太阳能光伏发电系统工程（第二版）

上篇基 础 篇

第1章太阳辐射能2

1.1太阳辐射能的源泉2

1.2地球上的太阳能3

1.2.1地球大气层上界的太阳能3

1.2.2地球表面上的太阳能5

1.3斜面上的太阳辐射能8

1.3.1斜面上的太阳总辐照度8

1.3.2水平面上太阳辐射转化成斜面上太阳辐射10

1.4太阳辐射的测量和资源计算11

1.4.1太阳辐射测量和标准11

1.4.2太阳能资源计算与分区16

参考文献19

第2章太阳能光伏发电系统集成技术及应用20

2.1太阳能光伏发电系统工程20

2.1.1光伏系统工程研究的宗旨及内容20

2.1.2系统分类及配置21

2.2光伏发电系统评价指标26

2.2.1峰值日照时数与发电量计算26

2.2.2光伏发电系统性能比28

2.3光伏系统的能量回收期及CO2减排潜力28

2.3.1能量回收期(EPT)28

2.3.2光伏系统CO2减排量31

2.4光伏能源发展线路图34

2.4.1光伏发电系统的应用分类34

2.4.2光伏应用发展线路图35

参考文献38

第3章太阳能光伏发电系统的设计原理和方法39

3.1参数分析法40

3.1.1基本公式40

3.1.2设计参数的定义43

3.2LOLP法45

3.2.1LOLP法的思路和特点45

3.2.2LOLP法的基本公式45

3.2.3LOLP法参数的确定方法45

3.2.4LOLP法的计算流程46

3.3模拟法46

3.3.1模拟法的思路46

3.3.2光伏系统构成部件的模拟基本公式48

参考文献52

第4章太阳能光伏发电系统的设计53

4.1大型集中式并网光伏电站的设计53

4.1.1项目前期工作54

4.1.2大型集中式并网光伏电站的配置55

4.1.3电站直流发电系统设计56

4.1.4并网逆变器的选配68

4.1.5光伏电站交流电气系统设计72

4.1.6电气二次部分75

4.1.7光伏电站的监控系统设计方案76

4.1.8光伏电站的防雷接地81

4.2屋顶并网光伏发电系统的设计84

4.2.1屋顶光伏系统分类84

4.2.2BIPV系统设计的规定与要求85

4.2.3BIPV设计要点87

4.2.4BIPV对太阳电池组件提出的一些特殊要求89

4.2.5BIPV的电气连接方式90

4.2.6安全防火――直流故障及保护措施92

4.2.7光伏组件在建筑上的应用93

4.3独立光伏发电系统的设计97

4.3.1独立光伏发电系统的容量设计98

4.3.2逆变器、控制器的选配102

4.3.3独立光伏发电系统设计的验证107

4.4光伏系统设计软件112

参考文献117

第5章太阳电池、组件及方阵118

5.1太阳电池118

5.1.1太阳电池及其分类118

5.1.2太阳电池的工作原理及基本特性119

5.1.3晶体硅太阳电池的制造143

5.1.4薄膜太阳电池151

5.1.5聚光太阳电池164

5.2太阳电池组件及方阵166

5.2.1太阳电池组件166

5.2.2太阳电池方阵170

参考文献174

第6章储能技术及装置175

6.1绪论175

6.1.1储能的必要性及意义175

6.1.2储能的定义及分类176

6.2电化学储能177

6.2.1铅酸储能蓄电池177

6.2.2其他电化学电池186

6.3物理储能204

6.3.1飞轮储能204

6.3.2压缩空气储能213

6.3.3抽水蓄能216

6.4其他储能218

6.4.1超导储能218

6.4.2金属空气电池220

6.4.3燃料电池224

6.5储能技术及装置的类比应用225

参考文献230

第7章光伏发电系统的控制与监控232

7.1光伏系统控制的特点和主要功能232

7.1.1特点232

7.1.2主要功能233

7.2充电、放电控制237

7.2.1蓄电池充放电控制方法237

7.2.2充放电控制器类别及其工作原理238

7.3光伏电站用直流控制柜242

7.3.1独立光伏电站用直流控制柜242

7.3.2并网光伏电站用直流配电柜247

7.4最大功率跟踪控制器248

7.4.1恒压控制249

7.4.2最大功率跟踪控制250

7.5光伏发电监控系统254

7.5.1监控系统功能254

7.5.2监控系统构成256

7.5.3监控系统设计原则258

参考文献259

第8章DC-AC逆变器260

8.1逆变器分类及主要功能260

8.1.1逆变器分类260

8.1.2逆变器的主要功能260

8.2逆变器的技术要求及性能指标263

8.2.1逆变器技术要求263

8.2.2逆变器性能指标263

8.3离网逆变器的结构及工作原理265

8.3.1离网逆变器的结构及选用265

8.3.2正弦波逆变器的工作原理266

8.4并网逆变器的结构及工作原理273

8.4.1两级式逆变器273

8.4.2单级并网型逆变器276

8.4.3并网逆变器的孤岛检测技术277

8.4.4并网逆变器的低电压穿越281

8.5逆变器的发展沿革、现况和趋势283

8.5.1逆变器的发展沿革283

8.5.2逆变器的现况及趋势284

参考文献291

第9章交流配电系统292

9.1光伏电站交流配电系统的构成292

9.2光伏电站交流配电系统的主要功能和原理292

9.3对交流配电系统的主要要求293

9.3.1通用要求293

9.3.2技术要求294

9.3.3结构要求295

9.3.4交流配电柜的保护功能295

9.4JKJP-60k-3CH交流配电柜的操作使用295

9.4.1主要参数和技术指标296

9.4.2机柜面板和内部布局296

9.4.3工作原理和防雷保护298

9.4.4机柜安装298

9.4.5操作使用299

9.4.6与微机监控系统的连接调试300

9.4.7故障判断301

9.4.8注意事项301

9.5低压架空配电线路302

9.5.1结构与组成302

9.5.2运行管理304

9.6电力变压器及其选择306

9.6.1常用电力变压器的种类和容量系列306

9.6.2变压器容量与数量的选择原则306

9.7电力线缆及其选择308

9.7.1按机械强度条件选择导线截面积308

9.7.2按导线载流量条件选择导线截面积308

9.7.3按电压损失选择导线截面积309

9.7.4按短路条件选择导线截面积312

9.7.5按经济电流密度选择截面积314

9.7.6线路选择条件分析314

9.7.7保护线的选择315

参考文献315

第10章分布式光伏发电与智能微电网316

10.1分布式能源316

10.1.1引论316

10.1.2分布式发电317

10.1.3未来能源系统318

10.2分布式光伏发电318

10.2.1分布式光伏发电分类及其应用319

10.2.2分布式光伏发电的技术提要324

10.3分布式光伏发电与微电网332

10.3.1智能电网与智能微电网332

10.3.2智能微电网的研究发展334

参考文献339

下篇应 用 篇

第11章大型集中式地面并网光伏电站341

11.1甘肃省张掖南滩20MWp并网光伏电站341

11.1.1项目概况341

11.1.2张掖南滩光伏电站的技术览要344

11.1.3张掖南滩20MWp光伏电站运行分析349

11.2蚌埠曹山2MWp非晶硅薄膜并网光伏示范电站354

11.2.1项目概况354

11.2.2项目总图354

11.2.3关键设备和技术355

11.2.4安装过程中的技术问题359

11.2.5电站性能参数测试及分析360

参考文献366

第12章分布式屋顶并网光伏发电系统367

12.1江苏省常州科教城1.0994MWp并网光伏发电系统367

12.1.1项目概况367

12.1.2总体方案设计及所依据标准368

12.1.3光伏阵列布局及支架设计371

12.1.4项目技术亮点380

12.2深圳国际园林花卉博览园lMWp并网光伏发电系统386

12.2.1工程简述386

12.2.2系统设计与安装386

12.2.3工程关键器件与设备的选型387

12.2.4工程设计建设中的几个技术亮点387

12.2.5工程的节能减排效益388

参考文献389

第13章太阳能光伏照明390

13.1太阳能照明装置概要390

13.1.1工作原理及系统构成390

13.1.2分类及应用393

13.2太阳能照明装置的设计及安装397

13.2.1设计依据397

13.2.2现场考察398

13.2.3系统设计计算398

13.2.4合理选用控制器400

13.3太阳能LED道路照明400

13.3.1LED光源的优势400

13.3.2太阳能LED路灯401

参考文献402