《光伏发电系统集成与设计》课程整体设计

1、光伏发电系统集成与设计课程整体教学设计（20142015学年第二学期）课属院系： 光电工程学院 课程代码： 0803005 制定人： <光伏应用技术>课程组 制定时间： 2014.7 山东理工职业学院一、课程信息（一）管理信息课程名称：光伏发电系统集成与设计课程代码: 0803005课属院系：光电工程学院制 定 者：<光伏应用技术>课程组批 准 人:静国梁（二）基本信息学 分：4学时64教学对象光伏发电技术及应用专业 大二学生课程属性：专业核心课课程类型理论+实践课先修课程：电子技术、电工技术、太阳能电池组件、光伏应用技术后续课程：光伏产品设计与应用、光伏发电系统运行与

2、维护二、教学对象分析(主要分析学生在学习方面的特点，可结合学生年龄结构、已有的知识、能力状况、学习能力、学习习惯、学习兴趣等，针对这样的学生，在课程设计中的有何对策，以求达到什么样的效果)一、高职高专学生的学习情绪化较强，对感兴趣的东西学习积极性较高。而对于内容枯燥的内容则学习效率较低。因此在组织教学过程中必须注意结合社会实际，增强教学的生动性，从而提高学生的学习兴趣作高职高专教育，实践教学应该是其一大特色，学生对实践性环节的学习趣明显高于理论课程的学习，我们应该通过加强实践教学，来培养学生的学习兴趣。二、高职高专学生的学习方式高职高专学生的学习具有较高层次的职业定向性。他们在进校之初，自己就

3、已经基本明白将来的工作岗位（岗位群），并围绕一定的职业定向学习基础课、专业基础课和专业课。与中学阶段的学习相比，高职高专学生的学习具有更多的自主权，学习途径具有多样性。高职高专学习具有更多自由支配的时间，学习内容有一定的可选择性，而且高职高专阶段的实践性教学环节（如案例分析、专业实训等），提供给学生更多可以发挥的余地。 教师要充分利用现代教育技术，开发教学资源，制作内容丰富，效果明显的多媒体教学课件，以提升学生学习的兴趣。三、课程设计指导思想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光伏发电系统进行了全面

4、的介绍，从太阳能发电原理，光伏设备如光伏控制器、逆变器和光伏储能装置、光伏发电系统容量设计及整体配置到光伏发电系统的应用等方面均做了详细的阐述，还列举了一些典型的太阳能光伏发电系统应用实例。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到工程设计的知识和技能，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。四、课程目标设计 （一）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

5、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. 能完成离网光伏发电系统的集成与设计；5. 能完成并网光伏发电系统的集成与设计；6. 能独立完成光伏发电系统的学习报告。（二）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。（三）素质目标1. 方法能力：学习方法、逻辑思维能力、分析能力

6、、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。五、课程内容设计序号模块（项目）名称学时1太阳能光伏发电系统认识与集成62光伏电池组件及方阵设计与集成83光伏储能设备认识及设计84光伏控制器的认识与设计85光伏逆变器的认识与设计86光伏发电系统的容量设计107光伏发电系统整体配置与相关设计16合计64六、能力训练项目设计编号项目名称拟实现的能力目标相关支撑知识项目实施主要手段及步骤项目成果1太阳能光伏发电系统认识与集成1.能分析我国光伏产业的现状和面临的问题；2.能

7、分析光伏发电的优缺点；2.能分析离网光伏发电系统组成及功能；3.能分析并网光伏发电系统组成及功能；4.能组装最小太阳能光伏发电系统。1.离网光伏发电系统种类；2.并网光伏发电系统种类；3.光伏发电应用案例。多媒体演示、案例说明绘制离网光伏发电系统结构；绘制并网光伏发电系统结构；组装最小太阳能光伏发电系统。2光伏电池组件及方阵设计与集成1.能分析光伏电池工作特性、串并联特性；2.能实现组件的串并联；3.能认识电池组件参数和组件选择；4.能分析热斑效应产生的原因及解决方法；5.能按照实际要求完成光伏方阵容量设计和方阵选择；6.能分析光伏方阵最大太阳能资源获取方法。1.光生伏打效应、电工常识、电池生

8、产技术；2.电池组件封装技术；3.电池组件参数及“热斑效应”；4.电子线路分析。多媒体演示、现场教学、案例说明，多媒体演示1. 绘制单体电池输出特性；2. 组件结构布局与设计；3. 方阵容量设计。3光伏储能设备认识及设计1.能认识不同类型蓄电池和分析蓄电池特性；2.能正确选择光伏用蓄电池；3.能正确使用光伏蓄电池；4.能进行蓄电池容量设计。1.蓄电池结构；2.蓄电池容量计算方法和要求。多媒体演示、实物展示1. 铅酸蓄电池型号认识；2. 蓄电池特性描述。3.蓄电池容量计算。4光伏控制器的认识与设计1.能分析控制电路结构和工作原理；2.能制作bost和buck电路；3.能制作简单控制电路；4.能使

9、用典型控制器；能根据系统需求，选配控制器。1.电子技术；2.电工基础。多媒体演示、行动导向、案例说明 典型控制器使用5光伏逆变器的认识与设计1.能认识和分析光伏逆变器技术指标；2.能制作典型小型光伏逆变器；3.能配置独立光伏逆变器；4.能配置并网光伏逆变器。1.逆变器结构；多媒体演示、实物展示典型逆变器的使用逆变器电路设计与制作6光伏发电系统的容量设计1.能计算设计光伏发电系统蓄电池容量的设计；2.能计算设计光伏组件容量；3.能掌握独立光伏发电系统容量计算与设计；4.能掌握并网光伏发电系统容量计算与设计。1.电子技术、电工基础；2.光伏发电系统集成；3.光伏系统容量设计；多媒体演示、案例说明按

10、照具体要求设计出蓄电池、光伏组件容量设计7光伏发电系统整体配置与相关设计1.能进行光伏发电系统整体配置；2.能正确选择光伏组件；3.能正确选择光伏逆变器；4.能正确选择光伏控制器；5.能正确设计光伏发电系统交流配电柜；6.能正确连接光伏汇流箱；7.能正确连接电度表；8.能正确设计防雷设备。1.电子技术；2.电工基础。多媒体演示、实物说明按照具体要求给出光伏发电系统整体配置七、教学进度表序号学时教学目标和主要内容单元标题能力目标项目编号知识目标教学组织安排考核12光伏发电系统认识1.能分析我国光伏产业的现状和面临的问题；2.能分析光伏发电的优缺点；3.了解光伏发电的应用领域；4.能组装最小光伏发

11、电系统。11.了解我国光伏产业现状和面临的问题；2.掌握光伏发电的优缺点；3.掌握光伏发电的主要应用方式。教师讲授光伏发电系统的应用领域、光伏发电系统的组成及特点、光伏发电系统的分类。学生学习光伏发电理论知识，小组讨论制定光伏发电系统总体设计和制作方案。通过教师检查和各组评议确定方案是否可行及提出改进办法，通过改正指导方案可行。小组讨论，确定详细方案等。课堂提问、项目检查评估22离网光伏发电系统结构认识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。11.掌握离网光伏发电系统结构组成和类型、各组成部件功能和特点。教师讲授离网光伏发电系统的理论知识，引导学生归纳总

12、结和思考现实生活中的实例，理论联系实践。课堂提问34并网光伏发电系统结构认识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。11.掌握并网光伏发电系统结构和类型。通过生活中的实例及课件内容学习并网光伏发电系统结构，展开讨论，归纳总结。课堂提问42光伏电池发电特性认识1.能分析单体电池发电特性；2.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。21.掌握光生伏打效应；2.晶体电池和非晶硅电池发电特性；3.太阳能电池的效率；教师下达任务书，学生通过各种方式了解项目任务，教师解答学生提出问题。习题练习54光伏组件电特性分析 1.能分析热斑效益产生原因及热斑

13、效应的解决方法；2.能认识电池组件参数和组件选择；3.能分析影响光伏组件最大功率的要素。21.掌握电池组件参数及“热斑效应”；2.掌握电池组件参数和组件选择；学生学习组件特性，小组讨论光伏组件特性。习题练习；现场考核64光伏方阵的组成及设计 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；4.能从实际工程中电池组件最佳倾斜角设计。21.掌握一般光伏方阵容量设计方法；2.掌握光伏方阵安装方式及倾斜角设计。小组讨论制定总体光伏方阵容量设计，通过教师检查和各组评议确定方案是否可行。习题练习；现场考

14、核82蓄电池认识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。31.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。课堂提问；习题练习；现场考核92蓄电池的选择、容量设计及应用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。31.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。由设问的方式，引入光伏发电必须要有光照才能发电，那么在夜晚工作的太阳能路灯，太阳能信号指示灯，在夜间为什么能发光呢？这个电能是从哪里来的呢？ 课

15、堂提问；习题练习10认识光伏控制器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。41.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。114光伏控制器分类及控制原理 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。41.掌握控制器电路结构和工作原理。通过向学生演示光照地球仪的光照分布了解太阳高度角、太阳时角、太阳赤纬角及太阳方位角的概念。习题练习122典型光伏控制电路分析、制作和使用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、41.掌握光伏控制器的使用。通过计算济宁地区地面和斜面上所受太阳辐照量的掌握太阳直接辐射和散射辐射的计算方法。习题练习133认识光伏逆变器1.能认识逆变器功能；2.能使用正确使用离网、并网逆变器。51.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.使用实物演示的方法向学生介绍单晶硅太阳电池和多晶硅太阳电池；让同学们讨论所熟知自己周围的产品的性能，引入太阳电池测试需要在标准条件下进行，并且掌握太阳电池的开路电压、短路电流、填充因子及转换效率等电性能参数。课堂提问；习题练习142光伏逆变器电路的实现1.能分析逆变器工作原理；2.能制作简单低功率逆变电路

17、。51.掌握光伏逆变器的分类及功能指标。通过课件演示让学生知道太阳电池封装的意义，了解光伏组件的工艺流程。课堂提问；习题练习15逆变器电路配置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。51.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。164光伏发电系统容量设计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。61.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。172离网光伏发电系统配置与装置1.能进行典型光伏发

18、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。71.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。由比较的方式，引入铅酸蓄电池，利用蓄电池实物进行课程讲解。课堂提问192配电侧并网光伏电站设计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；71.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.掌握太阳能光伏组件支架设计由设问的方式，引入在光伏电站中，如何可靠的保护蓄电池呢？ 课堂提

19、问212其他电气设备的结构设计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。7课堂提问222光伏发电供配电系统设计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71.掌握直流接线箱、交流配电柜、防雷接地的使用。由案例式的方式，解决太阳能产生的直流电是怎么并入电网或离网存储？ 课堂提问八、第一节课梗概第一步：太阳能手电筒的组装与展示1.使用“魔法盒”展示手电筒部件太阳电池（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