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《光伏发电系统安装与维护》课程标准

2019-06-17 11:22:42T T


光伏发电系统安装与维护》课程标准

课程代码:         建议课时数:108     学分:6

适用专业:光伏技术专业

先修课程:电子装配与调试、组件制造技术、电气安装与维修

后续课程:光伏发电系统实训

一、前言

1.课程的性质

该课程是江苏省五年制高职光伏专业的一门专业方向课课程。

其任务是旨在培养学生安装光伏发电系统以及对其进行维护的专业能力。

2.设计思路

该课程是在调研和分析学生工作岗位对光伏技术应用能力的要求基础上,设置本课程的教学内容;以工学结合的理念为课程建设的指导思想,将课程的全部内容设计为若干的项目学习情境,项目学习情境尽量体现工作任务,工作流程,教学氛围尽量模拟企业环境。本课程的内容设计将原有学科体系下的教学内容解构,进行行动体系的重构,按工作任务分解为不同的项目学习情境。在教学设计中以满足职业岗位对光伏技术应用能力的需求为依据,确定课程内容;以基于工作过程的学习情境和项目驱动的教学模式作为课程设计的基本思路。

教师不定期进行学历深造、下企业挂职锻炼,提高科研开发能力,将先进的职业教育理念、生产管理经验引入课堂。

二、课程目标

根据本专业的培养目标和专业人才培养方案,制定如下教学目标:

1.知识目标:

(1)了解光伏产业,认识光伏发电系统的构成并掌握光伏组件的结构和加工工序;

(2)熟悉发电资源的配比,能合理评估可行性;

(3)熟悉光伏发电系统组件的特性和配置,并能进行入网调式;

(4)熟练防雷接地及安全运行。

2.能力目标

(1)会设计光伏发电系统;

(2)能对光伏与发电系统进行维护。

3.素质目标

(1)培养学生独立分析问题、解决问题的能力;

(2)培养学生细致严谨的工作态度;

(3) 培养学生具有良好的职业道德和职业技能。

三、课程内容和要求

根据专业课程目标和涵盖的工作任务要求,确定课程内容和要求,说明学生应获得的素质、知识与能力。

1.学科性为主的课程

模块

情景

任务

知识内容及要求

技能内容及要求

建议学时

项目调研

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

情景1:

认识光伏发电技术

任务1 :认识发电系统与光伏发电      

1.了解发电系统的有关概念;

2.了解发电系统的类型及原理;

3.掌握光能转换为电能的有关原理及光伏发电的特点。

1.资料查阅

2.实物观察

3.实地参观

实地参观交通安全及文明。

3

学时

任务2:认识工厂供电与输配电系统

1.了解工厂配电的相关要求;

2.掌握工厂配电的类型及特点;

3.掌握工厂供电线路的结构与敷设。

1.资料查阅

2.实物观察

3.实地参观

实地参观交通安全及文明。

3

学时

任务3:认识光伏发电场

1.了解光伏发电场的特点;

2.掌握光伏发电场的组成及原理;

3.了解光伏发电场对并网逆变器的要求。

1.资料查阅

2.实物观察

3.实地参观

实地参观交通安全及文明。

3

学时

任务4:了解光伏发电系统的组成及原理

1.了解光伏发现系统的类型;

2.了解光伏发电系统的组成及工作原理;

3.掌握光伏发电系统各组成部分的功能。

1.资料查阅

2.有逆流系统和无逆流系统的异同

3.实物观察

4.实地参观

实地参观交通安全及文明。

2

学时

情景2:

发电电站资源及可行性评估

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

任务1:太阳能资源评估

1.理解太阳能资源的计算;

2.理解太阳总辐射的计算。

采用太阳能资源丰富程度、稳定程度指标对太阳能资源进行分级评估。在进行评估时,所用数据应采用具有气候意义的30年气候平均值。

2

学时

任务2:项目可行性评估

1.了解试验数据、论证材料、计算图表、附图;

 

通过对项目的市场需求、资源供应、建设规模、工艺路线、设备选型、环境影响、资金筹措、盈利能力等方面的研究调查。

3

学时

任务3:项目实施评估

1. 了解发电站的经济效益。

在行业专家研究经验的基础上对项目经济效益及社会效益进行科学预测,从而为客户提供全面的、客观的、可靠的项目投资价值评估及项目建设进程。

 

2

学时

工程 设计

设计光伏发电系统

 

任务1: 光伏发电系统的总体设计  

了解并计算太阳能光伏发电系统所供应负载的详细情况,包括负载额定功率、峰值功率、供电方式、供电电压、供用时间、日平均用电量、负载性质等。在保证满足负载供电需要的前提下,确定使用最少的太阳能电池组件功率和蓄电池容量,以尽量减少初始投资。并应了解当地公共电网的情况,包括有无公共电网、公共电网距太阳能发电系统用电负载的距离、公共电网质量等。

软件设计: 负载用电量的计算,太阳能电池方阵辐射量的计算,太阳能电池组件、蓄电池用量的计算和两者之间相互匹配优化设计,太阳能电池方阵安装倾角的计算等。

硬件设计: 太阳能电池组件和蓄电池的选型,太阳能电池方阵支架的设计,逆变器的选型和设计,控制器的选型和设计,以及防雷接地、配电设备和低压配电线路的设计。

软件设计先于硬件设计。

3学时

 

 

任务2:光伏发电系统的容量设计

主要是对太阳能电池组件和蓄电池的容量进行设计与计算,目的就是要计算出系统在全年内能够满足用电要求并可靠工作所需要的太阳能电池组件和蓄电池的数量;

1.太阳能电池组件功率和方阵构成的设计与计算;

2.蓄电池的容量与蓄电池组合的设计与计算。

 

3学时

 

 

任务3:控制器和逆变器选型

 

根据容量设计计算出光伏阵列和蓄电池的容量,正确选择控制器和逆变器的容量和型号,从而保证光伏发电系统稳定、可靠、经济地运行。特别注意的是,在选择逆变器时一定要留有充分的裕量,以保证系统的耐冲性和以后扩容之用。

1.控制器的选型思路。

2.逆变器的选型思路。

3.控制器和逆变器选型考虑的因素。

2学时

 

 

任务4:设计与安装光伏阵列支架

光伏阵列支架的安装结构应该简单、结实耐用。制造安装光伏阵列支架的材料,要能够耐受风吹雨淋的侵蚀及各种腐蚀。电镀铝型材、电镀钢以及不锈钢都是理想的选择。支架的焊接制作质量要求要符合国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》(GB 50205-2001)的要求。阵列支架在符合设计要求下重量尽量减轻,以便于运输和安装。

1.了解光伏阵列支架的结构。

2.掌握光伏阵列支架的设计思路。

3.掌握光伏阵列支架的安装方法。

3学时

 

光伏发电系统设计实例

任务1: 10kW光伏发电场设计

光伏发电系统的容量越大,安全性能要求越高,对于大容量的光伏发电系统,设计前一定要参考相关的标准技术文件,按照用户或合同的要求,确定设计原则。容量设计是设计的重点,容量以满足需求为宜,因为光伏组件和蓄电池的成本占整个系统成本的最大比例。在选择控制器和逆变器的容量时,应该留有一定的余量,以备将来系统扩容之用。

1.10kW光伏发电场的设计原则。

2.10kW光伏发电场的容量设计。

3. 10kW光伏发电场的电气设计。

4.光伏发电场配电房的设计。

 

2学时

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

任务2:太阳能LED路灯设计与施工

太阳能路灯以太阳光为能源,白天充电晚上使用,具有无需复杂昂贵的管线铺设、课任意调整灯具的布局、安全节能无污染、无需人工操作、工作稳定可靠、节省电费、免维护等优点,得到广泛的应用,同时太阳能LED路灯具有造价偏高、光照范围窄、蓄电池寿命短等缺点,妨碍了太阳能LED路灯的进一步普及。

1.路灯的布置。

2.LED路灯的布置与高度、间距的设计。

3.太阳能LED路灯的容量设计。

4.太阳能LED路灯控制器的选择。

4学时

 

 

任务3:家庭用光伏发电系统设计与施工

家庭用光伏发电系统的造价及发电成本仍然很高,目前只能以特殊的形式用于特定的区域和特定的群体,例如,我国广大牧区的牧民、沿海岛屿上的居民。解决这些人群的基本生活用电问题与常规电力不同,设计师受到很多方面的限制。

1.家庭用光伏发电系统的设计原则。

2.家庭用光伏发电系统的设计思路。

3.阵列安装位置的设计。

4.家庭用光伏发电系统的施工工序。

3学时

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

任务4:逐日系统设计

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

由于地球的自转和公转,相对于某一个固定地点的光伏发电系统,一年春夏秋冬四季、每天日升日落,太阳的光照角度时刻都在变化,为了提高太阳能的利用率和吸收率,通过一定方式控制太阳能电池板使其能够时刻正对太阳光的系统,称为太阳能逐日系统。常用的太阳能跟踪控制方法有三种:匀速控制方法、光强控制方法以及时空控制方法。

1.逐日系统的控制方法。

2.逐日系统的设计思想。

3.方位角和高度角的计算。

4.逐日系统的硬软件设计。

5.编写并网光伏发电系统设计书。

 

 

 

 

 

 

 

 

2学时

工程设计

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

组件、光伏方阵特性认识

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

任务1 :太阳能电池方阵的组成及容量设计      

1.了解太阳能电池组件的分类及要求

2.掌握太阳能方阵的组成及组件连接

3.容量设计的步骤及思路

 

4.认识各类太阳能电池组件及方阵组成部分

5.认识太阳能电池组件的制造

6.了解太阳能组件选型

7.掌握容量设计及计算

 

3

学时

任务2:太阳能电池的热斑现象

1.理解热斑效应的定义及其产生原因

2.掌握热斑效应的解决办法

3.了解太阳能电池的串、并联组合

 

1.认识太阳能电池产生热斑的原因

2.通过热斑耐久实验测试理解热斑效应的有效解决办法

 

2

学时

任务3:方阵结构设计

1.了解太阳能电池方阵电路的构成

2.掌握太阳能电池方阵电路

3.理解光伏方阵组合的计算

 

1.认识太阳能方阵的构成部分

2.结合实物理解光伏阵列电路

3.理解光伏阵列组合方式

 

3

学时

任务1:认识光伏控制器

1.了解光伏控制器的分类和技术参数

2.掌握光伏控制器的功能

3.掌握光伏控制器的工作原理

1.掌握电池组件电流-电压特性

2.认识光伏控制器的外形与结构

3.理解串联、并联以及多路控制器电路 

4.了解控制器的技术参数

 

4

学时

任务2:认识光伏逆变器

1.了解光伏逆变器的分类

2.掌握光伏逆变器的功能

3.掌握光伏逆变器的工作原理

1.认识逆变器的外形

2.掌握逆变器基本电路

3.了解逆变器的技术参数

 

3

学时

任务3:设计与制作控制器和逆变器

1、了解控制器和逆变器的设计思路

2、掌握控制器和逆变器的制作步骤

3、掌握制作控制器和逆变器的工艺要求

1.理解控制器电路设计

2.理解逆变器电路设计

3.制作仪表准备

4.掌握控制器、逆变器电路设计需要的元器件

5.掌握制作步骤

 

 

4

学时

任务1:认识铅蓄电池

1.了解铅蓄电池的种类和功能

2.掌握铅蓄电池的工作原理

3.掌握铅蓄电池的主要技术参数

1、熟悉铅蓄电池的外形

2、掌握铅蓄电池的结构组成部分以及各部分的作用

3、了解铅蓄电池的技术指标含义

 

2

学时

任务2:认识铅蓄电池充、放电控制电路

1.掌握铅蓄电池的充、放电特性

2.了解铅蓄电池的充、放电控制技术

3.掌握铅蓄电池的主要技术参数

1.观察铅蓄电池的充、放电工作过程

2.掌握铅蓄电池充、放电程度的判断

3.了解铅蓄电池充、放电电路实例。

 

3

学时

任务3:选购和安装蓄电池

1.了解蓄电池选购的步骤和注意事项

2.掌握蓄电池容量的计算方法

3.掌握蓄电池的安装工艺要求

1、学会蓄电池选购

2、掌握蓄电池的安装

3、了解蓄电池安装质量的检查方法

3

学时

任务4:认识和使用超级电容器

1.掌握超级电容器的结构及工作原理

2.了解超级电容器的特点

3.掌握使用超级电容器的注意事项

1、认识各种超级电容器实物

2、掌握超级电容器的结构

3、掌握使用超级电容器的注意事项

3

学时

任务1:认识交流侧设备与应用

1.认识太阳能电池方阵及应用

2.认识并掌握蓄电池的应用

3.掌握逆变器的作用和应用

1.认识太阳能交流侧设备及识别各部分

2.理解并掌握各部分的作用

3

学时

任务2:认识直流侧设备与应用

1.认识隔离开关的及应用

2.了解太阳能跟踪系统的设置

3.掌握太阳能控制器的应用

1.认识太阳能直流侧设备及识别各部分

2.理解并掌握各部分的作用和应用。

2

学时

 

 

 

调试与维护

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

入网调试

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

任务1 :入网调试及技术      

1.掌握光伏发电系统入网前的调试技术;

2.清楚入网技术对系统测试的规定是什么。

入网的测试点为光伏电站并网点,必须有具备相应资质的单位或部门进行,并要清楚调试内容。

2学时

任务2:光伏电站验收标准

1.清楚工程验收的主要依据;

2.掌握工程验收的主要内容;

3.掌握工程验收的基本步骤。

验收的重要性,必须要经过验收后方可投入使用或进行下阶段施工。

4学时

任务3:光伏电站调试技术

1.掌握光伏电站的调试步骤;

2.会进行光伏电站的电能质量测试;

3.会进行电网保护功能检测。

做好相应的系统方案,指导相应的系统调试工作,同时,对于调试方面出现的细节问题要重视,并及时给予解决。

6学时

任务4:并网操作

1.掌握并网操作前的准备事项;

2.掌握并网电能质量测试的操作;

3.掌握并网电网保护检测的操作。

将光伏发电系统并入电网,用电网弥补光伏发电系统间隙性的缺点,要求光伏发电系统的电能和保护功能达到相关标准。

4学时

任务5:光伏发电系统运行

1.掌握光伏发电系统运行前的检查内容;

2.会测量光伏阵列电路和逆变器的绝缘电阻;

3.会判断系统运行是否正常。

首先进行相关检查,并判断是否可以通电,确定可通电后必须按照运行步骤运行光伏发电系统。运行后,对系统进行性能检测,判断光伏发电系统运行过程是否正常。

3学时

任务6:光伏发电系统优化与参数调整

1.了解光伏发电系统优化的类型;

2.了解光伏发电系统与建筑结合的优点;

3.了解太阳能跟踪系统的工作原理及特点。

如何从发电类型、发电场所、充分利用太阳能方面对光伏发电系统进行优化。

2学时

任务7:光伏发电系统日常检查与维护

 

1.会对光伏发电系统进行日常检查;

2.会对光伏发电系统各部分进行维护;

3.了解系统发生故障后的处理措施。

对光伏发电系统进行维护的必要性和方法,日常检查的项目。

安全操作

2学时

任务8:光伏发电系统常见故障排除

1.掌握光伏发电系统的常见故障;

2.会分析光伏发电系统的常见故障;

3.会排除光伏发电系统的常见故障。

常见故障的分析及排除,在排除故障过程中必须将光伏发电系统断开,同时将光伏发电系统与电网断开。

安全操作

2学时

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

防雷接地及安全运行

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

任务1:光伏雷电及其防护措施

1.了解雷电的形成、形式及危害;

2.掌握雷电的防护设备;

3.掌握光伏发电系统的防雷措施。

清楚防雷技术,雷电流对地泄放的合理的阻抗途径,要求控制好雷电能量的泄放与转换。

2学时

任务2:光伏发电系统安全运行

1.了解光伏发电系统安全运行对环境及设备的要求;

2.了解光伏发电系统安全运行的技术档案及设计施工档案;

3. 掌握光伏发电系统安全运行的值班制度和交接制度。

光伏发电系统的运行不仅要保证系统本身的安全,以及系统不会对人员造成伤害,并要使系统维持最大的发电能力,特别要加强发电场的安全运行管理。

2学时

任务3:接地装置设计与施工

1.掌握接地电阻的概念及降低接地电阻的方法;

2.会设计接地装置;

3.掌握接地装置的施工工序和工艺。

接地装置的必要性,避免设备和其他生产设备受到雷击而发生火灾、爆炸等事故;

施工的安全性。

4学时

四、实施建议

(一)教学建议

光伏发电系统安装与维护》课程是太阳能实际发电应用的重要学习载体,是从事太阳能光伏生产领域的基础。现在针对教学中面临的较多难题,本课程依照任务驱动、目标导向的理念,根据职业技术类学校学生的学习状况,进行相应的教学方法。

(二)教学评价

本课程既是一门理论性很强又是一门与实践结合紧密的课程,因此在教学过程中一是要突出基本概念、基本原理和光伏组件设计方法的讲解;二是要采用项目化课程改革的方法来培养学生综合职业能力,提高人才培养质量的有效课程教学模式。

(三)教学基本条件

要求任课教师必须具有一定的光伏专业知识(包括理论知识和实践知识)、课程开发能力、基于学生能力培养的教学能力、为社会提供科技服务的能力等,以利于教学和课程的改革。

(四)教材选用与编写

依据本课程标准选用或编写教材。要充分体现课程设计思想,以项目为载体实施教学,项目选取要科学、符合该门课程的工作逻辑、能形成系列,让学生在完成项目的过程中逐步提高职业能力,同时要考虑可操作性。

(五)课程资源的开发与利用

本课程运用多媒体教学特点,开发仿真电子课件,进行形象、直观教学。

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