《光伏发电系统集成与设计》课程标准

1、光伏发电系统集成与设计课 程 标 准开课系部： 光电工程学院课程代码： 0803005 课程负责人： 高吉荣 编制日期： 2016 年 1 月山东理工职业学院光伏发电系统集成与设计课程标准课程代码：0803005课程名称： 光伏发电系统集成与设计课程类别：专业核心课程 课程类型：理论课+实践课课程学分：4计划课时：64学时适用专业： 光伏发电技术及应用开课部门： 光电工程学院课程负责人： 高吉荣制 订 人： 课程组制订时间： 2016.1一、课程概述（一）课程性质光伏发电系统集成与设计课程是高职光伏发电技术及应用专业的核心课程，该课程理论实践体系完备且是一门实用性很强的课程。本课程主要对太阳能

2、光伏发电系统进行了全面的介绍，从光伏发电系统规划和设计岗位群出发，主要从光伏电站选址勘察、系统容量规划与设计、储能技术、离网关键器件选型、集中并网关键器件选型、防雷与接地设计、光伏电站监控系统设计、光伏系统经济性分析。通过本课程的学习使学生掌握光伏发电系统集成与设计等方面的理论知识和实践技能，具备光伏发电系统从项目调研、工程设计到工程施工的知识和技能，为深入学习本专业后续课程打下坚实基础，同时注重培养学生专业能力、方法能力和社会能力为学生毕业后在相关岗位的发展奠定坚实的基础，为培养太阳能光伏系统行业人才提供可靠保证。（二）课程设计理念坚持“以服务为宗旨，以就业为导向”的原则，以培养学生综合职业

3、能力为根本，与行业企业合作设计与开发，以岗位工作过程与工作内容确定教学内容，依托校内教学工厂“光伏并网电站”和“光伏日晷离网电站”，按先易后难，先单项后综合的方式设计课程，全面实行理论与实践紧密结合的一体化教学，充分调动学生的学习积极性，注重学生的创新能力、迁移能力与可持续发展能力的培养，高标准严格要求培养高素质技能人才。具体的设计理念如下：1.坚持“工学结合”本课程设计中改革传统的以学科为标准的课程体系，依据工作岗位构建基于工作过程系统化的课程体系，将课程按工作岗位或工作过程进行分类组织，建立新的课程。将“工学结合”理念融入课程改革和建设中，实现教学过程与工作过程紧密结合，力求做到课程教学与

4、实际工作相统一，为学生走上工作岗位服务。2.坚持“校企合作”在课程建设中积极与企业展开合作，校企共建专业、共同开发课程、共建校外实训基地、共享师资、共同展开技术研究与开发。在课程设计中，校企双方共同确定课程教学目标，从实际工作出发归纳典型工作任务，设置学习情境。3.坚持“以职业能力培养为重点”课程教学的目的是培养高素质技能人才，在课程设计中重点培养学生的综合职业能力（专业能力、方法能力、社会能力）。一是按照职业能力的要求，将理论知识学习、动手实践能力的培养贯穿于教学任务中，让学生在学中做、在做中学。二是从学生实际出发考虑学生的身心发展特点，科学选择教学媒介，根据教学内容灵活运用合理的教学方法，

5、充分调动学生学习的积极性，因材施教，为学生终生学习奠定基础。三是培养良好的职业道德和吃苦耐劳的精神，具备良好的沟通协调能力。（三）课程设计思路根据学生的学习特点和认知规律，紧紧围绕太阳能光伏发电系统的职业岗位实际需要，组织人员进行课程调研，得出本课程对学生知识、能力、素养的要求，以校内的教学工厂“光伏并网电站”和“光伏日晷离网电站”两个真实项目为载体，按照光伏发电流程所需各环节，在系统的各环节中引入光伏系统理论基础知识和实验实训任务，实现各部分知识有机融合，培养学生对光伏发电系统的整体认知能力。从光伏发电系统工作原理与光伏发电系统组成的典型工作任务中进行学习情境设计。按照太阳能光伏发电系统集成

6、与设计的步骤进行课程设计主要分为项目调研、工程设计、工程施工。本门课程建议学时64。二、课程目标（一）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.掌握太阳能电池特性、方阵组合容量计算方法；3.掌握光伏用蓄电池特性及蓄电池容量计算方法；4.掌握光伏控制器、逆变器功能、选取方法；5.掌握离网、并网光伏发电系统整体容量设计方法。6.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。（二）能力目标1.能根据工作任务的需要使用各种信息媒体，独立收集资料；2. 能进行光伏组件、方阵容量设计，能进行蓄电池容量设计； 3. 能熟练完成典型光伏控制器电路、逆变电路设计；4.

7、能进行光伏发电系统集成设计；5. 能独立完成离网光伏发电系统的集成与设计；6. 能独立完成并网光伏电站系统结构集成与设计；7.能独立完成光伏发电系统的学习报告。（三）素质目标1. 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2. 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。三、课程内容组织与学时安排（注释：课程内容组织与学时安排可以是项目、任务，也可以是学习情境、子情境等，据具体课程开发设计路径而定。）表3.1 光伏发电系统集成与设计教学内容及学时分配表序号教学项目工作任务培

8、养目标教学内容学时建议教学方法建议1项目一：太阳能光伏发电系统认识与集成任务一：光伏发电系统认识知识目标：1.了解我国光伏产业现状和面临的问题；2.掌握光伏发电系统结构组成、各组成部件功能和特点。能力目标：1.能认识光伏发电系统结构；2.能实际组装一个光伏发电系统教学内容：1. 光伏产业现状和面临的问题2. 光伏发电系统结构组成、各组成部件功能和特点21多媒体演示教学；2.引导启发式教学； 3分组讨论式教学；4.案例说明式教学。任务二：离网光伏发电系统结构认识知识目标：1.掌握离网光伏发电系统结构和类型；能力目标：1.能分析离网光伏发电系统类型及使用场合；2.能认识不同离网光伏发电系统的结构。

9、教学内容：1.离网光伏发电系统结构和类型21多媒体演示教学；2.引导启发式教学； 3分组讨论式教学；4.案例说明式教学。任务三：并网光伏发电系统结构认识知识目标：1.掌握并网光伏发电系统结构和类型；能力目标：1. 能分析并网光伏发电系统类型及使用场合；2. 能认识不同并网光伏发电系统的结构。教学内容：1. 太阳能的特点2. 太阳能的利用技术3. 太阳能光伏技术的发展及前景21多媒体演示教学；2.引导启发式教学； 3分组讨论式教学；4.案例说明式教学。2项目二：光伏电池组件及方阵设计与集成任务一：光伏电池发电特性认识知识目标：1.掌握光生伏打效应；2.晶体电池和非晶硅电池发电特性；3.太阳能电池

10、的效率；能力目标：能分析单体电池发电特性；能描述光伏电池特性参数；3. 能分析太阳能电池串、并联特性。教学内容：1. 光生伏打效应2. 晶体电池和非晶硅电池发电特性3. 太阳能电池串、并联特性21多媒体演示教学；2.引导启发式教学； 3分组讨论式教学；4.案例说明式教学。任务二：光伏组件电特性分析 知识目标：1.电池组件参数及“热斑效应”；2.掌握电池组件参数和组件选择能力目标：1.能分析热斑效益产生原因及热斑效应的解决方法；2.能认识电池组件参数和组件选择。教学内容：1. 电池组件参数及“热斑效应”2. 电池组件参数和组件选择；21多媒体演示教学；2. 现场教学；3. 引导启发式教学； 4分

11、组讨论式教学；5. 案例说明式教学。任务三：光伏方阵的容量设计知识目标：1.掌握自动跟踪技术；2.掌握一般光伏方阵容量设计方法；能力目标：1. 能分析一般光伏方阵容量设计方法；2. 能分析光伏方阵最大太阳资源获取方法；3. 能分析不同自动跟踪光伏方阵的太阳资源获取。教学内容：1. 光伏方阵容量设计方法2. 光伏方阵最大太阳资源获取方法21多媒体演示教学；2. 现场教学；3. 引导启发式教学； 4分组讨论式教学；5. 案例说明式教学。任务四：光伏方阵位置设计知识目标：1.掌握光伏方阵安装方式及倾斜角设计能力目标：1. 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；2.

12、能从实际工程中电池组件最佳倾斜角设计；3. 能验证电池组件最佳倾斜角下的电池发电量最大。教学内容：1. 光伏方阵安装方式及倾斜角设计41多媒体演示教学；2.引导启发式教学； 3分组讨论式教学；4.案例说明式教学。3项目三：光伏储能设备认识及设计任务一：蓄电池认识知识目标：1.了解铅酸蓄电池种类和功能。2.掌握铅酸蓄电池的工作原理。3.掌握铅酸蓄电池的主要技术参数。4.铅酸蓄电池型号识别。能力目标：1. 能分析不同类型蓄电池特性；2.能从蓄电池型号选择蓄电池；3.能正确使用蓄电池。教学内容：1.铅酸蓄电池种类和功能2.铅酸蓄电池的工作原理3.铅酸蓄电池的主要技术参数4.铅酸蓄电池型号识别41多媒

13、体演示教学；2.引导启发式教学； 3分组讨论式教学；4.案例说明式教学。任务二：蓄电池的选择、容量设计及应用知识目标：1.了解碱性蓄电池；2.掌握密封型铅酸蓄电池；3.确定蓄电池容量的主要因素；4.掌握光伏电站蓄电池容量的计算方法。能力目标：1. 能对太阳能用蓄电池类型的选择；2.能对蓄电池容量进行计算。教学内容：1. 铅酸蓄电池2. 确定蓄电池容量的主要因素3. 光伏电站蓄电池容量的计算方法46项目四：光伏发电系统的容量设计任务一：光伏发电系统的容量设计知识目标：1.掌握光伏发电系统容量设计步骤；2.掌握光伏发电系统组件容量设计；3.掌握蓄电池容量设计方法；4.掌握电池组件放置方法。能力目标

14、：1.能掌握光伏发电系统容量设计步骤；2.能进行电池组件、蓄电池容量设计；3.能最佳放置光伏组件方位。教学内容：1. 光伏发电系统容量设计步骤2. 光伏发电系统组件容量设计3. 握蓄电池容量设计81多媒体演示教学；2.引导启发式教学； 3分组讨论式教学；4.案例说明式教学。4项目五：光伏控制器的认识与设计任务一：认识光伏控制器知识目标：1.掌握光伏控制器功能；2.掌握光伏控制器性能特点；3.掌握光伏控制器的主要技术参数。4.光伏控制器结构特点。能力目标：1.能正确使用常用离网光伏控制器；2.能分析光伏控制器功能；3.能分析光伏控制器一般结构。教学内容：1.光伏控制器功能2.光伏控制器的主要技术

15、参数3.光伏控制器结构特点21多媒体演示教学；2.引导启发式教学； 3分组讨论式教学；4.案例说明式教学。任务二：光伏控制器分类及控制原理知识目标：1.掌握控制器电路结构和工作原理。能力目标：1.能针对特定环境选择合适的控制器种类；2.能分析各类控制器功能和特点。教学内容：1. 控制器电路结构和工作原理2. 各类控制器功能和特点41多媒体演示教学；2. 实物教学；3引导启发式教学； 4分组讨论式教学；5. 案例说明式教学。任务三：典型光伏控制电路分析、制作和使用知识目标：1.掌握光伏控制器的使用。能力目标：1.能选择合适的离网典型控制器；2.能正确连接和使用控制器；3.能正确维护和检测控制器。

16、教学内容：1. 正确连接和使用控制器2. 正确维护和检测控制器21多媒体演示教学；2. 现场教学；3. 引导启发式教学； 4分组讨论式教学；5. 案例说明式教学。5项目六：光伏逆变器的认识与设计任务一：认识光伏逆变器知识目标：1.掌握离网逆变器的主要特点；2.掌握并网型逆变器主要性能特点；3掌握光伏逆变器的主要技术参数。能力目标：1.能认识逆变器功能；2.能使用正确使用离网、并网逆变器。教学内容：1. 离网逆变器的主要特点2. 并网型逆变器主要性能特点3. 光伏逆变器的主要技术参数21多媒体演示教学；2.引导启发式教学； 3分组讨论式教学；4.案例说明式教学。任务二：光伏逆变器电路的实现知识目

17、标：1掌握光伏逆变器的分类及功能指标。1. 能力目标：1. 能分析逆变器工作原理；2.能制作简单低功率逆变电路。教学内容：1. 逆变器工作原理2. 光伏逆变器的分类及功能指标41多媒体演示教学；2.引导启发式教学； 3分组讨论式教学；4.案例说明式教学。任务三：逆变器电路配置知识目标：1.掌握典型光伏逆变器的工作原理2.掌握光伏逆变器的配置能力目标：1.能认识逆变器参数；2.能配置逆变器；3.能进行逆变器串并联；4.能制作简单低功率逆变电路。教学内容：1. 光伏逆变器的工作原理2. 光伏逆变器的配置3. 逆变器串并联41多媒体演示教学；2. 现场教学；3. 引导启发式教学； 4分组讨论式教学；

18、5. 案例说明式教学。7项目七：太阳能光伏系统整体配置与相关设计任务一：离网光伏发电系统配置与装置知识目标：1.了解太阳能资源；2.掌握组件容量计算；3.掌握蓄电池容量计算方法。能力目标：1.能进行典型光伏发电系统的集成；2.能工具配置要求，组装简单离网光伏发电系统系统。教学内容：1. 行典型光伏发电系统的集成2. 组装简单离网光伏发电系统系统41多媒体演示教学；2.引导启发式教学； 3分组讨论式教学；4.案例说明式教学。任务二：配电侧并网光伏电站设计知识目标：1.掌握BIPV及PAPV系统结构特点；2.掌握光伏发电系统配置的整体要求；3.掌握光伏发电系统设备、部件的选配和选型；4.掌握太阳能

19、光伏组件支架设计能力目标：1.能区分BIPV及PAPV系统；2.能分析BIPV系统结构；3.能分析与设计BIPV容量；4.能对BIPV电池组件进行测量；5.能使用BIPV电池组件；教学内容：1. BIPV及PAPV系统结构特点2. 光伏发电系统配置的整体要求3. 光伏发电系统设备、部件的选配和选型61多媒体演示教学；2.引导启发式教学； 3分组讨论式教学；4.案例说明式教学。任务三：其他电气设备的结构设计知识目标：能力目标：1.能正确使用汇流箱；2.能正确使用直流配电柜；3.能正确选择和使用交流配电柜；4.能正确选择和使用防雷设备。教学内容：1. 汇流箱/直流配电柜2. 选择和使用交流配电柜3

20、. 防雷设备41多媒体演示教学；2.引导启发式教学； 3分组讨论式教学；4.案例说明式教学。任务四：光伏发电供配电系统设计知识目标：1.掌握直流接线箱、交流配电柜、防雷接地的使用能力目标：1.能进行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教学内容：直流接线箱、交流配电柜、防雷接地21现场教学；2. 引导启发式教学； 3分组讨论式教学；4. 案例说明式教学。合计64四、课程实施要求（一）教材编写与选用选用教材：光伏发电系统集成与设计主要教学参考书：2赵争鸣.太阳能光伏发电及其应用,科学出版社，20073. 王东.太阳能光伏发电技术与系统集成,化学工业出版社，2011（二）硬件条

21、件地点训练内容操作设备2.5MW屋顶光伏并网发电实训室电站的运行，后期的故障检测、排除、系统改进；光伏发电、光伏材料、电气自动化等专业的光伏类课程实训教学和研发任务。太阳能光伏并网电站设施、设备、检测系统设备等综合系统一套。光伏日晷离网发电实训室追日系统的离网运行控制实训；光伏发电、电气自动化等专业的光伏类课程实训教学和研发任务。太阳能离网发电系统控制器、逆变器、执行控制器等设备一套。电工电子实训室电工电子技术等实训教学任务。电工电子实训装置4台套。可编程序控制系统实训室S7-300技术应用、单片机控制技术应用等实训教学任务，可编程序控制系统设计师培训。集S7-200、单片机、微机接口等综合实

22、训的智能平台8台套。高仿真实训室Proteus虚拟仿真、维修电工技能训练仿真、光伏系统设计等仿真实训教学任务及职业资格培训任务。装有Proteus、维修电工虚拟实训室软件、Matlab软件、光伏系统设计、高配置微机等主要功能软件的电脑仿真系统光伏发电系统应用实训室光伏发电、电气自动化、应用电子等专业的课程实训教学和研发任务。光伏发电系统实验台光伏产品展示教学实训室太阳能电池片生产原理与工艺生产演示实验、太阳能电池原料生产原理与工艺实验、小型化太阳能发电系统应用示例实验等。太阳能电池片32片；PEV膜1张；焊条2根；太阳能电池手电筒18个；太阳能充电器16套。大学生创新工作室学生创新设计、项目开

23、发和实训，可开展职业院校技能大赛、大学生电子设计大赛等培训和职业资格培训与鉴定。自主创新实验室一间,形成一定规模的元件库。（三）师资条件（1）主讲教师要求是本科以上学历、双师型教师，具有扎实的光伏理论知识，具有较为丰富的实践经验，具有以工作过程为导向的课程设计能力及课堂组织、管理和监控能力，具有较强的沟通能力和团队协作能力。 （2）指导教师要求是大专以上学历，太阳能行业中级工以上水平，具有较好的理论知识、较好的语言表达能力和较好的团队协作能力。 （3）企业兼职教师要求是既有一定的理论知识、太阳能企业的技术骨干，较好的语言表达能力和较好的团队协作能力。 （四）教学方法与手段1.教学方法根据基于行动为导向的岗位技能训练的要求，本门课程主要采取任务驱动、项目为导向、课堂与实践一体化的教学模式。根据学习情境和教学对象，采用讨论启发、提问启发、案例启发等启发式引导学生学习。这样让学生从故障实践中发现问题，提出解决问题的方法，从而获得实际的应用能力。3.教学手段（1）以具体的实际项目作为学生学习的载体，边做边学，做学统一，学生在完成实际项目的同时，学生通过自己或教师