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光伏发电技术课程建设及人才培养研究

作者：彭程 周炳臣 路文梅 陈欢欢 左仲善 石佩玉 来源：《教育教学论坛》2018年第23期

摘要：河北省“十三五”规划表明可再生能源在能源结构中的比重会大幅度提高。本文以河北水利电力学院电力系统自动化技术专业光伏发电技术课程培养为例，阐述了电气工程之新能源方向中光伏发电技术课程建设及人才培养模式，并提出了太阳能光伏发电技术及应用课程的教学方案，为开设该方向的高校提供了建议和参考。 关键词：光伏发电；课程建设；人才培养

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）23-0199-02 2017年第一季度国家能源局数据显示，分布式光伏新增装机243万千瓦，同比增长151%，其中，河北省成为增长最快的省份之一。河北省太阳能资源处于较丰富的地带，可开发量约9000万千瓦，属于太阳能资源二类和三类地区，具备多种形式的开发条件，有较大的开发潜力。沧州市可再生能源消费总量218万吨标煤，占终端能源消费总量的6%。“十三五”期间，新增各类太阳能发电装机1200万千瓦，投资需求约1000亿元。到2020年，可再生能源产业产值达到2000亿元。随着河北光伏产业的快速发展，光伏产业专业人才需求增多，部分光伏企业设备维护、检测、光伏电站建设等岗位人才缺额较大。 一、光伏发电应用现状

新能源产业发展快速，尤其是在政府导向下光伏产业的高速增长，市场急需大量光伏专业人才。为了适应市场需求，很多高职院校开设了光伏专业和光伏发电技术相关教学课程，但本科教学中电气工程及其自动化专业下设新能源方向较少见。《光伏发电技术》作为电气工程之新能源方向的重要专业课程，主要讲述光伏发电技术的基本原理及应用。作为一门专业实践性很强的课程，实验及实践环节尤为重要，开设实验实训教学并提供开放式的实验环境可以更好的培养学生的自主创新意识及实践动手能力，有助于专业理论知识的学习与验证。因此，对光伏发电技术课程在教学及实验研究方面进行了探索，并对实验室的建设进行了阐述。据调查统计显示，至2015年，湖南省光伏产业对各类、各层次人才需求10万余人，其中高职毕业生约7万人。同样，河北省也面临类似的问题，再加上雄安新区的建立，对可再生清洁能源需求更加迫切。在此背景下，2016年增设了电气工程及其自动化之新能源方向光伏发电技术课程，并以2015级电力系统自动化技术专科专业作为课程试点。 二、课程建设

1.课程存在的问题。“光伏发电技术”属于电气工程的专业必修课，通过该课程的学习将电力系统分析、继电保护技术、电力电子技术等进行综合应用，使学生初步掌握了光伏发电工程

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师的基本技能，能研发光伏产品，设计集中式及分布式光伏发电系统，并具备施工及其维护的能力，是一门实践性很强的课程。本课程的培养目标是使学生未来成为光伏行业中的高级电气工程师。本课程是电气工程新能源方向的新课程，没有完整的教学模式，因此决定了与传统电气核心课程存在较大区别。光伏发电技术的课程教学及培养模式的恰当与否及教学质量的高低直接影响光伏发电行业的发展。课程建设是决定高等教育教学质量和水平的标志，同时也是师资、科研及管理水平的综合体现。

2.教学目标及工程能力需求。根据光伏产品、集中式光伏电站与分布式光伏发电工程、建设与施工任务与实际岗位进行分析，面向光伏发电行业的中下游企业的产品研发、光伏系统设计、施工及维护等，从掌握原理、工程设计施工所具备的知识体系及能力，到设备安装、调试、运维等能力，构建基于工作任务的能力递进的专业课程体系。应注重培养学生的综合素质，使其具备扎实的电力电子、光伏发电、光伏系统设计及施工管理维护等专业知识与技能，助其成为高端技能人才。电气工程及其自动化专业新能源类之光伏发电方向，纵观国内院校多以光伏综合类型人才进行分析，生产、工艺等大量占用较大比重。对光伏生产过程讲授较多，但缺少对电气工程类的综合指引，以光伏电池生产为点，忽略了下游产业链为就业目标。我校光伏发电方向旨在以电气工程为基础，拓展光伏在发电领域的应用，包括大型光伏电站及分布式光伏电站的设计、建设、检测、并网、维护等。

3.教学内容。根据光伏发电技术课程教学内容主要分为三个方面：基本原理、课程设计和创新实践。其中，基础原理主要包括课程讲授与实验相结合，理解太阳能电池原理及特性，控制器及逆变器的结构及工作原理。课程设计主要涉及对光伏发电系统的设计及应用，着重分析了光伏发电站的设计流程，光伏组件、控制器、逆变器、蓄电池等选型，整体布局及系统防雷，光伏系统关键设备的研发及测试实验。创新实践，构建“任务驱动，能力递进”的专业课程体系，建立以项目为依托，对光伏发电进行综合设计与应用，激发学生的创新意识从事光伏相关产品的创新设计并提供试验平台。通过校企人才培养模式，在大二第二学期末参加企业生产实践，创新校企合作模式，灵活调整课程体系，教学管理模式，提升专业内涵建设。 三、实验室建设

拟建光伏发电相关实验平台包括光伏发电实验平台、风光互补发电实训系统、光伏控制器实验箱、光伏并网逆变器实验箱、楼顶光伏发电并网系统、智能新能源综合检测系统等。实验平台的建立为电气工程及其自动化、供用电技术、电力系统自动化技术、电气自动化技术等专科专业奠定了实践基础。新能源技术实验平台既能进行专业入门实验，也可以提供开放探索性的实验项目和各类软仿真实验平台，供学生进行自主设计、调试仿真和创新实验，提高了学生的学习积极性和实践创新能力。

光伏发电技术实验实训室设置分为教学实验区和创新实训区，采用半开放式的管理，结合课程进行实验实训项目的开展，除了满足正常的教学实践教学外，还充分地利用实验实训教学资源，允许本科及专科学生利用创新实训区进行课程设计及训练，极大地锻炼了学生的动手能力，发挥其创造力。

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四、教学初探

在教学过程中，既要注重理论教学，还要注重培养学生的自主创新能力。在本课程教学中，通过提高实践比例，使学生依据设计项目书，亲自动手搭建光伏电站，调试、运行光伏电站，并在过程中检验其项目书的实用性及科学性。通过这一措施，学生的自主性、设计性、创新性等有所提高，在一定程度上可改善高校人才培养和社会人才需求不统一的状况。在运用项目化教学过程中，正确处理教与学的关系，结合教学内容和学生的实际情况，采用现代教学手段，以网络资源为平台，为教师和学生提供了互动、网上练习的虚拟课堂。在常规课堂教学方式下利用多媒体技术引人动画、视频等，吸引学生的注意力，调动学生的学习兴趣。通过光伏相关网站拓展知识结构，利用各种岗位视频资料，演示工作过程，体会工作的具体过程，引导学生积极思考。积极整合校企资源，争取校际资源，建全校企合作长效运行机制，并以此构建产学研合作机制，培养沧州光伏人才，服务京津冀新能源的发展。通过一学期的课程教学探索，从效果来看，学生对该教学模式的光伏发电课程产生了较大兴趣，并通过企业参观实践普遍认为收获较大，更贴近工程，也对自己未来工作提供了新的方向，达到了教学目的。 五、总结

河北省积极培育以新能源为代表的新兴产业群，并提出通过提升先进技术水平和研发能力，培育多家年销售收入超百亿元的新能源装备制造企业。分布式光伏发电快速发展，但专业人才相对匮乏。为从根本上解决问题，提出电气工程之新能源方向设置光伏发电技术等课程，为解决人才问题提供支撑。本文以沧州地区为例，对光伏发电技术课程建设及人才培养进行探索与实践，对光伏发电技术课程的设置进行了介绍分析，并结合我校光伏实验室建设规划，对实验室的建设和管理等进行了阐述。这将为高校电气工程之光伏发电方向提供借鉴，并有一定的参考价值。 参考文献：

[1]黄建华，廖东进.光伏发电技术及应用专业内涵建设改革与实践[J].科技视界，2016，（8）.

[2]徐燕，刘永生.实践与课堂相结合的教学模式[J].教育教学论坛，2015，（3）.