对于离网的应用，模型可以用来评估独立光伏系统（光伏-蓄电池）和互补光伏系统（光伏-蓄电池-柴油发电机）。
对于排水的应用，模型可以用来评估光伏排水系统。
光伏项目模型包括6个工作表（能量模型，太阳能资源和系统负荷计算，成本分析，温室气体（温室气体）排放降低分析，财务概要和敏感性与风险分析）。
二、RETScreenR光伏模型分析流程
在应用RETScreen来分析光伏项目模型时，首先完成能量模型，太阳能资源和系统负荷计算，然后进行成本分析和财务分析。
温室气体减排分析和敏感性与风险分析是可选项。
温室气体减排分析可以使用户计算所提议项目的温室气体减排评估。
敏感性分析可以帮助用户评估当主要经济、技术参数变化时项目主要经济指标的变化敏感性。
一般来讲，用户从上到下使用工作表，这个过程可能会重复几次才能达到最佳的能源应用与成本合理化的搭配。
四、RETScreen下载与安装
RETScreen清洁能源项目分析软件是世界领先的清洁能源决策软件。
它是由加拿大政府完全免费提供做为加拿大对处理气侯变化以及减少污染承认需采取的综合方法之一。
该软件可以网站中获取。
RETScreen成套软件下载并在电脑上运行需要安装两个独立程序：
RETScreen4和RETScreenPlus。
RETScreen4是一种基于Excel的清洁能源项目分析软件工具，可帮助决策者们快速而轻松地确定潜在可再生能源、节能和热电联产项目的技术和财务可行性。
RETScreenPlus是一种基于Window的能源管理软件工具，可让项目业主很容易验证其设施的持续能源效益。
系统要求：
1.Microsoft®Excel2003或更高版本
2.Microsoft®WindowsXP或更高版本
3.Microsoft®.NETFramework4或更高版本。
请注意，必须安装完整个人资料（FullProfile）版本，而不只是Microsoft®.NETFramework4的客户端配置文件（ClientProfile）版本。
运行RETScreen分析软件，首先进入的是能源模型表初始化设置，如下图所示。
图9-1能源模型表
1.能源模型确定
能源模型确定是清洁能源项目分析操作的第一步。
如要分析光伏发电模型，应该在“项目信息”中点击“见项目数据”内容，弹出能源分析模板。
在模板中可选择“项目类型”为电力，类型为“光电”，项目名称“100千瓦”或“0.4千瓦—离网”的模板，即离网与并网模板。
2.项目名称
当能源模型确定后，项目名称默认能源模板名称，可修改。
3.项目类型
下拉菜单可选择节能措施、电力、供热、热电、冷电等内容。
对于一个光伏发电系统模型分析可选择“电力”或“电力-多种技术”，如选择“电力”，表示该模型中就一种光伏供电模式；如选择
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