| 课程号 |
00332871 |
学分 |
4 |
| 英文名称 |
Solar Photovoltaic Systems |
| 先修课程 |
无 |
| 中文简介 |
石油等化石能源的经济分析已经成为巨大的产业并对世界发展具有重要导向作用，对于取代化石能源的新能源同样也需要做专业科学的分析。而太阳能是新能源的最重要组成部分，如何从国家政策方面入手整合社会资源，推动太阳能利用，符合国家发展中长期规划是一个重要课题；另一方面，也需要对太阳能利用的成本、回报、其对经济及社会发展的影响、能源安全等方面做出分析预测，为相关政策出台和投资分析提供根据。本课程首先就如何实现太阳能发电的基本原理及相关设备分别作了阐述，例如光伏发电原理与光伏电池、光伏组件、常见的光伏发电系统及成本、光伏逆变器、光伏发电储能装置；同时对光伏发电系统的经济效益与运营模式、中国光伏市场与政府政策进行探讨；最后将光伏集成技术的基础知识和设计原则与典型应用实例结合，帮助学生掌握光伏电站（或其他光伏应用产品）设计的基本方法和系统运营的商务原则。 |
| 英文简介 |
The Basics of Solar Photovoltaic Systems will give audience a big picture of why, where, and how to use solar energy in electricity generation. The introduction is divided into several parts:
1, Status and principle of current photovoltaic technologies/concepts;
2, Basics of system integration: feasibility study, design, equipment, engineering, grid attachment, assessment, and maintenance of a solar system;
3, Financial analysis and business model to invest or operate a solar plant;
4, Current solar market and domestic policy on solar utilization;
5, Case studies.
After taking this class, the students are expected to 1) know the pros and cons of different solar technologies, and understand the market/government policy/cost situation of solar photovoltaic field 2) be able to design a small scale solar system, and evaluate a solar project from technical, engineering, and financial angles.
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| 开课院系 |
工学院 |
| 通选课领域 |
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| 是否属于艺术与美育 |
否 |
| 平台课性质 |
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| 平台课类型 |
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| 授课语言 |
中文 |
| 教材 |
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| 参考书 |
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| 教学大纲 |
使学生对太阳能光伏发电原理有基本的认识，并通过实践项目让学生掌握并网、离网光伏发电系统的设计方法。
第1节 太阳能资源 (2学时)
1.1 太阳辐射量与光谱分布
1.1.1 大气层外的太阳辐射
1.1.2 到达地表的太阳辐射
1.1.3 太阳直射方位角的计算
1.2 直接辐射与散射辐射
1.3 世界太阳辐照分布
1.4 中国太阳辐照特点
第2节 光伏发电原理与光伏电池 (3学时)
2.1 光伏技术基本原理
2.1.1 光生伏特效应
2.1.2 P型、N型半导体与P-N结
2.1.3 内光电效应
2.2 第一代晶体硅太阳能电池
2.2.1 多晶硅电池
2.2.2 单晶硅电池
2.2.2.1 异质结硅电池
2.2.2.2 后连接硅电池
2.3 第二代薄膜太阳能电池
2.3.1 非晶硅/微晶硅
2.3.2 铜铟镓硒
2.3.3 碲化镉
2.4 第三代太阳能电池
2.4.1 染料敏化
2.4.2 有机电池
2.4.3 量子点电池
2.5 III-V族多结电池与聚光光伏
第3节 光伏组件 （3学时）
3.1 晶体硅光伏组件
3.1.1 电池连接方式
3.1.2 组件构成
3.1.3组件特性与参数
3.2 薄膜光伏组件
3.2.1 电池连接方式
3.2.2 组件构成
3.2.3 组件特性与参数
3.3 聚光光伏组件
3.3.1 组件构成
3.3.2 组件特性与参数
第4节 光伏发电系统 (2学时)
4.1 光伏发电系统基本原理
4.1.1 光伏组件的选型与连接
4.1.2 光伏组件方阵组合与计算
4.1.3 光伏系统组成与基本设备
4.1.4 光伏系统成本结构
4.2 光伏发电系统的应用与类型
4.2.1 并网与离网系统
4.2.2 光伏电站、光伏屋顶与建筑光伏一体化
4.2.3 追日与非追日系统
4.3 光伏发电系统工程服务流程
4.3.1 可行性评估
4.3.2 方案设计
4.3.3 项目申报与设备招标
4.3.4 项目施工与管理
4.3.5 绿色营销
4.3.6 系统优化、监测与维护
第5节 光伏系统的设计 (6学时)
5.1 光伏系统容量与发电量的设计计算
5.1.1 系统设计思路、步骤与内容
5.1.2 与设计相关的因素与技术条件
5.1.2.1 系统用电负载的特性
5.1.2.2 当地气象地理条件
5.1.2.3 发电系统类型、安装场所与方式
5.1.3 方阵倾角的选择
5.1.4 日照与阴影分析
5.1.5 系统峰瓦容量（Wp）计算方法
5.1.6 系统发电量估算方法与软件
5.2 光伏系统的机械结构设计
5.2.1 确定现场布置
5.2.2 光伏组件强度、重量与尺寸
5.2.3 方阵基础与支架设计
5.2.4 配电房安排
5.3 光伏系统电气设计
5.3.1 直流接线箱的配置
5.3.2 交流配电柜设计
5.3.3 防雷与接地系统设计
5.3.4 蓄电池组的设计
第6节 光伏逆变器 (1学时)
6.1 逆变器的概念与工作原理
6.2 逆变器的分类
6.2.1 离网逆变器的电路原理
6.2.2 并网逆变器的电路原理
6.3 逆变器主要技术参数与功能特点
6.4 逆变器选型配置
6.5 逆变器的其他功能
6.5.1 最大功率跟踪
6.5.2 防孤岛效应
6.5.3 自动运行停止功能
6.5.4 自动电压调整
6.5.5 直流检测
6.6 主要逆变器生产厂家与产品
第7节 光伏发电储能装置 (1学时)
7.1 铅酸蓄电池
7.1.1 铅酸蓄电池的性能参数
7.1.2 免维护铅酸蓄电池
7.1.3 胶体蓄电池
7.2 其他储能电池与器件
7.2.1 镍镉电池
7.2.2 镍氢电池
7.2.3 锂离子蓄电池
7.2.4 超级电容器
7.3 蓄电池充放电控制与管理
7.3.1 光伏控制器的分类与电路原理
7.3.2 光伏控制器的性能特点与技术参数
7.3.3 光伏控制器的选型配置
第8节 光伏发电系统效益与盈利模式 (4学时)
8.1 光伏发电的效益分析
8.1.1 国外光伏发电市场分析综述
8.1.2 光伏系统经济效益-投资回报率与周期
8.1.3 光伏系统环境效益-温室气体减排
8.1.3.1 温室气体减排量交易政策（CDM与环境交易所）
8.1.4 光伏系统社会效益
8.2 离网系统营运模式
8.2.1 购买
8.2.2 租赁
8.3 并网系统营运模式
8.3.1 上网电价（FIT）
8.3.2 电力购买协议(PPA)
8.3.3 节能表现协议(EPC)
8.3.4 租赁协议(Lease)
第9节 中国光伏市场与案例分析 (2 学时)
9.1 中国太阳能光伏市场现状
9.1.1 光伏制造大国
9.1.2 光伏政策衍变
9.2 适合中国国情的光伏政策探讨
9.3 市场前景预测
第10节 光伏系统建设的工程管理（6 学时）
8.1 工程前期申报与融资
8.2 工程管理：招标、采购、施工、验收
8.3 运营与维护
第11节 太阳能光伏发电相关实践或实习（30 学时）
课堂教学采用PPT讲义、参考书、及讨论相结合；实践与实习课根据具体学生人数进行分组竞争，每组有一位指导教师，根据每组学生递交作品的设计合理性、实用性及真实性能进行评分。
每4学时可包含15-25分钟的问题与讨论部分; 每8学时有现场测验或布置作业, 每次测验或作业占最终成绩权重的5%, 共8次测验; 另外结业考试设在考试周, 占最终成绩权重的20%；动手实践或实习由带队教师打分（占最终成绩权重的40%）.
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| 教学评估 |
王东：
学年度学期：16-17-3，课程班：太阳能光伏发电系统1，课程推荐得分：5.0，教师推荐得分：5.0，课程得分分数段：95-100；
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