太陽能光伏發電系統工程(第二版)（簡體書）

本書作為太陽能光伏產業重要和經典、高水平的科技圖書，曾榮獲“2011年度國家科學技術學術著作出版基金資助項目”。本書是一部全面系統、深入介紹光伏發電技術及其應用新成果的技術專著。

全書共分為上、下兩篇，上篇為基礎篇，下篇為應用篇。上篇系統闡明太陽輻射能的特點、測量和計算；光伏發電系統工作原理、構成及其分類；光伏發電系統的設計原理和方法，以及地面大型集中式并網光伏電站、屋頂并網光伏發電系統與獨立光伏發電系統的設計應用；光伏發電系統構成的主要和關鍵部件，即太陽電池、逆變器、控制器、儲能裝置、直流匯流和交流配電系統以及監控測試系統、輔助電源、整流充電設備、升壓變壓器等輔助設備的知識。下篇則詳細介紹太陽能光伏發電系統工程具體應用內容，重點介紹典型案例與分析，以饗讀者。

本書是廣大太陽能光伏發電設計與科研人員、生產人員、管理人員及施工建設人員的讀物，也可作為高等院校相關專業師生的教學參考書。

本次全面改版，對太陽能光伏發電新技術進行了更加全面、系統的介紹，實例更豐富，技術內容更先進、更實用，可操作性更強！

李安定研究員，曾任中科院電工所副所長，黨委書記。李安定所長是我國太陽能光伏發電技術領域的奠基人之一和人士，對于我國太陽能行業的技術發展曾起到了關鍵作用。



目前李所長擔任的主要職務有：有中國可再生能源研究會秘書長，副會長；中國可再生能源學會光伏發電專委會主任。他還是北京市地方標準，北京市質量技術監督局“太陽能光伏發電室外照明裝置技術要求”的主要起草人。李所長曾于1978年至1979年參與創建了國內太陽能發電研究部門――中國科學院電工所太陽能發電研究室，并于1984年至1985年到法國作為訪問學者從事太陽能發電技術研究，回國后于1986年開辟了國內太陽能光伏發電新方向。他歷任太陽能發電研究組組長，科研處長，所長，黨委書記等職。

本書作為太陽能光伏發電領域重要和經典、高水平的科技圖書，曾榮獲“2011年度國家科學技術學術著作出版基金資助項目”。本書是一部全面系統、深入介紹光伏發電技術及其應用新成果的技術專著和工具書。

上篇基 礎 篇

第1章太陽輻射能2

1.1太陽輻射能的源泉2

1.2地球上的太陽能3

1.2.1地球大氣層上界的太陽能3

1.2.2地球表面上的太陽能5

1.3斜面上的太陽輻射能8

1.3.1斜面上的太陽總輻照度8

1.3.2水平面上太陽輻射轉化成斜面上太陽輻射10

1.4太陽輻射的測量和資源計算11

1.4.1太陽輻射測量和標準11

1.4.2太陽能資源計算與分區16

參考文獻19

第2章太陽能光伏發電系統集成技術及應用20

2.1太陽能光伏發電系統工程20

2.1.1光伏系統工程研究的宗旨及內容20

2.1.2系統分類及配置21

2.2光伏發電系統評價指標26

2.2.1峰值日照時數與發電量計算26

2.2.2光伏發電系統性能比28

2.3光伏系統的能量回收期及CO2減排潛力28

2.3.1能量回收期(EPT)28

2.3.2光伏系統CO2減排量31

2.4光伏能源發展線路圖34

2.4.1光伏發電系統的應用分類34

2.4.2光伏應用發展線路圖35

參考文獻38

第3章太陽能光伏發電系統的設計原理和方法39

3.1參數分析法40

3.1.1基本公式40

3.1.2設計參數的定義43

3.2LOLP法45

3.2.1LOLP法的思路和特點45

3.2.2LOLP法的基本公式45

3.2.3LOLP法參數的確定方法45

3.2.4LOLP法的計算流程46

3.3模擬法46

3.3.1模擬法的思路46

3.3.2光伏系統構成部件的模擬基本公式48

參考文獻52

第4章太陽能光伏發電系統的設計53

4.1大型集中式并網光伏電站的設計53

4.1.1項目前期工作54

4.1.2大型集中式并網光伏電站的配置55

4.1.3電站直流發電系統設計56

4.1.4并網逆變器的選配68

4.1.5光伏電站交流電氣系統設計72

4.1.6電氣二次部分75

4.1.7光伏電站的監控系統設計方案76

4.1.8光伏電站的防雷接地81

4.2屋頂并網光伏發電系統的設計84

4.2.1屋頂光伏系統分類84

4.2.2BIPV系統設計的規定與要求85

4.2.3BIPV設計要點87

4.2.4BIPV對太陽電池組件提出的一些特殊要求89

4.2.5BIPV的電氣連接方式90

4.2.6安全防火――直流故障及保護措施92

4.2.7光伏組件在建筑上的應用93

4.3獨立光伏發電系統的設計97

4.3.1獨立光伏發電系統的容量設計98

4.3.2逆變器、控制器的選配102

4.3.3獨立光伏發電系統設計的驗證107

4.4光伏系統設計軟件112

參考文獻117

第5章太陽電池、組件及方陣118

5.1太陽電池118

5.1.1太陽電池及其分類118

5.1.2太陽電池的工作原理及基本特性119

5.1.3晶體硅太陽電池的制造143

5.1.4薄膜太陽電池151

5.1.5聚光太陽電池164

5.2太陽電池組件及方陣166

5.2.1太陽電池組件166

5.2.2太陽電池方陣170

參考文獻174

第6章儲能技術及裝置175

6.1緒論175

6.1.1儲能的必要性及意義175

6.1.2儲能的定義及分類176

6.2電化學儲能177

6.2.1鉛酸儲能蓄電池177

6.2.2其他電化學電池186

6.3物理儲能204

6.3.1飛輪儲能204

6.3.2壓縮空氣儲能213

6.3.3抽水蓄能216

6.4其他儲能218

6.4.1超導儲能218

6.4.2金屬空氣電池220

6.4.3燃料電池224

6.5儲能技術及裝置的類比應用225

參考文獻230

第7章光伏發電系統的控制與監控232

7.1光伏系統控制的特點和主要功能232

7.1.1特點232

7.1.2主要功能233

7.2充電、放電控制237

7.2.1蓄電池充放電控制方法237

7.2.2充放電控制器類別及其工作原理238

7.3光伏電站用直流控制柜242

7.3.1獨立光伏電站用直流控制柜242

7.3.2并網光伏電站用直流配電柜247

7.4大功率跟蹤控制器248

7.4.1恒壓控制249

7.4.2大功率跟蹤控制250

7.5光伏發電監控系統254

7.5.1監控系統功能254

7.5.2監控系統構成256

7.5.3監控系統設計原則258

參考文獻259

第8章DC-AC逆變器260

8.1逆變器分類及主要功能260

8.1.1逆變器分類260

8.1.2逆變器的主要功能260

8.2逆變器的技術要求及性能指標263

8.2.1逆變器技術要求263

8.2.2逆變器性能指標263

8.3離網逆變器的結構及工作原理265

8.3.1離網逆變器的結構及選用265

8.3.2正弦波逆變器的工作原理266

8.4并網逆變器的結構及工作原理273

8.4.1兩級式逆變器273

8.4.2單級并網型逆變器276

8.4.3并網逆變器的孤島檢測技術277

8.4.4并網逆變器的低電壓穿越281

8.5逆變器的發展沿革、現況和趨勢283

8.5.1逆變器的發展沿革283

8.5.2逆變器的現況及趨勢284

參考文獻291

第9章交流配電系統292

9.1光伏電站交流配電系統的構成292

9.2光伏電站交流配電系統的主要功能和原理292

9.3對交流配電系統的主要要求293

9.3.1通用要求293

9.3.2技術要求294

9.3.3結構要求295

9.3.4交流配電柜的保護功能295

9.4JKJP-60k-3CH交流配電柜的操作使用295

9.4.1主要參數和技術指標296

9.4.2機柜面板和內部布局296

9.4.3工作原理和防雷保護298

9.4.4機柜安裝298

9.4.5操作使用299

9.4.6與微機監控系統的連接調試300

9.4.7故障判斷301

9.4.8注意事項301

9.5低壓架空配電線路302

9.5.1結構與組成302

9.5.2運行管理304

9.6電力變壓器及其選擇306

9.6.1常用電力變壓器的種類和容量系列306

9.6.2變壓器容量與數量的選擇原則306

9.7電力線纜及其選擇308

9.7.1按機械強度條件選擇導線截面積308

9.7.2按導線載流量條件選擇導線截面積308

9.7.3按電壓損失選擇導線截面積309

9.7.4按短路條件選擇導線截面積312

9.7.5按經濟電流密度選擇截面積314

9.7.6線路選擇條件分析314

9.7.7保護線的選擇315

參考文獻315

第10章分布式光伏發電與智能微電網316

10.1分布式能源316

10.1.1引論316

10.1.2分布式發電317

10.1.3未來能源系統318

10.2分布式光伏發電318

10.2.1分布式光伏發電分類及其應用319

10.2.2分布式光伏發電的技術提要324

10.3分布式光伏發電與微電網332

10.3.1智能電網與智能微電網332

10.3.2智能微電網的研究發展334

參考文獻339

下篇應 用 篇

第11章大型集中式地面并網光伏電站341

11.1甘肅省張掖南灘20MWp并網光伏電站341

11.1.1項目概況341

11.1.2張掖南灘光伏電站的技術覽要344

11.1.3張掖南灘20MWp光伏電站運行分析349

11.2蚌埠曹山2MWp非晶硅薄膜并網光伏示范電站354

11.2.1項目概況354

11.2.2項目總圖354

11.2.3關鍵設備和技術355

11.2.4安裝過程中的技術問題359

11.2.5電站性能參數測試及分析360

參考文獻366

第12章分布式屋頂并網光伏發電系統367

12.1江蘇省常州科教城1.0994MWp并網光伏發電系統367

12.1.1項目概況367

12.1.2總體方案設計及所依據標準368

12.1.3光伏陣列布局及支架設計371

12.1.4項目技術亮點380

12.2深圳國際園林花卉博覽園lMWp并網光伏發電系統386

12.2.1工程簡述386

12.2.2系統設計與安裝386

12.2.3工程關鍵器件與設備的選型387

12.2.4工程設計建設中的幾個技術亮點387

12.2.5工程的節能減排效益388

參考文獻389

第13章太陽能光伏照明390

13.1太陽能照明裝置概要390

13.1.1工作原理及系統構成390

13.1.2分類及應用393

13.2太陽能照明裝置的設計及安裝397

13.2.1設計依據397

13.2.2現場考察398

13.2.3系統設計計算398

13.2.4合理選用控制器400

13.3太陽能LED道路照明400

13.3.1LED光源的優勢400

13.3.2太陽能LED路燈401

參考文獻402