太阳能光伏发电系统设计与施工.pdf

《太阳能光伏发电系统的设计与施工》教学大纲课程名称：太阳能光伏发电系统的设计与施工课程编号： 10030208 课程类别：专业选修课学时 / 学分： 48/3 开设学期：第七学期开设单位：物理与机电工程学院适用专业：能源与动力工程专业说明一、课程性质与说明1．课程性质专业选修课2．课程说明本课程是新能源专业太阳能光伏发电方向专业的一门专业选修课， 是该专业职业核心课程的重要支撑课程。 其主要任务是让学生通过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， 掌握太阳能光伏发电系统的容量设计、配置选型、安装施工、检查测试、运行维护与故障排除等技能，培养高素质技能型光伏专门人才。二、教学目标1. 使学生能熟练掌握光伏发电系统集成设计的一般过程；2. 使学生能掌握典型离网光伏发电的设计与实施；3. 使学生能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；4. 使学生能掌握利用计算机仿真技术实现光伏电站可行性分析技术。三、学时分配表章序 章题讲授学时实验学时实践学时上机学时小计1 太阳能光伏发电系统概述 4 4 2 太阳能光伏电池组件与方阵 4 4 3 太阳能光伏系统的控制器和逆变器 8 8 4 太阳能光伏发电储能电池及器件 4 4 5 太阳能光伏发电系统的容量设计 6 6 6 太阳能光伏发电系统的整体配置与相关设计 8 8 7 太阳能光伏发电系统的安装施工与检查测试 6 6 8 太阳能光伏发电系统的运行维护与故障排除 6 6 合计 48 48 四、教学教法建议对于课本知识， 尽量通过典型离网光伏发电系统设计与实施模型讲解， 使理论知识尽量通俗易懂； 另外多补充课本以外的知识及前沿研究成果， 帮助学生们拓展视野， 夯实专业基本功。 教学过程中要注意激发学生积极性和学习热情， 多使用多媒体教学手段展示实例，使学生在轻松的课堂氛围中获取知识。五、课程考核及要求1．考核方式：考试（） ；考查（√ ）2．成绩评定：计分制：百分制（√） ；五级分制（ ） ；两级分制（ ）成绩构成：总成绩 =平时考核（ 30）％ +期末考核（ 70）％本文第一章 光伏建筑发电系统简介教学目标1. 了解太阳能光伏发电的特点及应用；2. 了解太阳能光伏发电系统的构成；3. 掌握太阳能光伏发电系统的工作原理；4. 了解太阳能光伏发电系统的分类；5. 理解独立光伏发电系统的构成；6. 理解并网光伏发电系统的类型及构成。教学重点太阳能光伏发电系统的工作原理；太阳能光伏发电系统的分类。教学难点独立光伏发电系统的组成；并网光伏发电系统的类型及组成。教学时数4 学时教学内容1. 太阳能光伏发电的特点及应用太阳能光伏发电简介； 太阳能光伏发电的优点； 太阳能光伏发电的缺点； 太阳能光伏发电的应用。2. 太阳能光伏发电系统的构成、工作原理与分类太阳能光伏发电系统的构成； 太阳能光伏发电系统的工作原理； 太阳能光伏发电系统的分类。3. 独立光伏发电系统无蓄电池的直流光伏发电系统；有蓄电池的直流光伏发电系统；交流及交、直流混合光伏发电系统；市电互补型光伏发电系统。4. 并网光伏发电系统有逆流并网光伏发电系统； 无逆流并网光伏发电系统； 切换型并网光伏发电系统；有储能装置的并网光伏发电系统。教法建议课堂教学运用讲授法， 穿插使用多媒体教学手段， 尽量注重已有模型的分析， 并在此基础上引入前沿设计思路，拓展学生知识面。考核要求1. 能够了解太阳能光伏发电系统的构成；2. 能够掌握太阳能光伏发电系统的工作原理；3. 能够理解解太阳能光伏发电系统的分类及构成。第二章 太阳能光伏电池组件与方阵教学目标1. 了解太阳能电池组件的基本要求；2. 了解太阳能电池组件的分类；3. 掌握晶体硅太阳能电池组件的构成与工作原理；4. 了解电池组件的主要原材料及部件；5. 了解电池组件的板型设计；6. 掌握电池组件生产流程和工序；7. 了解太阳能电池组件的性能参数；8. 掌握太阳能电池组件的技术要求和检验测试；9. 了解太阳能电池方阵的组成；10. 掌握太阳能电池方阵组合的计算。教学重点晶体硅太阳能电池组件的构成与工作原理； 太阳能电池组件的技术要求和检验测试；太阳能电池方阵组合的计算。教学难点太阳能电池组件的技术要求和检验测试；太阳能电池方阵组合的计算。教学时数4 学时教学内容1. 太阳能电池组件的基本要求与分类太阳能电池组件的基本要求；太阳能电池组件的分类。2. 晶体硅太阳能电池组件的构成与工作原理普通型太阳能电池组件；建材型太阳能电池组件。3. 太阳能电池组件的制造电池组件的主要原材料及部件； 电池组件的板型设计； 电池组件生产流程和工序；太阳能电池组件的性能参数；太阳能电池组件的技术要求和检验测试。4. 太阳能电池方阵太阳能电池方阵的组成；太阳能电池方阵组合的计算。教法建议课堂教学运用讲授法， 穿插使用多媒体教学手段， 尽量注重已有模型的分析， 并在此基础上引入前沿设计思路，拓展学生知识面。考核要求1. 能够了解太阳能电池组件的基本要求与分类；2. 能够理解晶体硅太阳能电池组件的构成与工作原理；3. 能够掌握太阳能电池组件制造的技术要求和检验测试；4. 能够了解太阳能电池方阵的组成；5. 能够掌握太阳能电池方阵组合的计算方法。第三章 太阳能光伏系统的控制器和逆变器教学目标1. 理解光伏控制器的分类及电路原理；2. 了解光伏控制器的主要性能特点；3. 了解光伏控制器的主要技术参数；4. 了解光伏控制器的配置选型；5. 了解逆变器的电路结构及主要元器件；6. 理解离网独立型逆变器的电路原理；7. 理解并网型逆变器的电路原理；8. 了解光伏逆变器的主要性能特点；9. 了解光伏逆变器的主要技术参数；10. 掌握光伏逆变器的配置选型方法。教学重点光伏控制器的分类及电路原理；逆变器的电路结构及原理。教学难点光伏控制器的分类及电路原理； 离网独立型逆变器的电路原理； 并网型逆变器的电路原理；光伏逆变器的主要性能特点；光伏逆变器的配置选型方法。教学时数4 学时教学内容1. 太阳能光伏控制器光伏控制器的分类及电路原理； 光伏控制器的主要性能特点； 光伏控制器的主要技术参数；光伏控制器的配置选型。2. 太阳能光伏逆变器逆变器的分类； 逆变器的电路结构及主要元器件； 离网独立型逆变器的电路原理；并网型逆变器的电路原理。3. 光伏逆变器的技术参数与配置选型光伏逆变器的主要性能特点； 光伏逆变器的主要技术参数； 光伏逆变器的配置选型。教法建议课堂教学运用讲授法， 穿插使用多媒体教学手段， 尽量注重已有模型的分析， 并在此基础上引入前沿设计思路，拓展学生知识面。考核要求1. 能够掌握光伏控制器的分类及电路原理；2. 能够掌握逆变器的电路结构、分类及原理；3 能够掌握光伏逆变器的配置选型方法。第四章 太阳能光伏发电储能电池及器件教学目标1. 了解铅酸蓄电池的分类；2. 掌握铅酸蓄电池结构与原理；3. 理解铅酸蓄电池的基本概念与技术术语；4. 理解铅酸蓄电池的使用要点；5. 了解其它形式储能电池器件的基本结构与性能指标。教学重点铅酸蓄电池结构与原理； 铅酸蓄电池的基本概念与技术术语； 铅酸蓄电池的使用要点。教学难点铅酸蓄电池结构与原理；铅酸蓄电池的使用要点及性能指标。教学时数4 学时教学内容1. 铅酸蓄电池铅酸蓄电池的分类、 结构与原理； 铅酸蓄电池的基本概念与技术术语； 铅酸蓄电池的型号识别；胶体型铅酸蓄电池；铅酸蓄电池的使用要点。4.2 其他储能电池及器件碱性蓄电池；锂离子蓄电池；镍氢电池；超级电容器。教法建议课堂教学运用讲授法， 穿插使用多媒体教学手段， 尽量注重已有模型的分析， 并在此基础上引入前沿设计思路，拓展学生知识面。考核要求1. 能够了解铅酸蓄电池的分类及铅酸蓄电池的基本概念与技术术语；2. 能够掌握铅酸蓄电池结构与原理；3. 能够理解铅酸蓄电池的使用要点及性能指标。第五章 太阳能光伏发电系统的容量设计教学目标1. 理解太阳能光伏发电系统的设计原则、步骤和内容；2. 理解太阳能光伏发电系统用电负载的特性；3. 了解太阳能光伏发电系统的类型、安装场所和方式；4. 理解太阳能光伏发电系统容量的设计的基本思路；5. 掌握太阳能电池组件及方阵的设计方法；6. 了解蓄电池和蓄电池组的设计方法；7. 掌握太阳能光伏发电系统的容量设计的计算公式和设计方法。教学重点系统的设计原则、步骤和内容；太阳能光伏发电系统容量设计的基本思路。教学难点太阳能光伏发电系统容量的设计与计算。教学时数4 学时教学内容1. 系统的设计原则、步骤和内容系统设计原则；设计步骤和内容。2. 与设计相关的因素和技术条件系统用电负载的特性； 当地的太阳能辐射资源及气象地理条件； 发电系统的类型、安装场所和方式。3. 太阳能光伏发电系统容量的设计与计算设计的基本思路； 太阳能电池组件及方阵的设计方法； 蓄电池和蓄电池组的设计方法。4. 其他几种计算公式和设计方法以峰值日照时数为依据的简易计算方法；以年辐射总量为依据的计算方法；以年辐射总量和斜面修正系数为依据的计算方法； 以峰值日照时数为依据的多路负载计算方法； 以峰值日照时数和两段阴雨天间隔天数为依据的计算方法； 并网光伏 ( 光伏建筑一体化 ) 发电系统容量的设计与计算；有关太阳能辐射能量的换算；太阳能发电系统功率与带负载配置速查表。教法建议课堂教学运用讲授法， 穿插使用多媒体教学手段， 尽量注重已有模型的分析， 并在此基础上引入前沿设计思路，拓展学生知识面。考核要求1. 能够理解太阳能光伏发电系统的设计原则、步骤和内容；2 能够理解太阳能光伏发电系统用电负载的特性；3. 能够理解太阳能光伏发电系统容量的设计的基本思路；4. 能够掌握太阳能电池组件及方阵的设计方法；5. 能够掌握太阳能光伏发电系统的容量设计的计算公式和设计方法。第六章 太阳能光伏发电系统的整体配置与相关设计教学目标1. 了解太阳能光伏发电系统的配置构成；2. 掌握太阳能光伏发电系统配置的设备、部件选型；3. 理解太阳能光伏组件 ( 方阵 ) 支架和基础的设计思路；4. 掌握直流接线箱的设计；5. 掌握交流配电柜的设计；6. 掌握防雷与接地系统的设计。教学重点太阳能光伏发电系统的配置构成；设备、部件的配置和选型。教学难点太阳能光伏组件 ( 方阵 ) 支架和基础的设计； 直流接线箱的设计； 交流配电柜的设计；防雷与接地系统的设计。教学时数4 学时教学内容1. 太阳能光伏发电系统的整体配置太阳能光伏发电系统的配置构成；设备、部件的配置和选型。2. 太阳能光伏发电系统的相关设计太阳能光伏组件 ( 方阵 ) 支架和基础的设计； 直流接线箱的设计； 交流配电柜的设计；防雷与接地系统的设计。3. 太阳能光伏发电系统配置设计实例某大厦采光廊架离网光伏发电系统设计方案； 100kW并网光伏发电系统设计方案。教法建议课堂教学运用讲授法， 穿插使用多媒体教学手段， 尽量注重已有模型的分析， 并在此基础上引入前沿设计思路，拓展学生知识面。考核要求1. 能理解太阳能光伏发电系统的整体配置；2. 能掌握太阳能光伏组件 ( 方阵 ) 支架和基础的设计、 直流接线箱的设计、 交流配电柜的设计、防雷与接地系统的设计；3. 能进行初步的太阳能光伏发电系统的设计。第七章 太阳能光伏发电系统的安装施工与检查测试教学目标1. 掌握太阳能电池组件及方阵的安装施工；2. 掌握光伏控制器和逆变器等电气设备的安装；3. 掌握防雷与接地系统的安装施工；蓄电池组的安装；4. 掌握线缆的铺设与连接；5. 掌握太阳能光伏发电系统的检查测试。教学重点太阳能光伏发电系统的安装施工；太阳能光伏发电系统的检查测试。教学难点太阳能光伏发电系统的安装施工；太阳能光伏发电系统的检查测试。教学时数4 学时教学内容1. 太阳能光伏发电系统的安装施工太阳能电池组件及方阵的安装施工；光伏控制器和逆变器等电气设备的安装；防雷与接地系统的安装施工；蓄电池组的安装；线缆的铺设与连接。2. 太阳能光伏发电系统的检查测试光伏发电系统的检查； 光伏发电系统的测试。教法建议课堂教学运用讲授法， 穿插使用多媒体教学手段， 尽量注重已有模型的分析， 并在此基础上引入前沿设计思路，拓展学生知识面。考核要求1. 能掌握太阳能光伏发电系统的各个组成环节的安装及施工方案；2. 能够理解对太阳能光伏发电系统的检查及测试方法。第八章 太阳能光伏发电系统的运行维护与故障排除教学目标1. 了解太阳能光伏发电系统的日常检查和维护项目；2. 掌握太阳能光伏组件方阵的检查维护方法；3. 掌握蓄电池 ( 组 ) 的检查维护方法；4. 掌握光伏控制器和逆变器的检查维护方法；5. 掌握配电柜及输电线路的检查维护方法；6. 掌握防雷接地系统的检查维护方法；7. 了解太阳能电池组件与方阵的常见故障；8. 掌握蓄电池的常见故障及解决方法；9. 掌握光伏控制器的常见故障及解决方法；10. 掌握逆变器的常见故障及解决方法。教学重点了解太阳能光伏发电系统的日常检查和维护项目及方法； 太阳能电池组件与方阵的常见故障及解决方法。教学难点了解太阳能光伏发电系统的日常检查和维护项目及方法； 太阳能电池组件与方阵的常见故障及解决方法。教学时数4 学时教学内容1. 太阳能光伏发电系统的运行维护太阳能光伏发电系统的日常检查和定期维护； 太阳能光伏组件方阵的检查维护； 蓄电池 ( 组 ) 的检查维护； 光伏控制器和逆变器的检查维护； 配电柜及输电线路的检查维护；防雷接地系统的检查维护。2. 太阳能光伏发电系统的故障排除太阳能电池组件与方阵的常见故障； 蓄电池的常见故障及解决方法； 光伏控制器的常见故障；逆变器的常见故障。教法建议课堂教学运用讲授法， 穿插使用多媒体教学手段， 尽量注重已有模型的分析， 并在此基础上引入前沿设计思路，拓展学生知识面。考核要求1. 能够熟悉太阳能光伏发电系统的日常检查和维护项目；2. 掌握能够熟悉太阳能光伏发电系统的日常检查和维护及方法；3. 能够熟悉太阳能电池组件与方阵的常见故障解决方法。4. 能够掌握太阳能电池组件与方阵的常见故障的解决方法。参考书目[1] （日）太阳光发电协会 编，刘树民，宏伟 译 . 太阳能光伏发电系统的设计与施工[M]. 科学出版社 , 2006. [2] 周志敏，纪爱华 著 . 太阳能光伏发电系统设计与应用实例 [M]. 电子工业出版社 ,2010. [2] 李钟实 著 . 太阳能光伏发电系统设施施工与维护 [M]. 人民邮电出版社 ,2010. 执笔： 审核： 制（修）订时间： 2012.5