太阳能光伏发电系统设计及安装

作者简介

题献

致谢

译者前言

前言 i

1.关于本书 i

2.本书使用的约定 i

3.可以不读的部分 ii

4.“傻瓜”假定 ii

5.本书结构 iii

6.本书使用的图标 iv

7.从哪里开始 iv

第1篇 光伏系统概述 1

第1章 光伏革命 3

1.1 PV装置的过去、现在和未来 3

1.1.1 PV的典型用途 4

1.1.2 PV的长处和短处 4

1.1.3 PV的未来展望 4

1.2 PV部件和系统 5

1.3 电气知识ABC 5

1.4 太阳能资源初阶 6

1.5 勘察PV系统现场 6

1.6 探究PV系统细节 6

1.6.1 PV组件 7

1.6.2 蓄电池 7

1.6.3 充电控制器 7

1.6.4 逆变器 7

1.6.5 连线和安全装置 8

1.7 PV系统定容 8

1.7.1 直接联网系统 8

1.7.2 带蓄电池系统 8

1.7.3 导线及安全装置 9

1.8 让PV系统活起来 9

1.8.1 获得许可 9

1.8.2 保证安全 9

1.8.3 组装机械部件 10

1.8.4 加装电气部件 10

1.8.5 系统调试、检测和维护 10

1.9 需要了解的法规章节 11

第2章 常用部件及系统 12

2.1 组成PV系统的部件简介 12

2.1.1 PV组件和支架 13

2.1.2 蓄电池组 13

2.1.3 充电控制器 14

2.1.4 逆变器 14

2.1.5 负荷 15

2.1.6 负荷中心 15

2.1.7 隔离开关和过电流保护 16

2.1.8 与公用电网互连 17

2.2 区分不同类型的PV系统 18

2.2.1 直接联网系统 18

2.2.2 带蓄电池系统 20

2.3 针对不同情况正确配置系统 22

2.3.1 联网用户 22

2.3.2 离网用户 23

第3章 电工学基础知识 25

3.1 电流 25

3.1.1 了解安培 26

3.1.2 区分直流和交流 26

3.1.3 用表计测量电流 27

3.2 电压：愿你拥有电动力 30

3.2.1 电压的基本概念 30

3.2.2 掌握标称电压和运行电压的概念 30

3.2.3 测量电压 31

3.3 电阻：阻碍流动 33

3.3.1 介绍欧姆 33

3.3.2 测量电阻 33

3.4 用欧姆定律把电流、电压与电阻联系起来 35

3.5 注意区分功率和能量 35

3.5.1 功率与能量的区别 36

3.5.2 用功率公式把功率与电流、电压和电阻关联起来 36

3.5.3 计算用瓦时表示的电量 38

3.5.4 瓦时的伙伴安时 38

3.6 把电流、电压、电阻、功率和电量合到一起 39

3.7 另一个电工概念：电路接线 40

3.7.1 串联 40

3.7.2 并联 41

3.7.3 串并联 42

第4章 太阳能资源知识初阶 43

4.1 太阳辐射 43

4.1.1 区分直接辐射和漫射辐射 43

4.1.2 确定太阳辐射强度：辐照度 45

4.1.3 计算太阳辐射能量：辐照值 47

4.1.4 只是一天：峰值日照小时 48

4.2 太阳路径对地球的影响 51

4.2.1 季节影响简述 51

4.2.2 太阳与你所在位置的关系：高度和方位 53

4.2.3 标记太阳时 54

4.2.4 太阳图说明 55

4.2.5 打开太阳窗口 56

4.3 使PV组件方位能充分利用太阳能资源 57

4.3.1 倾斜角 57

4.3.2 确定方阵方位 59

第5章 PV系统正确选址 61

5.1 搭建现场勘察的平台 61

5.1.1 留出足够时间 61

5.1.2 创建现场勘察的标准表格 62

5.1.3 现场勘察包 63

5.2 照下来：用数码照片记录整个现场勘察 64

5.3 现场勘察期间收集基本信息 65

5.3.1 现场的一般信息 65

5.3.2 结构和机械信息 66

5.3.3 电气信息 67

5.4 用度数测量的信息 68

5.4.1 了解磁偏角 68

5.4.2 计算方阵的倾斜角和方位角 70

5.5 阴影分析工具 72

5.6 数据的解释和综合 74

5.6.1 分析阴影分析工具的报告 74

5.6.2 太阳能总资源因数 75

5.6.3 使用收集来的其他信息规划设计安装 76

第2篇 光伏系统的内部细节 79

第6章 光伏组件：从沙子到电 81

6.1 太阳能发电：一切从电池开始 81

6.1.1 太阳电池的结构和制造方法 82

6.1.2 太阳电池结构与光伏效应的关系 83

6.2 常见PV组件 84

6.2.1 结晶硅组件 84

6.2.2 薄膜组件 86

6.3 PV组件的电气规范 87

6.3.1 电流参数 87

6.3.2 电压参数 88

6.3.3 最大功率点 90

6.3.4 电压温度系数 90

6.3.5 功率公差 91

6.3.6 串联熔断器的额定值 91

6.4 PV组件的试验条件 91

6.4.1 标准试验条件 91

6.4.2 环境对标准试验条件的影响 92

6.5 用IV曲线表示电流与电压的关系 94

6.5.1 不同温度下的IV曲线 95

6.5.2 不同辐照度下的IV曲线 95

第7章 蓄电池基本知识 97

7.1 蓄电池结构及运行的基本知识 98

7.1.1 构建蓄电池，从单格到蓄电池组 98

7.1.2 蓄电池充放电 99

7.2 不同类型蓄电池的比较 101

7.2.1 铅酸蓄电池 101

7.2.2 铅钙蓄电池 103

7.2.3 镍镉蓄电池 104

7.3 蓄电池容量 104

7.3.1 容量的C速度 104

7.3.2 影响容量的因素 105

7.4 确定蓄电池技术参数 107

7.4.1 确定使用的蓄电池类型 107

7.4.2 确定蓄电池组的规格 108

第8章 让电流和电压处于监控下：充电控制器 112

8.1 充电控制器要点 112

8.1.1 充电控制器的分段工作原理 113

8.1.2 某些充电控制器的特殊作用 115

8.2 最大功率点跟踪技术 116

8.2.1 MPPT充电控制器工作原理 116

8.2.2 MPPT充电控制器的优缺点 117

8.3 脉宽调制技术 118

8.3.1 PWM充电控制器工作原理 118

8.3.2 PWM充电控制器的优缺点 118

8.4 确定充电控制器技术参数 119

第9章 逆变器：从直流到交流 120

9.1 直接联网逆变器 120

9.1.1 基本运行 121

9.1.2 标准特性 121

9.1.3 输出功率容量 123

9.1.4 变压器的重要性 124

9.2 带蓄电池逆变器 125

9.2.1 与电网交互逆变器的运行 126

9.2.2 独立逆变器的运行 127

9.2.3 所有带蓄电池逆变器的标准特性 127

9.2.4 带蓄电池逆变器的容量 128

9.2.5 低频变压器技术 128

9.3 确定逆变器参数 129

9.3.1 直接联网逆变器 129

9.3.2 带蓄电池逆变器 130

第10章 保证安全：连线及安全部件 132

10.1 PV系统的电路 132

10.2 导线类型 133

10.2.1 USE—2 134

10.2.2 PV连线 134

10.2.3 建筑物连线 135

10.2.4 蓄电池连线 135

10.2.5 接地连线 136

10.3 导管种类 136

10.3.1 金属导管 137

10.3.2 非金属导管 137

10.4 隔离开关 138

10.5 过电流保护装置 139

10.5.1 断路器 139

10.5.2 熔断器 140

10.6 接地故障保护 140

10.7 有关标识的基础知识 141

第3篇 光伏系统容量设计 143

第11章 直接联网光伏系统定容设计 145

11.1 首要问题：评估预算和方阵可用空间 145

11.2 评估场地年发电量 146

11.3 设计满足客户用电量需求的光伏方阵容量 147

11.3.1 确定年用电量 148

11.3.2 考虑电网期权合同 148

11.3.3 使用消费和合约期权以选择方阵需要的容量 149

11.4 为方阵配备逆变器 149

11.5 光伏方阵和逆变器容量匹配 150

11.6 找出光伏方阵和逆变器合适的电压与电流值 152

11.6.1 确定逆变器交流电压 152

11.6.2 确定逆变器直流电压窗口 153

11.6.3 计算组件最大直流电压贡献 153

11.6.4 计算组件的最低直流电压贡献 158

11.7 汇总所有因素：整合功率和电压信息 162

11.8 最后校核：逆变器最大输入电流 162

第12章 带蓄电池的光伏系统定容 163

12.1 带上负荷：分析带蓄电池光伏系统中的负荷 164

12.1.1 评估蓄电池必须供电的负荷 164

12.1.2 计算电网停运期间交互式光伏系统需要提供的电量 166

12.1.3 确定独立运行系统日均耗电量 166

12.2 蓄电池组定容 167

12.2.1 逆变器效率 168

12.2.2 自维持天数 168

12.2.3 蓄电池运行温度 169

12.2.4 放电深度 169

12.2.5 标称电压 170

12.2.6 求出需要的蓄电池组容量 170

12.2.7 连接蓄电池组 171

12.3 光伏方阵定容 172

12.3.1 交互式光伏系统方阵定容 173

12.3.2 独立光伏系统方阵定容 173

12.4 充电控制器定容 175

12.4.1 电压参数 175

12.4.2 功率或电流参数 176

12.4.3 进行下一步之前的校核：比较方阵容量和逆变器容量 177

12.5 逆变器定容 178

12.5.1 观察输出电压 178

12.5.2 计算输送功率 179

12.5.3 持续充电 179

12.5.4 考虑负荷冲击额定值 179

12.5.5 评估逆变器和光伏方阵功率输出 180

12.6 包含发电机 180

12.6.1 发电机特性 181

12.6.2 发电机定容 181

第13章 导线、导管和安全装置定容 183

13.1 导线定容初阶 183

13.1.1 确定光伏电路最大电流和持续电流 184

13.1.2 计算非光伏电路的最大电流 185

13.1.3 用现有表格考虑使用情况 185

13.1.4 综合所有信息确定导线尺寸 188

13.1.5 导线定容后计算电压降 190

13.2 导管定容 194

13.3 过电流保护设备和隔离开关定容 194

13.3.1 基础知识 195

13.3.2 在光伏电路中放置保护装置 195

13.3.3 保护逆变器电路 196

第4篇 安装光伏系统 197

第14章 获得安装许可的过程 199

14.1 安装PV系统前获得许可 199

14.1.1 开始：准备适用的许可证和合格证 200

14.1.2 家庭养殖：居民用系统申请 201

14.1.3 大生意：商用系统申请 204

14.2 不仅仅是漂亮图片：绘制一套图纸 205

14.2.1 清楚标出部件 206

14.2.2 画出设备位置 206

14.2.3 显示导线尺寸计算 206

14.2.4 做工作记录 207

第15章 在PV系统工作时保证安全 208

15.1 施工现场一般安全问题 208

15.1.1 确认工作现场的障碍并立即穿戴好防护装备 209

15.1.2 单独或与他人共同作业的安全问题 209

15.1.3 工具安全提示 210

15.1.4 限制处于极端条件的情况 210

15.1.5 现场要备有急救箱 211

15.2 爬梯安全问题 211

15.2.1 选择爬梯 211

15.2.2 正确安放爬梯 212

15.3 屋顶作业的安全问题 214

15.3.1 做好跌落防护措施 214

15.3.2 工具存放 215

15.3.3 保持步行通道安全 215

15.4 检查电气安全 216

15.4.1 时刻注意一般性电击危险 216

15.4.2 电路作业 217

15.4.3 蓄电池安全 220

第16章 组装机械部件 222

16.1 PV方阵安装方法 222

16.1.1 屋顶安装 223

16.1.2 地面安装 227

16.1.3 杆顶安装 229

16.1.4 建筑一体化安装 230

16.2 屋顶安装方阵的荷载 231

16.2.1 遵守建筑法规 232

16.2.2 考虑附加静荷载 232

16.2.3 活动荷载 233

16.3 把方阵可靠固定在屋顶上 234

16.3.1 使用方头螺栓固定 234

16.3.2 用防水板密封屋顶穿孔 235

16.4 地面支撑和杆顶固定 237

第17章 电气元件组装 239

17.1 电气设备安装位置 239

17.1.1 厂商对设备位置的要求 239

17.1.2 开断装置的位置 240

17.1.3 并线盒、接线盒和连线 241

17.2 连线作业 242

17.2.1 颜色代码：红、绿、白 242

17.2.2 PV组件连线排布 243

17.2.3 用导管保护连线 244

17.3 接地 244

17.3.1 设备接地 245

17.3.2 系统接地 247

17.4 与公用电网连接 249

17.4.1 确定电力部门的要求 250

17.4.2 进行负荷侧或线路侧连接 250

第18章 PV系统的调试、检查和维护 254

18.1 建立清单并检查两次：做好调试准备 254

18.1.1 检查机械元件 255

18.1.2 检查电气元件 255

18.2 启动：调试过程 259

18.2.1 安全第一 259

18.2.2 带好需要的工具 259

18.2.3 调试不同类型的系统 260

18.2.4 确认系统功能正常 263

18.3 了解被检查的问题 265

18.3.1 没有以“整洁、工艺考究的方式”安装 265

18.3.2 忘记了美观要求 266

18.3.3 方阵导线排布不佳 266

18.3.4 忘记给系统加标识 266

18.4 系统维护 268

18.4.1 机械维护 269

18.4.2 电气维护 269

18.4.3 高水平维护：照看蓄电池组 270

第5篇 十诫 273

第19章 避免常见违规错误十诫 275

19.1 保证适当的作业间隙 275

19.2 提供正确的结构支撑 276

19.3 用防水板防止建筑物进水 276

19.4 保证所有导线适用于工作环境 277

19.5 排布组件导线 277

19.6 选择正确的导管 277

19.7 确定隔离开关位置 278

19.8 设备接地 278

19.9 系统接地 278

19.10 恰当标识系统 279

第20章 使客户发电量最大化十诫 280

20.1 选择正确场地 280

20.2 让方阵朝向正确 280

20.3 恰当配置方阵 281

20.4 在电网电压限值内运行 281

20.5 选择正确的逆变器 282

20.6 正确选择导线尺寸 282

20.7 保持部件凉爽 282

20.8 建议客户监视系统 283

20.9 定期清洗方阵 283

20.10 方阵年检 2832100433B

太阳能光伏发电系统设计及安装内容简介

探讨工业发展热点问题

基础知识应用紧密结合

写作通俗易懂文笔流畅

饱含趣味性以及可读性

太阳能光伏发电系统设计及安装作者简介

作者：（美国）瑞安·梅菲尔德（Ryan Mayfield） 译者：刘长浥 许晓艳

瑞安·梅菲尔德，现任美国可再生能源协会主席。这是一个提供商用光伏系统设计、技术支持及培训服务的咨询公司。他还担任SoIarPro（太阳能发烧友）杂志的光伏系统技术编辑，定期撰写专题文章。

《太阳能光伏发电系统设计施工与应用》系统介绍了太阳能光伏发电系统各组成部分的工作原理、性能参数以及选用方法，重点介绍了太阳能光伏发电系统的容量设计、配置选型、安装施工、检查测试、运行维护及故障排除，还介绍了光伏发电系统设计应用实例以及光伏发电新技术应用等方面的内容，并给出了具体设计实例和部分实用资料。

《太阳能光伏发电系统设计施工与应用》内容翔实、图文并茂，具有较高的实用性，适合从事太阳能光伏发电系统设计、施工、维护及应用方面的工程技术人员阅读，也可供大专院校相关专业的师生学习参考。

本书由李钟实负责编写，王志建、王君、张婷婷、李皓等为本书提供了许多宝贵资料，并参与了部分章节的编写和整理工作。

本书结合我国“十一五”节能减排工程计划与国内外太阳能光伏发电技术的发展动态，以从事太阳能光伏发电系统设计人员为读者对象，系统、全面地讲解太阳能光伏技术基础知识、太阳能电池、阀控密封式铅酸（Valve-Regulated Lead Acid Battery,VRLA）蓄电池、太阳能光伏发电系统控制器、太阳能光伏发电系统逆变器、太阳能光伏发电系统设计实例、太阳能光伏发电系统防雷接地设计等内容，并介绍了国内外太阳能光伏发电系统的典型应用实例，以供读者在实际设计工作中参考。

本书题材新颖实用，内容丰富，深入浅出，文字通俗，具有很高的实用价值，是从事太阳能光伏发电技术研发、设计、生产、应用与维护的工程技术人员的必备读物，也可供从事太阳能光伏发电设备的研发、生产、应用的管理人员及高等院校、职业技术学院相关专业的师生阅读参考。

第1章 太阳能光伏技术基础知识

1.1 太阳能光伏发电系统

1.1.1 太阳能及光伏技术

1.1.2 太阳能光伏发电原理及优势

1.2 太阳能光伏发电系统

1.2.1 太阳能光伏发电系统的构成

1.2.2 太阳能光伏发电的发展及应用

第2章 太阳能电池

2.1 太阳能电池原理及发展

2.1.1 太阳能电池原理

2.1.2 晶体硅太阳能电池的发展历程

2.2 太阳能电池的分类及组件

2.2.1 太阳能电池的分类

2.2.2 太阳能电池组件

第3章 VRLA蓄电池

3.1 蓄电池的分类及工作原理

3.1.1 蓄电池的分类及技术指标

3.1.2 蓄电池的工作原理

3.1.3 蓄电池的特性

3.2 VRLA蓄电池组的均匀性及一致性

3.2.1 VRLA蓄电池组的均匀性

3.2.2 VRLA蓄电池容量的一致性

3.3 两类VRLA蓄电池的比较

3.4 VRLA蓄电池的充放电特性

3.4.1 VRLA蓄电池的充电特性

3.4.2 VRLA蓄电池的放电特性

3.4.3 VRLA蓄电池充电器

3.4.4 VRLA蓄电池充电控制技术

3.4.5 VRLA蓄电池温度补偿技术

3.4.6 基于UC3906的蓄电池充电器

3.5 VRLA蓄电池的使用与维护

3.5.1 VRLA蓄电池的安装

3.5.2 VRLA蓄电池的正确使用

3.5.3 VRLA蓄电池的维护

第4章 太阳能光伏发电系统控制器

4.1 控制器工作原理及功能

4.1.1 控制器工作原理及控制策略

4.1.2 分组控制策略

4.1.3 光伏发电系统数据采集器

4.2 控制器结构及功能

4.2.1 太阳能LED路灯控制器

4.2.2 EPDC型太阳能电源双路输出控制器

4.2.3 EPRC10"_blank" href="/item/电源控制器/7930775" data-lemmaid="7930775">电源控制器

第5章 太阳能光伏发电系统逆变器

5.1 光伏发电系统逆变器

5.1.1 光伏发电系统对逆变器的要求

5.1.2 逆变基本电路

5.2 逆变器控制方式

5.2.1 PWM调制方式

5.2.2 空间矢量PWM逆变电路

5.2.3 电流型控制方式

5.2.4 逆变器的消谐控制技术

5.2.5 逆变器的功率因数校正

5.3 逆变器的并联运行技术

5.3.1 逆变器的并联运行方法

5.3.2 逆变器并联系统中基准信号同步

5.4 太阳能光伏发电逆变器设计

5.4.1 太阳能光伏发电用逆变器

5.4.2 小功率光伏并网逆变器设计实例

第6章 太阳能光伏发电系统设计实例

6.1 光伏发电系统的设计方案

6.1.1 光伏发电系统设计原则及方法

6.1.2 太阳能电池方阵设计

6.1.3 蓄电池组设计

6.1.4 太阳能光伏发电系统设计方法

6.1.5 太阳能电池方阵设计中必须注意的问题

6.1.6 控制器选择及太阳能电池组件支架的抗风设计

6.1.7 并网光伏发电系统设计

6.2 太阳能路灯工程设计与安装调试

6.2.1 太阳能路灯设计实例

6.2.2 LED路灯工程设计

6.2.3 道路照明安装工程

6.2.4 太阳能灯具的调试

6.3 离网和并网太阳能光伏发电系统设计实例

6.3.1 离网太阳能光伏发电系统设计实例

6.3.2 并网太阳能光伏发电系统设计实例

6.4 太阳能光伏发电系统典型配置方案

第7章 太阳能光伏发电系统防雷接地设计

7.1 太阳能光伏发电系统防雷设计

7.1.1 防雷设计基础知识

7.1.2 电离层与地面间的电荷平衡及尖端放电

7.2 雷击闪电的特性

7.2.1 雷电流的特性

7.2.2 雷电活动及雷击的选择性

7.3 雷电防护技术

7.3.1 防雷机理

7.3.2 现代防雷技术

7.3.3 光伏系统的避雷技术要求

7.3.4 太阳能光伏系统防雷解决方案

7.4 SPD浪涌防护器及其应用

7.4.1 SPD的性能特点

7.4.2 SPD配置方案

7.4.3 建筑物入口处SPD的选择

7.5 太阳能光伏发电系统接地与等电位连接

7.5.1 接地网的建设

7.5.2 等电位连接

参考文献2100433B