《光伏发电系统集成与设计》课程整体设计

1、光伏发电系统集成和设计课程整体教学设计 、管理信息 课程名称：光伏发电系统集成和设计 制定时间：2011.03.16 课程代码：12317035 制定人： 二、基本信息 学 分：5 学 时：80 授课对象：光伏使用技术专业 所属部门：信息工程学院 批准人： 三、课程设计 1 课程目标设计 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和设计中的典型 离网光伏发电系统集成和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和实施，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

2、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 1 能独立完成离网光伏发电系统的集成和设计 2 2 能熟练完成典型离网光伏发电系统的组装 3 3 能正确完成光伏电池方阵设计 4 4 能正确元成光伏发电系统的畜电池容量设计 5 5 能熟练完成典型光伏控制器电路设计和制作 6 6 能独立完成并网光伏电站系统结构设计 7 7 能熟练使用 RETscreenRETscreen 完成光伏发电系统设计的可行性分析 *8*8 能熟练使用光伏发电系统组装和测量工具 *9*9 能解读光伏发电项目文件，完

3、成光伏发电项目的申报工作 *10*10 能独立完成光伏发电项目方案申报方案设计 知识目标 掌握离网光伏发电系统及并网光伏发电系统组成结构;课程类型：专业核心课 先修课程：电工基础、光伏电子技术 后续课程：光伏发电系统施工和维护、智能 光伏产品系统集成 模块 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 结果 掌握太阳能资源的组成及获取方法； 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

4、取方法； 掌握光伏电站防雷接地方法； 掌握 RETscreenRETscreen 功能及操作方法。 (3)(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)(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 名称 段及步骤 1 认识光伏发电系统结构； 万用表的使用； 多媒体演示、 光伏发电系统认 能实际组装简单光伏发电系统； 组装工具的使 边讲边练、成 光伏小车 识 能认识离网光伏发电系统各部件主 用； 果展

5、示和点 可靠运行 要功能； 光伏电池使用。 评 2 能分析离网光伏发电系统类型及使 多媒体演示、 绘制离网 离网光伏发电系 用场合； 离网光伏发电 成果展示和 光伏发电 光伏发 统结构认识 能认识不同离网光伏发电系统的结 系种类 点评 系统结构 电系统 构； 认识 3 能分析并网光伏发电系统类型及使 多媒体演示、 绘制并网 并网光伏发电系 用场合； 并网光伏发电 成果展示和 光伏发电 统结构认识 能认识不同并网光伏发电系统的结 系种类 点评 系统结构 构； 4 光伏发电使用主 能分析光伏发电使用主要方式； 光伏发电使用 多媒体演示、 分析浙江 能分析我国光伏发电发展方向； 种类；我国光伏 成果

6、展示和 省光伏发 要方式及特点 能分析给类光伏发电类型特点； 发电方向； 点评 电目标 5 能分析我国区域太阳资源分布情 多媒体演示、 分析我国 太阳能资源组 及浙江省 太阳资源认识 况； 成 成果展示和 太阳能资 太阳能 资源认 能用不同表示形式表示太阳资源； 点评 源情况 6 能正确设计电路，测量电路； 太阳能辐射量 多媒体演示、 辐射量对 识 太阳能资源对光 能正确分析辐射量对光伏发电的影 对光伏发电的 成果展示和 光伏发电 伏发电的影响 响； 影响。 点评 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 总辐射表的使 多媒体演示、 测量总辐 资源； 能使用观测系统测量太阳能

7、资源； 用方法和不同 辐射参数的测 量 边讲边练、成 果展示和点 评、行动导向 射量 8 光伏电池方阵最 能获取太阳能电池方阵面最大辐射 光伏电池发电 多媒体演示、 太阳能资 边讲边练、成 佳太阳能资源获 量； 效率；光生伏打 果展示和点 源获取最 取 能设计最佳光伏组件位置； 效益； 评 佳性 9 能分析单体电池发电特性； 光生伏打效应、 多媒体演示、 绘制单体 光伏单体电池发 能描述太阳能电池特性参数； 电工常识、电池 成果展示和 电池输出 电特性认识 能分析太阳能电池串、并联特性； 生产技术； 点评、行动导 特性 能有效分析 向 10 多媒体演示、 光伏组件电特性 能认识电池组件参数和组

8、件选择； 电池组件参数 成果展示和 组件输岀 光伏电 分析 能分析影响组件输岀性能要所； 及“热斑效应” 点评、行动导 影响要素 池组件 向 及方阵 11 能分析热斑效益产生原因及热斑效 多媒体演示、 组件结构 容量设 光伏方阵结构设 益的解决方法； 热斑效益、电子 成果展示和 布局和设 计 计 能安装特定要求设计组件方阵结 线路分析 点评、行动导 计 构； 向 12 能分析一般光伏方阵容量设计方 多媒体演示、 法； 方阵容量 光伏方阵容量设 能分析光伏方阵最大太阳资源获取 自动跟踪技术 成果展示和 设计准确 计 方法； 点评、行动导 性 向 能分析不同自动跟踪光伏方阵的太 阳资源获取； 13

9、 能分析不同类型蓄电池特性； 多媒体演示、 铅酸蓄电 铅酸蓄电池认识 能从蓄电池型号选择蓄电池； 蓄电池结构 成果展示和 池型号认 能正确使用蓄电池； 点评 识 14 能正确使用碱性蓄电池、锂离子蓄 碱性蓄电池、 锂 多媒体演示、 蓄电池特 其他蓄电池认识 电池、镍氢蓄电池； 离子蓄电池、 镍 成果展示和 性描述 光伏储 能分析上述蓄电池特性； 氢蓄电池 点评 能设备 15 多媒体演示、 离网系统 认识及 蓄电池的选择及 能太阳能用蓄电池类型的选择； 蓄电池容量计 成果展示和 蓄电池容 设计 容量设计 能对蓄电池容量进行计算； 算方法和要求 点评、行动导 量计算 向 16 能分析超级电容器特性

10、； 多媒体演示、 超级电容 能计算超级电容器容量； 超级电容器、 电 超级电容器使用 能在光伏发电系统使用超级电容 子线路分析 成果展示和 器容量设 点评 计 器； 17 能正确使用常用离网光伏控制器； 多媒体演示、 电子技术、电工 边讲边练、成 光伏控制 认识光伏控制器 能分析光伏控制器功能； 光伏典 能分析光伏控制器一般结构； 基础 果展示和点 器的使用 型控制 评 电路设 18 能针对特定环境选择合适的控制器 多媒体演示、 离网系统 计和制 光伏控制器分类 电子技术、电工 边讲边练、成 种类； 控制器选 作 及控制原理 能分析各类控制器功能和特点； 基础 果展示和点 择 评、行动导向 1

11、9 典型光伏控制电 能分析 BUCK电路及制作； 电子技术、电工 多媒体演示、 电路制作 路分析和制作 能分析 BOOST电路及制作； 能分析和制作草坪灯控制电路； 能分析和制作非光控控制器电路； 基础 边讲边练、成 果展示和点 评、行动导向 和调试 20 能选择合适的离网典型控制器； 多媒体演示、 典型控制器的使 能正确连接和使用控制器； 控制器功能、电 边讲边练、成 典型控制 用 能正确维护和检测控制器； 工基础 果展示和点 器使用 评 21 能分析光伏控制器实现最大功率的 多媒体演示、 原理； 光伏电池最大功 能分析定电压跟踪技术原理； 最大功率技术 边讲边练、成 最大功率 率点跟踪方法

12、 能分析不同最大功率实现方法特 果展示和点 实现方法 评、行动导向 占 八、5 22 多媒体演示、 能认识逆变器功能； 边讲边练、成 正确使用 光伏逆变器认识 能使用正确使用离网、并网逆变器； 果展示和点 逆变器 评 光伏逆 23 多媒体演示、 逆变电路 变器选 逆变器电路实现 能分析逆变器工作原理； 电子技术、电工 边讲边练、成 设计和制 型和配 能制作简单低功率逆变电路； 基础 果展示和点 作 置 评、行动导向 24 能认识逆变器参数； 逆变器工作原 多媒体演示、 边讲边练、成 逆变器配 逆变器配置 能配置逆变器； 理、电子技术、 果展示和点 置及级联 能进行逆变器的串并联； 电工基础 评

13、、行动导向 25 离网光伏发电系 能进行光伏发电系统集成设计； 太阳能资源、最 多媒体演示、 光伏电站 能对典型离网光伏发电系统进行配 佳功率、容量计 成果展示和 建设前期 离网光 统配置和装置 置和容量分析； 算 点评 调研 26 能进行光伏组件、方阵容量设计； 伏发电 能进行蓄电池容量设计； 系统集 离网光伏发电系 能进行以峰值日照时数、年辐射量、 多媒体演示、 成和实 统容量设计（考 多路负载等参数计算光伏系统容 蓄电池、组件容 成果展示和 容量设计 施 虑恶劣条件） 量； 量设计 点评 能分析光伏发电功率和带负载关 系； 27 配电侧并网光伏 能区分 BIPV及 PAPV系统； 多媒体

14、演示、 能分析 BIPV系统结构； 离网光伏电站 成果展示和 BIPV 认识 电站认识 点评 并网光 28 配电侧并网光伏 能分析和设计 BIPV容量； 多媒体演示、 BIPV 系统 伏发电 发电系统设计 能对 BIPV电池组件进行测量； 容量设计步骤 成果展示和 容量设计 系统集 能使用 BIPV电池组件； 点评 成 29 能正确使用汇流箱； 多媒体演示、 其他电气设备的 能正确使用直流配电柜； 电子技术、电工 成果展示和 电气设备 结构设计 能正确选择和使用交流配电柜； 基础 点评、行动导 的选择 能正确选择和使用防雷设备； 向 基于软 30 能使用 RETScreen 对并网电站分 多媒

15、体演示、 件的光 RETScreen 认识 析； 光伏发电系统 成果展示和 软件安装 伏电站 能正确下载和安装软件； 集成 点评、行动导 和启用 可行性 能正确完成基本条件设置； 向 分析 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、 成果展示和 点评、行动导 向 案例分析 效果 *32 能分析金太阳能工程项目申报文 多媒体演示、 金太阳能工程项 件，进行项目申报准备； 光伏系统容量 成果展示和 申报书质 *光伏 目申报 能制作项目申报书； 设计 点评、行动导 量 电站

16、建 能完成项目申报； 向 设项目 *33 能分析光伏建筑一体化申报文件， 多媒体演示、 申报 光伏建筑一体化 进行项目申报准备； 光伏系统容量 成果展示和 申报书质 项目申报 能制作项目申报书； 设计 点评、行动导 量 能完成项目申报。 向 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 发电的使用 （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；

17、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 光伏发电使 能分析光伏发电使用主要方式； 运用知识 光伏发电使用种类；我国 4 2 用主要方式 能分析我国光伏发电发展方向； 能力 光伏发电方向； 4 太阳资源认 能分析我国区域太阳资源分布情况； 阅读、分 太阳能资源组成且能源 5 2 识 能用不同表示形式表示太阳资源； 析能力 分布 5 太阳能资源 能正确设计电路，测量电路； 阅读、分 多媒体演示、成果展示和 6

18、 2 对光伏发电 能正确分析辐射量对光伏发电的影 析能力 点评 6 的影响 响； 能使用太阳能辐射表测试太阳能能 太阳能资源 总辐射表的使用方法和 7 3 测量 资源； 阅读 不同辐射参数的测量 7 能使用观测系统测量太阳能资源； 光伏电池方 能获取太阳能电池方阵面最大辐射 8 2 阵最佳太阳 量； 分析能力 倾斜面辐射量计算 8 能资源获取 能设计最佳光伏组件位置； 能分析单体电池发电特性； 光伏单体电 能描述太阳能电池特性参数； 光生伏打效应、电工常 9 2 池发电特性 能分析太阳能电池串、并联特性； 分析能力 识、电池生产技术；晶体 9 认识 能有效分析影响单体电池输岀因素； 电池和非晶

19、硅电池特性； 单晶硅电池 能按照实际要求设计电路； 获取信息 暗特性和亮特性； 10 2 输岀特性分 能分析电池输出能力； 分析能力 太阳能电池的效率； 10 析 能分析影响电池输岀能力要素。 能用图形描述电池输岀功率等曲线 要素。 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； 能分析影响组件输岀性能要所； 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 能分析一般光伏方阵容量设计方法； 13 2 光伏方阵容 量设计 能分析光伏

20、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 能从实际工程电池组件倾斜角角度 岀发，设计电池组件最佳倾斜角，并 电池组件倾 测试分析 双轴跟踪 14 2 斜角设计和 能从实际工程中电池组件最佳倾斜 分析能力 单轴跟踪 13 测量 角设计； 最佳倾斜角 能验证电池组件最佳倾斜角下的电 池发电量最大； 了解铅酸蓄电池种类和 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 功能。 掌握铅酸蓄电池的工作 原理。 掌握铅酸蓄电池的主要 14 技术参数。 铅酸蓄电池型号识别 能正确

21、使用碱性蓄电池、锂离子蓄电 其他蓄电池 碱性蓄电池、锂离子蓄电 16 1 认识 池、镍氢蓄电池； 学习方法 池、镍氢蓄电池 15 能分析上述蓄电池特性； 碱性蓄电池 密封型铅酸蓄电池 蓄电池的选 能太阳能用蓄电池类型的选择； 确定蓄电池容量的主要 17 3 择及容量设 能对蓄电池容量进行计算； 分析能力 因素 16 计 光伏电站蓄电池容量的 计算方法 能分析超级电容器特性； * 2 超级电容器 能计算超级电容器容量； 阅读、分 超级电容器、电子线路分 16 18 使用 能在光伏发电系统使用超级电容器； 析 析 光伏控制器功能 认识光伏控 能正确使用常用离网光伏控制器； 阅读、逻 光伏控制器性能

22、特点 中功率光伏控制器 19 2 制器 能分析光伏控制器功能； 辑思维 光伏控制器的主要技术 17 能分析光伏控制器一般结构； 参数 光伏控制器 能针对特定环境选择合适的控制器 20 3 分类及控制 种类； 分析能力 光伏控制器结构特点 17 原理 能分析各类控制器功能和特点； 蓄电池电压 分析蓄电池充放电控制电路原理； 21 检测控制电 分析蓄电池电压检测工作原理； 分析能力 电子技术 18 路制作 完成电路制作和参数测试； 能分析一般光伏方阵容量设计方法； 铅酸蓄电池 能分析光伏方阵最大太阳资源获取 22 充放电控制 方法； 分析能力 电子技术 18 电路制作 能分析不同自动跟踪光伏方阵的

23、太 阳资源获取； 能分析太阳能草坪灯电路制作功能； 太阳能草坪 能完成太阳能草坪灯控制电路设计； 23 灯电路制作 能完成电路制作和参数测试（设计测 分析能力 电子技术 19 量点，验证电路功能）； 能分析 BUCK电路及制作； 光伏升降压 BUCK 电路 24 2 能分析 BOOST电路及制作； 分析能力 20 电路制作 BOOST 电路 能选择合适的离网典型控制器； 典型控制器 阅读、分 25 3 的使用 能正确连接和使用控制器； 析能力 控制器功能、电工基础 20 能正确维护和检测控制器； 能分析光伏控制器实现最大功率的 光伏电池最 原理； 26 2 大功率点跟 能分析定电压跟踪技术原理

24、； 分析能力 最大功率技术 21 踪方法 能分析不同最大功率实现方法特点； 离网逆变器的主要特点 并网型逆变器主要性能 光伏逆变器 能认识逆变器功能； 阅读、分 特点 27 2 21 认识 能使用正确使用离网、并网逆变器； 析能力 光伏逆变器的主要技术 参数 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 并网逆变器单独运行的 检测和防止孤岛效应； 并网逆变器 能分析并网逆变器的结构； 阅读、分 单相并网逆变器电路原 29 结构分析 能正确使用并网逆变器； 析能力 理； 22 三相并网逆变器电路原 理 能认识逆变器参数； 小功率逆变 阅

25、读、分 逆变器工作原理、电子技 30 2 器制作 能配置逆变器； 析能力 术、电工基础 24 能进行逆变器的串并联； 离网光伏发 能进行典型光伏发电系统的集成； 太阳能资源、组件容量计 31 2 电系统配置 能工具配置要求，组装简单光伏发电 分析能力 算、蓄电池容量计算方法 24 和装置 系统系统； 能进行光伏组件、方阵容量设计； 离网光伏发 能进行蓄电池容量设计； 32 6 电系统容量 能进行以峰值日照时数、年辐射量、 分析能力 蓄电池、组件容量设计 25 设计 多路负载等参数计算光伏系统容量； 能分析光伏发电功率和带负载关系； 能区分 BIPV及 PAPV系统； 配电侧并网 能分析 BIP

26、V系统结构； BIPV 及 PAPV系统结构 33 2 光伏电站认 掌握光伏发电系统配置的整体要求； 分析能力 特点 26 识 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； 配电侧并网 能分析和设计 BIPV容量； 阅读、分 BIPV 电池组件使用及测 34 2 光伏发电系 能对 BIPV电池组件进行测量； 析能力 量 27 统设计 能使用 BIPV电池组件； 能正确使用汇流箱； 其他电气设 能正确使用直流配电柜； 阅读、分 35 4 备的结构设 能正确选择和使用交流配电柜； 析能力 电子技术、电工基础 28 计 能正确选择和使用防雷设备； 光伏发电供 掌握光伏发电

27、系统中直流接线箱、交 阅读、分 直流接线箱、交流配电 36 配电系统设 流配电柜、防雷接地等部件的设计 析能力 柜、防雷接地 29 计 能进行 RETScreen 对可行性分析； RETScreen 37 2 认识 能正确下载和安装软件； 学习能力 光伏发电系统集成 30 能正确完成基本条件设置； 能使用 RETScreen 软件进行光伏电 RETScreen 站可行性分析； 解决问题 38 6 的使用 能完成财务、气象、排放量等报表的 策略 光伏发电系统集成 31 生成； 能分析金太阳能工程项目申报文件， * 3 金太阳能工 进行项目申报准备； 制定工作 金太阳能工程项目申报 32 39 程项目申报 能制作项目申报书； 计划 流程和前期工作准备 能完成项目申报； * 3 光伏建筑一 能分析光伏建筑一体化申报文件， 进 制定工作 光伏建筑一体化项