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上篇 基础篇 2

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

3.2 LOLP法 45

3.2.1 LOLP法的思路和特点 45

3.2.2 LOLP法的基本公式 45

3.2.3 LOLP法参数的确定方法 45

3.2.4 LOLP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

4.2.2 BIPV系统设计的规定与要求 85

4.2.3 BIPV设计要点 87

4.2.4 BIPV对太阳电池组件提出的一些特殊要求 89

4.2.5 BIPV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

9.4 JKJP-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 341

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IMWp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

13.3.1 LED光源的优势 400

13.3.2 太阳能LED路灯 401

参考文献 402