太阳能发电－光伏能源系统PDF电子书下载

第1章　绪论 1

1.1　全球能源消费现状 1

1.2　人类的二氧化碳排放 2

1.3 二氧化碳导致的全球变暖 4

1.4　二氧化碳减排监测 7

1.5　传统能源与可再生能源 7

1.6　能源转换原则 10

1.7　本书采用的分析方法 11

1.7.1　生产方法 11

1.7.2　发电能力 11

1.7.3　能量平衡 11

1.7.4　系统优化 12

第2章　光伏转换 13

2.1 发展简史 13

2.2　光伏效应 14

2.3　光伏发电装置 19

2.3.1　电气特性 20

2.3.1.1　等效电路 21

2.3.1.2　旁路二极管 22

2.3.1.3　电力终端 23

2.3.1.4　并联连接 23

2.3.2　机械特性 24

2.3.2.1　层压结构 24

2.3.2.2　装配 24

2.3.2.3　安装固定 25

2.4　光伏发电装置运行特性 26

2.5　光伏模块的安装 26

2.6　光伏发电系统的发展方向 28

2.7　光伏发电的研究资助 30

2.8　光伏发电的市场开发 31

第3章　逆变器 35

3.1 独立光伏发电系统 35

3.2　并网型逆变器 35

3.3　逆变器类型 38

3.3.1　他励逆变器 38

3.3.2　自励逆变器 38

3.3.3　脉宽调制（PWM）型逆变器 39

3.4　并网 39

3.4.1　电网电压等级 39

3.4.2　并网参数限制 40

3.4.3　远距离输电 40

第4章　储能装置 42

4.1　硫化铅酸电池组 42

4.1.1　基本原理 43

4.1.2　放气 43

4.1.3　相对密度值 43

4.1.4　运行温度 43

4.1.5 自放电 44

4.1.6　深度放电 44

4.1.7　极板硫化 46

4.1.8　铅酸电池类型 46

4.1.8.1　车用电池 46

4.1.8.2　工业用电池 47

4.1.8.3　太阳电池 47

4.1.8.4 工业用电池变种 47

4.1.8.5　免维护电池 47

4.2　其他类型电池 48

4.2.1　镍镉电池 48

4.2.2　镍氢电池 48

4.2.3　锂电池 48

4.2.4　铁镍电池 49

4.2.5 电池性能比较 49

4.3　燃料电池 50

4.3.1　基本原理 50

4.3.2　燃料电池种类 50

4.3.2.1　磷酸型燃料电池 50

4.3.2.2　质子交换膜燃料电池 51

4.3.2.3　熔融碳酸盐燃料电池 51

4.3.2.4　固体氧化物燃料电池 51

4.3.2.5　碱性燃料电池 51

4.3.2.6　其他燃料电池 51

4.3.2.7　再生氢氧型燃料电池 51

第5章　热带地区的光伏发电系统 52

5.1　前期准备事项 52

5.1.1　计划外的特殊考虑 52

5.1.1.1　负荷需求选择 52

5.1.1.2　工程进度与时间限制 52

5.1.2　财政支持 53

5.1.3　进口 53

5.1.4　语言障碍 53

5.1.4.1　与官方沟通 53

5.1.4.2　现场安装 54

5.2　技术问题 54

5.2.1　安装 54

5.2.1.1　光伏发电模块固定 54

5.2.1.2　光伏发电系统接线 54

5.2.1.3　防盗 54

5.2.1.4　安全事项 54

5.2.2　光伏发电非最大功率点运行 54

5.2.3　储能 55

5.2.3.1　电池类型 55

5.2.3.2　额定电压级别 55

5.2.4　功率调节设备 55

5.2.4.1　开关器件 55

5.2.4.2　通风 56

5.2.4.3　充电控制器 56

5.3　运行维护 56

5.3.1　器件污损与老化 56

5.3.2　运行监测 56

5.3.3　其他建议 56

5.4　在热带地区建设光伏发电系统小结 57

第6章　建设光伏发电站的能量消耗 58

6.1 序言 59

6.1.1　模型差异 59

6.1.2　等效一次能耗 59

6.2　生产原料的准备 59

6.2.1　矿产开发 59

6.2.2　提炼 60

6.2.3　运输 60

6.2.4　生产准备 61

6.2.5　建筑施工 62

6.3　生产过程中的直接能耗 63

6.4　光伏电池的生产 63

6.4.1 冶金级硅的生产（MG-Si） 63

6.4.2　冶金级硅到半导体级多晶硅 63

6.4.3　单晶硅的生产 64

6.4.4　半导体级硅到多晶硅的生产 64

6.4.5　硅晶片（单晶体与多晶体）的生产 65

6.4.6　单晶硅片到单晶硅光伏电池 66

6.4.7　多晶硅片到多晶硅光伏电池 67

6.4.8　非晶光伏电池的生产 68

6.4.9　其他半导体材料光伏电池的生产 68

6.5　光伏发电模块的生产 69

6.5.1　层压处理 70

6.5.1.1　集成式层压机 71

6.5.1.2　通过式层压机 72

6.5.2　包覆式光伏模块的生产 73

6.5.3　层压式光伏模块的生产 73

6.5.4　输出功率调节 74

6.5.5　支撑结构 75

6.6　安装和运行 76

6.6.1　交通运输 76

6.6.2　安装 76

6.6.3　调试 76

6.7　运行开支 76

6.7.1　清理费用 77

6.7.2　维护费用 77

6.7.3　征地费用 77

6.8　分解费用 77

6.8.1　分解 77

6.8.2　运输 78

第7章　光伏发电 79

7.1 电池入射日照强度模型 79

7.1.1　太阳对地位置 79

7.1.2　太阳光穿过地球大气层的传播路径 81

7.1.2.1　太阳常数 81

7.1.2.2　地表日照强度 82

7.1.2.3　直接辐射 84

7.1.2.4　散射辐射 84

7.1.2.5　反射率 86

7.1.2.6　欧洲中部的年辐射分布 87

7.1.3　光伏发电模块的光学模型 87

7.1.3.1　表层光学接口 88

7.1.3.2　模板的透光度 91

7.1.3.3　内部传播和反射 93

7.1.3.4　双层模板的透光度 93

7.1.3.5　三层模板的透光度 95

7.1.3.6　多层模板的透光度 96

7.1.3.7　仿真结果 96

7.2　实际电池运行温度模型 99

7.2.1　热流输入 99

7.2.1.1　来自天空和大地辐射的热输入 100

7.2.1.2　外界气温的热输入 100

7.2.1.3　太阳辐射的热输入 101

7.2.2　模块内部的热量传递 101

7.2.2.1　温度模型的空间设计 102

7.2.2.2　模块内部静态热流 102

7.2.2.3　模块内部非稳态热流 103

7.2.3　热损耗 104

7.2.3.1　与天空和大地发生的辐射散热 104

7.2.3.2　大气温度的决定因素 106

7.2.3.3　自然对流散热 107

7.2.3.4　强制对流散热 109

7.2.3.5 自然和强制对流的总散热 110

7.2.4　模型计算 110

7.2.5　热力建模的验证 112

7.3　电气部分建模 113

7.3.1　电流 113

7.3.2　其他电气参数 114

7.4　光伏发电并网 114

7.4.1　逆变器建模 114

7.4.2　设计光伏发电站的限制因素 115

7.5　系统规划 116

7.6　光伏发电系统的发电量举例 117

第8章　循环再利用带来的能量输入 118

8.1　物质成分分解 118

8.2　再生能量输入 119

第9章　全局能量平衡 121

9.1　能量转换损耗 121

9.2　能量平衡模型 121

9.3　输入-输出分析 122

9.4　进程链分析 123

9.5　光伏发电对二氧化碳减排的效果 124

9.5.1　单位排放平衡 125

9.5.2　德国光伏发电在二氧化碳减排中的作用 126

9.5.3　安装地点的变化 127

第10章　系统优化 131

10.1　光伏电池入射光照强度的提高 131

10.1.1　太阳追踪法 131

10.1.2　减少光反射法 132

10.1.2.1　光伏发电模块的表面构建 132

10.1.2.2　选择性构建 132

10.1.2.3　改进模块表层的折射系数匹配度 135

10.1.2.4　加抗反射涂层 135

10.2　减少安装费用 135

10.3　替换建筑材料 137

10.3.1　太阳能屋瓦 137

10.3.2　太阳能阳面墙 137

10.4　光伏发电模块的热特性改进 140

10.4.1　热带条件下实际运行的电池温度 140

10.4.2　光伏电池模块降温初探 140

10.4.3　光伏电池模块散热方案的改进 142

10.4.4　试验测试 143

10.4.5　TEPVIS在非洲的建造、运行和测量 144

10.4.6　集成型家用光伏发电系统（I-SHS） 145

10.4.6.1　系统合成 145

10.4.6.2　系统成本平衡 150

10.4.6.3　I-SHS的优点 150

10.4.6.4　发展前景 150

第11章　结论 151

附录 153

附录1　符号和缩写的列表 153

附录2　数据表格 161

参考文献 183