太阳能光伏发电技术与系统集成

太阳能光伏发电技术与系统集成
出版时间：2011年版
内容简介
　　《太阳能光伏发电技术与系统集成》对太阳能光伏发电技术及光伏系统的集成进行了全面的介绍，从太阳能发电原理、光伏设备、光伏系统的设计、光伏逆变器、光伏储能装置、光伏施工检测与维护到光伏发电系统效益与运营模式及中国光伏市场与市场政策等方面均做了详细的阐述，还列举了一些典型的太阳能光伏发电系统应用实例。《太阳能光伏发电技术与系统集成》内容丰富，图文并茂，学术性与实用性并举，可供研究机构和高等学校可再生能源相关专业的教师及学生参考，也可作为太阳能企业管理人员、技术人员以及太阳能光伏发电技术爱好者的参考用书。
目录
第1章太阳能资源1
1 1太阳能利用的必要性与利用方式1
1 2太阳能资源的特点2
1 3衡量太阳辐射的指标3
1 3 1辐照度3
1 3 2光谱强度分布4
1 3 3直射辐射（直射光/平行光）与散射辐射（散射光）5
1 4影响接收地表太阳辐射的因素6
1 4 1大气质量数AM（Air Mass）与纬度6
1 4 2AM1 5标准光谱7
1 4 3接收面朝向8
1 4 4追踪太阳机制12
1 5世界与中国的太阳辐照分布13
参考文献14
第2章光伏发电原理与光伏电池15
2 1光伏技术基本原理15
2 1 1光生伏特效应15
2 1 2本征半导体、P型、N型半导体16
2 1 3P N结18
2 1 4太阳能电池的原理与转换效率19
2 2第一代晶体硅太阳能电池21
2 2 1单晶硅太阳能电池21
2 2 2多晶硅太阳能电池24
2 3第二代薄膜太阳能电池25
2 3 1硅基薄膜电池25
2 3 2铜铟镓硒29
2 3 3碲化镉33
2 4第三代太阳能电池36
2 4 1染料敏化电池（Dye Sensitized Solar Cell，DSSC）36
2 4 2有机光伏电池（Organic Photovoltaic，OPV）37
2 4 3量子点电池39
2 5Ⅲ Ⅴ族多结电池与聚光光伏40
2 5 1Ⅲ Ⅴ族多结电池40
2 5 2Ⅲ Ⅴ族多结聚光电池41
2 6太阳能光伏电池的研究现状42
参考文献44
第3章光伏组件46
3 1晶体硅光伏组件46
3 1 1电池连接方式46
3 1 2组件构成47
3 1 3组件特性与参数50
3 2薄膜光伏组件52
3 2 1电池连接方式52
3 2 2组件构成54
3 2 3组件特性与参数58
3 3聚光光伏组件60
3 3 1组件构成60
3 3 2组件特性与参数63
参考文献64
第4章光伏发电系统66
4 1光伏发电系统基本原理与组成66
4 2光伏发电系统的类型67
4 2 1并网与离网光伏发电系统67
4 2 2地面光伏系统及与建筑结合的光伏发电系统69
4 3自发自用的建筑屋顶分散式光伏发电系统70
4 3 1工程安装70
4 3 2资金投入与回报71
4 3 3社会效益72
4 3 4潜在经济效益72
4 3 5推广自发自用分散式屋顶光伏系统73
4 4光伏发电成本74
4 4 1光伏发电系统的成本构成74
4 4 2均化发电成本（Levelized Cost of Electricity，LCOE）76
4 5光伏系统的应用77
参考文献78
第5章光伏系统的设计79
5 1光伏系统容量与发电量的设计计算79
5 1 1系统设计思路、步骤与内容79
5 1 2与设计相关的因素与技术条件87
5 1 3方阵倾角的选择89
5 1 4日照与阴影分析90
5 1 5系统装机容量、发电量计算方法91
5 2光伏系统的结构设计92
5 2 1确定光伏电站现场布置92
5 2 2光伏组件强度、重量与尺寸94
5 2 3方阵基础与支架设计95
5 2 4配电房安排96
5 3光伏系统的电气设计97
5 3 1直流汇流箱的配置97
5 3 2逆变器的选型97
5 3 3交直流配电柜设计98
5 3 4防雷与接地系统设计99
5 3 5蓄电池组的设计99
5 4并网接入设计100
参考文献104
第6章光伏逆变器105
6 1逆变器的定义与分类105
6 1 1逆变器的定义105
6 1 2逆变器的分类106
6 1 3逆变器的发展前景108
6 2光伏逆变器108
6 2 1光伏逆变器的分类108
6 2 2逆变器的工作原理110
6 2 3国内外逆变器发展现状110
6 3光伏离网逆变器111
6 3 1额定输出容量112
6 3 2输出电压稳定度113
6 3 3整机逆变效率113
6 3 4过载保护功能113
6 3 5设备启动性能114
6 4光伏并网逆变器115
6 4 1最大功率跟踪115
6 4 2防孤岛效应116
6 4 3自动运行与停机功能117
6 4 4自动电压调整118
6 4 5直流检测118
6 5逆变器制作及其使用维护118
6 5 1逆变器的工作原理119
6 5 2逆变器制作过程121
6 5 3逆变器的操作使用与维护检修123
参考文献123
第7章光伏发电储能装置124
7 1铅酸蓄电池124
7 1 1铅酸蓄电池简介125
7 1 2铅酸蓄电池的性能参数127
7 1 3免维护铅酸蓄电池129
7 1 4胶体蓄电池133
7 2其他储能电池与器件137
7 2 1镍镉电池137
7 2 2镍氢电池139
7 2 3锂离子电池141
7 2 4超级电容器143
7 3蓄电池充放电控制与管理146
7 3 1光伏控制器的分类与电路原理146
7 3 2光伏控制器的性能特点与技术参数147
7 3 3光伏控制器的选型配置149
参考文献155
第8章其他电气设备与部件156
8 1直流侧设备156
8 1 1汇流箱156
8 1 2直流配电柜157
8 1 3离网控制器158
8 1 4储能蓄电池158
8 1 5光伏电缆159
8 1 6其他元器件160
8 2交流侧设备165
8 2 1交流配电柜165
8 2 2防逆流元件165
8 2 3交流防雷元件166
8 2 4配电盘170
8 2 5单向电能表（发电与用电）172
8 2 6干式变压器174
8 3并网监控系统设计174
8 3 1监控主机175
8 3 2网络版监控软件175
8 3 3系统调度175
8 3 4系统通信176
8 3 5谐波控制176
参考文献179
第9章光伏追日系统181
9 1光伏追日系统的类型181
9 2光伏追日系统对组件“有效”效率的影响183
9 2 1采用追日系统的平板光伏组件183
9 2 2聚光光伏组件183
9 3光伏追日系统的工作原理184
9 3 1光伏追日系统的组成184
9 3 2简单追日机制示例185
9 3 3光伏追日系统的设计示例187
9 4光伏追日系统的技术参数191
9 5太阳能光伏发电系统用对日单轴自动跟踪装置技术要求193
参考文献197
第10章光伏电站的施工、检测与维护198
10 1光伏电站施工198
10 1 1方阵基础及其光伏发电系统施工199
10 1 2配电设备及其设备之间线缆施工202
10 1 3防雷接地及其监控检测系统施工206
10 2光伏系统检测及其检测仪器207
10 2 1设备外观检查208
10 2 2设备性能测试208
10 2 3光伏方阵绝缘电阻的测量209
10 2 4逆变设备绝缘电阻的测量209
10 2 5接地电阻测量210
10 2 6绝缘电阻测量211
10 2 7电能质量与并网保护装置测试212
10 3光伏电站管理维护212
10 3 1建立光伏电站的管理体系212
10 3 2光伏电站维护管理的基本内容213
10 3 3光伏电站日常管理的制度214
参考文献215
第11章光伏发电系统效益与运营模式216
11 1光伏发电的效益216
11 1 1综述216
11 1 2经济成本218
11 1 3减排效益219
11 1 4社会效益221
11 1 5能量回报221
11 2光伏发电市场的政策扶持222
11 2 1国外光伏发电扶持政策222
11 2 2国内光伏发电政策228
11 3并网光伏系统开发模式229
11 3 1地面并网光伏电站229
11 3 2分散式并网光伏系统230
11 4并网光伏系统的运营模式231
11 4 1上网电价（FIT）模式231
11 4 2节能表现协议（Energy Performance Contracting，EPC）232
11 4 3电力购买协议（PPA）232
11 5离网光伏系统开发与运营模式233
参考文献233
第12章中国光伏市场与政策235
12 1中国太阳能光伏市场现状235
12 1 1“光伏大国”235
12 1 2“两头在外”236
12 1 3“突围之路”237
12 1 4国内光伏市场发展历程238
12 1 5上网电价——特许招标239
12 2市场前景预测242
12 2 1我国太阳能市场潜力242
12 2 2世界太阳能市场发展243
12 2 3中国太阳能发展现状及前景预测244
12 3适合中国国情的光伏政策245
12 3 1中国能源现状与经济转型概述245
12 3 2观念转变246
12 3 3政策的可行性、科学性248
12 3 4国内光伏政策的现状和展望250
参考文献251
第13章光伏发电的其他应用252
13 1太空光伏发电站252
13 1 1微波输电的发展史252
13 1 2微波输能的基本原理253
13 1 3SSPS计划的由来255
13 1 4SSPS计划的原理256
13 1 5太空光伏电站的技术与经济问题257
13 2电动车光伏充电站258
13 2 1电动车充电站的基本原理259
13 2 2光伏充电站设计261
13 2 3电动车光伏充电站投资成本262
参考文献263
第14章太阳能光伏发电系统应用实例264
14 1深圳福田园博园1MWP光伏屋顶并网电站264
14 1 1项目安装地情况264
14 1 2环境与资源情况264
14 1 3光伏电站方案描述265
14 1 4光伏电站主要设备265
14 1 5环保效益266
14 1 6社会效益266
14 1 7经济效益266
14 2内蒙古乌海科技馆50kWP光伏屋顶并网电站266
14 2 1项目安装地情况267
14 2 2环境与资源情况267
14 2 3光伏电站方案描述267
14 2 4光伏电站主要设备268
14 2 5环保效益268
14 2 6社会效益268
14 2 7经济效益268
14 3深圳市宝安区新湖中学4 32kWP光伏地面离网电站269
14 3 1项目安装地情况269
14 3 2光伏电站方案描述269
14 3 3光伏电站主要设备269
14 3 4环保效益270
14 3 5社会效益270
14 3 6经济效益270
14 4杭州万轮科技创业中心5 12kWP光伏屋顶并网电站270
14 4 1项目安装地情况271
14 4 2环境与资源情况271
14 4 3光伏电站方案描述271
14 4 4光伏电站主要设备271
14 4 5环保效益272
14 4 6社会效益272
14 4 7经济效益272
14 5巩义市青龙山庄50kWP地面光伏并网电站272
14 5 1项目安装地情况介绍272
14 5 2环境与资源情况273
14 5 3光伏电站方案描述273
14 5 4光伏电站主要设备274
14 5 5环保效益274
14 5 6社会效益274
14 5 7经济效益274
附录1“关于实施金太阳示范工程的通知”275
附录2关于做好2010年金太阳集中应用示范工作的通知276
附录3第二批光伏特许权招标结果公告277
附录4金太阳示范工程财政补助资金管理暂行办法278
附录5金太阳示范工程和太阳能光电建筑应用示范工程关键设备入围企业目录280
附录62010年金太阳示范工程项目目录282 第1章太阳能资源1
1 1太阳能利用的必要性与利用方式1
1 2太阳能资源的特点2
1 3衡量太阳辐射的指标3
1 3 1辐照度3
1 3 2光谱强度分布4
1 3 3直射辐射（直射光/平行光）与散射辐射（散射光）5
1 4影响接收地表太阳辐射的因素6
1 4 1大气质量数AM（Air Mass）与纬度6
1 4 2AM1 5标准光谱7
1 4 3接收面朝向8
1 4 4追踪太阳机制12
1 5世界与中国的太阳辐照分布13
参考文献14
第2章光伏发电原理与光伏电池15
2 1光伏技术基本原理15
2 1 1光生伏特效应15
2 1 2本征半导体、P型、N型半导体16
2 1 3P N结18
2 1 4太阳能电池的原理与转换效率19
2 2第一代晶体硅太阳能电池21
2 2 1单晶硅太阳能电池21
2 2 2多晶硅太阳能电池24
2 3第二代薄膜太阳能电池25
2 3 1硅基薄膜电池25
2 3 2铜铟镓硒29
2 3 3碲化镉33
2 4第三代太阳能电池36
2 4 1染料敏化电池（Dye Sensitized Solar Cell，DSSC）36
2 4 2有机光伏电池（Organic Photovoltaic，OPV）37
2 4 3量子点电池39
2 5Ⅲ Ⅴ族多结电池与聚光光伏40
2 5 1Ⅲ Ⅴ族多结电池40
2 5 2Ⅲ Ⅴ族多结聚光电池41
2 6太阳能光伏电池的研究现状42
参考文献44
第3章光伏组件46
3 1晶体硅光伏组件46
3 1 1电池连接方式46
3 1 2组件构成47
3 1 3组件特性与参数50
3 2薄膜光伏组件52
3 2 1电池连接方式52
3 2 2组件构成54
3 2 3组件特性与参数58
3 3聚光光伏组件60
3 3 1组件构成60
3 3 2组件特性与参数63
参考文献64
第4章光伏发电系统66
4 1光伏发电系统基本原理与组成66
4 2光伏发电系统的类型67
4 2 1并网与离网光伏发电系统67
4 2 2地面光伏系统及与建筑结合的光伏发电系统69
4 3自发自用的建筑屋顶分散式光伏发电系统70
4 3 1工程安装70
4 3 2资金投入与回报71
4 3 3社会效益72
4 3 4潜在经济效益72
4 3 5推广自发自用分散式屋顶光伏系统73
4 4光伏发电成本74
4 4 1光伏发电系统的成本构成74
4 4 2均化发电成本（Levelized Cost of Electricity，LCOE）76
4 5光伏系统的应用77
参考文献78
第5章光伏系统的设计79
5 1光伏系统容量与发电量的设计计算79
5 1 1系统设计思路、步骤与内容79
5 1 2与设计相关的因素与技术条件87
5 1 3方阵倾角的选择89
5 1 4日照与阴影分析90
5 1 5系统装机容量、发电量计算方法91
5 2光伏系统的结构设计92
5 2 1确定光伏电站现场布置92
5 2 2光伏组件强度、重量与尺寸94
5 2 3方阵基础与支架设计95
5 2 4配电房安排96
5 3光伏系统的电气设计97
5 3 1直流汇流箱的配置97
5 3 2逆变器的选型97
5 3 3交直流配电柜设计98
5 3 4防雷与接地系统设计99
5 3 5蓄电池组的设计99
5 4并网接入设计100
参考文献104
第6章光伏逆变器105
6 1逆变器的定义与分类105
6 1 1逆变器的定义105
6 1 2逆变器的分类106
6 1 3逆变器的发展前景108
6 2光伏逆变器108
6 2 1光伏逆变器的分类108
6 2 2逆变器的工作原理110
6 2 3国内外逆变器发展现状110
6 3光伏离网逆变器111
6 3 1额定输出容量112
6 3 2输出电压稳定度113
6 3 3整机逆变效率113
6 3 4过载保护功能113
6 3 5设备启动性能114
6 4光伏并网逆变器115
6 4 1最大功率跟踪115
6 4 2防孤岛效应116
6 4 3自动运行与停机功能117
6 4 4自动电压调整118
6 4 5直流检测118
6 5逆变器制作及其使用维护118
6 5 1逆变器的工作原理119
6 5 2逆变器制作过程121
6 5 3逆变器的操作使用与维护检修123
参考文献123
第7章光伏发电储能装置124
7 1铅酸蓄电池124
7 1 1铅酸蓄电池简介125
7 1 2铅酸蓄电池的性能参数127
7 1 3免维护铅酸蓄电池129
7 1 4胶体蓄电池133
7 2其他储能电池与器件137
7 2 1镍镉电池137
7 2 2镍氢电池139
7 2 3锂离子电池141
7 2 4超级电容器143
7 3蓄电池充放电控制与管理146
7 3 1光伏控制器的分类与电路原理146
7 3 2光伏控制器的性能特点与技术参数147
7 3 3光伏控制器的选型配置149
参考文献155
第8章其他电气设备与部件156
8 1直流侧设备156
8 1 1汇流箱156
8 1 2直流配电柜157
8 1 3离网控制器158
8 1 4储能蓄电池158
8 1 5光伏电缆159
8 1 6其他元器件160
8 2交流侧设备165
8 2 1交流配电柜165
8 2 2防逆流元件165
8 2 3交流防雷元件166
8 2 4配电盘170
8 2 5单向电能表（发电与用电）172
8 2 6干式变压器174
8 3并网监控系统设计174
8 3 1监控主机175
8 3 2网络版监控软件175
8 3 3系统调度175
8 3 4系统通信176
8 3 5谐波控制176
参考文献179
第9章光伏追日系统181
9 1光伏追日系统的类型181
9 2光伏追日系统对组件“有效”效率的影响183
9 2 1采用追日系统的平板光伏组件183
9 2 2聚光光伏组件183
9 3光伏追日系统的工作原理184
9 3 1光伏追日系统的组成184
9 3 2简单追日机制示例185
9 3 3光伏追日系统的设计示例187
9 4光伏追日系统的技术参数191
9 5太阳能光伏发电系统用对日单轴自动跟踪装置技术要求193
参考文献197
第10章光伏电站的施工、检测与维护198
10 1光伏电站施工198
10 1 1方阵基础及其光伏发电系统施工199
10 1 2配电设备及其设备之间线缆施工202
10 1 3防雷接地及其监控检测系统施工206
10 2光伏系统检测及其检测仪器207
10 2 1设备外观检查208
10 2 2设备性能测试208
10 2 3光伏方阵绝缘电阻的测量209
10 2 4逆变设备绝缘电阻的测量209
10 2 5接地电阻测量210
10 2 6绝缘电阻测量211
10 2 7电能质量与并网保护装置测试212
10 3光伏电站管理维护212
10 3 1建立光伏电站的管理体系212
10 3 2光伏电站维护管理的基本内容213
10 3 3光伏电站日常管理的制度214
参考文献215
第11章光伏发电系统效益与运营模式216
11 1光伏发电的效益216
11 1 1综述216
11 1 2经济成本218
11 1 3减排效益219
11 1 4社会效益221
11 1 5能量回报221
11 2光伏发电市场的政策扶持222
11 2 1国外光伏发电扶持政策222
11 2 2国内光伏发电政策228
11 3并网光伏系统开发模式229
11 3 1地面并网光伏电站229
11 3 2分散式并网光伏系统230
11 4并网光伏系统的运营模式231
11 4 1上网电价（FIT）模式231
11 4 2节能表现协议（Energy Performance Contracting，EPC）232
11 4 3电力购买协议（PPA）232
11 5离网光伏系统开发与运营模式233
参考文献233
第12章中国光伏市场与政策235
12 1中国太阳能光伏市场现状235
12 1 1“光伏大国”235
12 1 2“两头在外”236
12 1 3“突围之路”237
12 1 4国内光伏市场发展历程238
12 1 5上网电价——特许招标239
12 2市场前景预测242
12 2 1我国太阳能市场潜力242
12 2 2世界太阳能市场发展243
12 2 3中国太阳能发展现状及前景预测244
12 3适合中国国情的光伏政策245
12 3 1中国能源现状与经济转型概述245
12 3 2观念转变246
12 3 3政策的可行性、科学性248
12 3 4国内光伏政策的现状和展望250
参考文献251
第13章光伏发电的其他应用252
13 1太空光伏发电站252
13 1 1微波输电的发展史252
13 1 2微波输能的基本原理253
13 1 3SSPS计划的由来255
13 1 4SSPS计划的原理256
13 1 5太空光伏电站的技术与经济问题257
13 2电动车光伏充电站258
13 2 1电动车充电站的基本原理259
13 2 2光伏充电站设计261
13 2 3电动车光伏充电站投资成本262
参考文献263
第14章太阳能光伏发电系统应用实例264
14 1深圳福田园博园1MWP光伏屋顶并网电站264
14 1 1项目安装地情况264
14 1 2环境与资源情况264
14 1 3光伏电站方案描述265
14 1 4光伏电站主要设备265
14 1 5环保效益266
14 1 6社会效益266
14 1 7经济效益266
14 2内蒙古乌海科技馆50kWP光伏屋顶并网电站266
14 2 1项目安装地情况267
14 2 2环境与资源情况267
14 2 3光伏电站方案描述267
14 2 4光伏电站主要设备268
14 2 5环保效益268
14 2 6社会效益268
14 2 7经济效益268
14 3深圳市宝安区新湖中学4 32kWP光伏地面离网电站269
14 3 1项目安装地情况269
14 3 2光伏电站方案描述269
14 3 3光伏电站主要设备269
14 3 4环保效益270
14 3 5社会效益270
14 3 6经济效益270
14 4杭州万轮科技创业中心5 12kWP光伏屋顶并网电站270
14 4 1项目安装地情况271
14 4 2环境与资源情况271
14 4 3光伏电站方案描述271
14 4 4光伏电站主要设备271
14 4 5环保效益272
14 4 6社会效益272
14 4 7经济效益272
14 5巩义市青龙山庄50kWP地面光伏并网电站272
14 5 1项目安装地情况介绍272
14 5 2环境与资源情况273
14 5 3光伏电站方案描述273
14 5 4光伏电站主要设备274
14 5 5环保效益274
14 5 6社会效益274
14 5 7经济效益274
附录1“关于实施金太阳示范工程的通知”275
附录2关于做好2010年金太阳集中应用示范工作的通知276
附录3第二批光伏特许权招标结果公告277
附录4金太阳示范工程财政补助资金管理暂行办法278
附录5金太阳示范工程和太阳能光电建筑应用示范工程关键设备入围企业目录280
附录62010年金太阳示范工程项目目录282