太阳能光伏发电应用原理（第二版）

第1章 太阳和太阳能1

11太阳基本物理参数及结构1

111太阳基本物理参数1

112太阳里、外三层1

113太阳的成分3

12太阳能的来源4

13太阳能量的传递和辐射4

131太阳能量的传递4

132太阳能量的辐射5

14太阳能贮存方式6

15经度和纬度的确定6

151纬线与纬度7

152经线与经度7

153二十四节气8

16太阳常数与太阳光谱8

161太阳常数8

162太阳光谱11

17太阳高度角和方位角13

171太阳高度角和方位角定义13

172太阳高度对地球表面获得太阳热能量强弱的影响14

173太阳高度对利用太阳能的意义14

174太阳高度角的计算14

18太阳直接辐射、散射辐射与总辐射15

181直接辐射15

182散射辐射16

183太阳总辐射16

184影响太阳辐射能量的因素17

19大气质量18

110地面辐射18

111直达日射、漫射日射和总日射18

112太阳能辐射强度19

113日照时间和日照时数20

114太阳辐射能量换算关系21

115我国太阳能资源22

1151我国太阳能资源丰富22

1152我国太阳能资源分布的主要特点22

复习题23

第2章 光伏发电的电学原理25

21自由电子和自由电子的浓度25

22自由电子的迁移率和电导率25

23半导体与金属导体导电的机理26

24半导体二极管的物理特性26

241半导体二极管的单向导电现象26

242PN结的特性29

25半导体的能带结构与光电导31

251半导体的能带结构31

252光电导32

26光伏效应32

27半导体二极管的伏安特性33

271正向特性33

272反向特性34

273反向击穿电压34

28光电学35

复习题36

第3章 太阳能光伏发电电池材料及制备37

31太阳能电池材料的分类与性能37

311太阳能电池材料的分类37

312硅太阳能电池材料的优异性能40

32硅太阳能电池的制备42

321冶金级硅的生产42

322多晶硅42

323单晶硅44

324非晶硅电池45

33晶体硅的生产对环境的污染47

34硅片的切割49

35太阳能电池片的制造50

36单晶硅与多晶硅电池片的区别51

37硅太阳能电池的主要性能参数51

复习题52

第4章 太阳能电池组件54

41太阳能电池组件的概述、分类及结构作用54

411太阳能电池组件的概述54

412太阳能电池组件的分类及结构作用54

42太阳能电池组件的极性66

43对太阳能电池组件的基本要求67

44太阳能电池等效电路67

45太阳能电池生产工艺流程68

46太阳能电池的性能参数70

复习题72

第5章 太阳能光伏发电系统73

51光伏系统的工作原理与组成73

511光伏系统的工作原理73

512光伏系统的组成73

52光伏发电系统的分类74

521离网发电系统的组成及功能74

522并网光伏发电系统75

53光伏发电系统的运行方式的优势78

复习题79

第6章 太阳能电池方阵的组成和设计80

61太阳能电池方阵的组成和作用80

62太阳能电池方阵的设计82

621太阳能电池方阵组件的串、并联82

622确定电池组件峰值功率84

623太阳能电池方阵的种类84

624太阳能电池方阵的方位角84

625太阳能电池方阵的倾斜角85

626阴影85

627其他需要考虑的问题86

628太阳能电池方阵设计的实例86

63一种新型的太阳能方阵87

复习题88

第7章 太阳能照明贮能装置90

71铅酸蓄电池91

711铅酸蓄电池的分类91

712铅酸蓄电池的组成91

713铅酸蓄电池的基本概念92

714铅酸蓄电池充、放电93

715铅酸蓄电池的深度放电96

716铅酸蓄电池的容量96

717板极化成97

718铅酸蓄电池的电动势98

719功率和效率99

7110铅酸蓄电池的内电阻99

7111铅酸蓄电池的失效原因及其修复方法99

7112铅酸蓄电池对环境的污染102

72太阳能光伏照明的其他贮能装置102

721镍氢电池102

722镍镉电池106

723锂电池107

724超级电容器110

73蓄电池容量的设计112

731在设计蓄电池容量时要特别注意的因素113

732蓄电池容量计算公式及修正系数115

733蓄电池容量计算的举例117

复习题119

第8章 太阳能控制器与逆变器121

81太阳能控制器121

811太阳能控制器的功能121

812选择太阳能控制器时必须注意的事项122

813光伏充电控制器的类型122

814控制器的几种基本电路和工作原理123

815提高太阳能控制器利用效果的方法124

816太阳能控制器的常见故障原因126

817最大功率点跟踪控制126

82光伏逆变器127

821逆变器的功能127

822逆变器的分类128

823波形逆变器129

824逆变器的工作原理129

825对逆变器的基本要求130

826逆变器的操作与维护131

827主要技术参数的控制及维护132

828逆变器的选用132

829逆变器产品的简介133

8210光伏并网逆变器135

8211孤岛效应的防止138

复习题139

第9章 太阳能光伏发电系统相关设备和部件141

91直流配电柜141

911柜体141

912开关143

913防雷器143

914防反充二极管144

915端子板144

92交流配电柜144

93电度表145

94后备电源146

95太阳能光伏发电系统的防雷146

951雷电的分类及危害146

952防雷设备和措施147

953防雷元件的选择150

954避雷对光伏系统的要求152

复习题153

第10章 太阳能光伏发电系统和设计155

101太阳能光伏发电系统工作原理、基本组成及设计的原则155

102太阳能光伏发电系统设计时的调查与技术条件155

1021发电系统设计时的调查155

1022发电系统设计的技术条件156

103光伏发电系统设计公式与综合设计系数158

104发电系统设计的我国主要城市的辐射参数值158

105太阳能发电系统的设计159

106太阳能发电系统设计的具体计算实例166

107风光互补路灯设计案例分析169

1071设计的依据和适宜地区169

1072风光互补照明路灯系统组成及要求169

108建筑住宅用太阳能光伏系统的设计173

1081太阳能光伏系统应用于建筑领域的优势174

1082我国绝大多数采用电池贮能的“独立供电方式”174

1083“并网供电方式”对太阳能光伏发电系统的要求175

1084防止措施175

1085住宅太阳能光伏发电系统的问题176

1086住宅太阳能光伏系统的设计176

109系统优化的设计180

复习题181

第11章 太阳能光伏发电系统的安装与测试183

111太阳能光伏发电系统的安装184

1111安装前的调查184

1112基础的安装185

1113太阳能电池组件的安装187

1114控制器的安装188

1115逆变器的安装188

1116蓄电池的安装188

1117防雷器的安装189

1118布线工程190

1119太阳能光伏发电系统对接地要求191

112太阳能路灯施工安装192

1121现场勘查192

1122安装布置193

1123基础预制193

1124太阳能发电路灯系统各个组件的安装194

113太阳能电池阵列的检查与测试195

1131光伏发电系统的检查195

1132太阳能光伏发电系统的测试196

复习题200

参考文献202 2100433B

本书主要介绍了太阳能光伏发电的基本概念、发电的基本原理、电池片的制造以及硅太阳能电池的主要性能参数和太阳能电池组件的结构、生产工艺流程等。此外还重点讲述了太阳能光伏发电系统的组成和其他相关设备，全面地阐述了太阳能光伏发电系统的设计以及重要组件的安装、检查与测试。

本书可作为从事太阳能专业的本、专科学生学习的教材，也可供太阳能光伏发电技术的工程技术人员参考。

本书由浅入深地介绍了太阳能的开发、利用、研究情况，阐述了光学、电学的一些相关基础知识；并对材料、储能装置、逆变器等几方面进行了系统讲述，最后不但叙述了太阳能光伏发电系统的原理及组成，而且还阐述了太阳能光伏发电的独立系统和并网系统及其设计。

本书可用作高职高专院校的专业教材，也可供太阳能利用技术的工程技术人员参考学习。

第1章 太阳能光伏发电系统概论

11太阳能光伏发电的重要意义1

111世界能源危机日益加剧1

112自然生态环境日趋恶化1

113常规电网的局限性3

12太阳能光伏发电原理及特点3

121太阳能光伏发电原理3

122太阳能光伏发电的特点4

13太阳能光伏发电系统的组成与应用6

131太阳能光伏发电系统的组成6

132太阳能光伏发电技术的应用与发展历程9

133光伏发电技术的知识结构16

思考题与习题16

第2章 太阳与太阳能

21太阳17

211太阳的基本参数17

212太阳的基本结构*17

22太阳与地球19

221太阳与地球的位置关系*19

222地球绕太阳的运行规律21

223太阳的视运动21

224太阳高度角、方位角、日照时间的计算23

23太阳能25

231太阳辐射能25

232太阳辐射光谱26

233到达地球表面上的太阳辐射能27

234我国的太阳能资源30

思考题与习题32

第3章 太阳能光伏电池

31太阳能光伏发电原理34

311半导体基础知识*34

312pn结39

313光伏效应40

314太阳能电池的结构和性能41

32太阳能电池材料制备*44

321硅材料的优异性能44

322硅材料的制备44

33太阳能电池制造工艺48

331硅片的加工48

332硅太阳能电池的制造50

333新型太阳能电池简介*55

34太阳能电池组件的封装60

341太阳能电池组件设计60

342太阳能电池组件的封装结构62

343太阳能电池组件封装材料*62

344太阳能电池组件封装工艺67

345太阳能电池组件的技术要求和检验测试69

35太阳能电池方阵的设计71

351太阳能电池方阵的组成71

352太阳能电池方阵组合的计算75

思考题与习题76

第4章 光伏蓄电池

41光伏蓄电池概述78

411蓄电池简介78

412铅酸蓄电池的基本概念79

42铅酸蓄电池的结构和工作原理80

421铅酸蓄电池的结构80

422铅酸蓄电池的工作原理81

423铅酸蓄电池的分类和命名83

424蓄电池的性能参数85

43VRLA蓄电池的充、放电特性92

431VRLA蓄电池的充电特性92

432VRLA蓄电池的放电特性96

44VRLA蓄电池的使用与维护98

441VRLA蓄电池的安装99

442VRLA蓄电池的正确使用101

443VRLA蓄电池的维护104

思考题与习题107

第5章 光伏控制器

51光伏控制器概述108

511光伏控制器的基本概念108

512光伏控制器的主要功能108

52光伏控制器的基本原理109

521蓄电池充电控制基本原理109

522蓄电池过放电保护基本原理110

53蓄电池充、放电技术112

531VRLA蓄电池充电器112

532VRLA蓄电池充电控制技术113

533VRLA蓄电池温度补偿技术115

54光伏控制器的电路原理116

541光伏控制器的分类116

542光伏控制器的电路原理116

55光伏控制器的选用128

551光伏控制器的主要性能特点128

552光伏控制器的主要技术参数130

553光伏控制器的配置选型131

思考题与习题132

第6章 光伏逆变器

61光伏逆变器概述133

611光伏逆变器的分类133

612光伏逆变器的电路构成133

613光伏逆变器的主要元器件134

62光伏逆变器的电路原理134

621单相逆变器电路原理134

622三相逆变器电路原理137

623并网型逆变器的电路原理139

63光伏逆变器的技术参数与选用143

631光伏逆变器的主要性能特点143

632光伏逆变器的主要技术参数143

633光伏逆变器的选用145

634光伏逆变器产品简介146

64光伏逆变器的操作与维护148

641逆变器的操作要点148

642逆变器的维护检修148

思考题与习题149

第7章 太阳能光伏发电系统应用技术

71太阳能光伏发电系统的组成和分类150

711太阳能光伏发电系统的组成150

712太阳能光伏发电系统的分类151

72太阳能光伏发电系统的设计151

721独立光伏发电系统151

722并网光伏发电系统154

723太阳能光伏发电系统的设计156

73太阳能光伏发电系统的安装调试161

731太阳能光伏发电系统的安装施工161

732太阳能光伏发电系统的检查测试174

733太阳能光伏发电系统逆变器的调试177

74太阳能光伏发电系统的维护管理179

741太阳能光伏发电系统的运行维护179

742太阳能光伏发电系统的故障排除181

75太阳能光伏发电的应用182

751太阳能光伏发电技术的应用优势182

752太阳能光伏发电技术的应用实例184

思考题与习题190

第8章 风光互补发电系统

81风光互补发电系统组成192

811风光互补发电系统192

812风力发电机组195

813风力发电机组的性能199

814垂直轴风力发电机201

815光伏发电系统及其组成202

82风光互补发电系统的设计和安装202

821风光互补发电系统的设计202

822风力发电机位置的选择204

823光伏场地的选址206

824风光互补发电系统的安装207

83风光互补发电系统调试运行208

831风力发电机组的调试208

832光伏系统的调试209

833风光互补发电系统的运行209

84风光互补发电系统的维护保养209

841小型风力发电机的维护保养209

842光伏方阵的维护210

843控制逆变器的维护210

844蓄电池的维护保养210

845常见故障及排除210

846风光互补发电系统的应用211

思考题与习题213

第9章 实验

91实验设备214

92实验项目215 2100433B

第1章 绪论

1.1 太阳能发展的历程

1.2 利用太阳能的优势和不足之处

1.3 太阳能产业利用现状和发展前景

1.4 最新研究动态

1.5 太阳能利用中的经济问题

1.6 学习本课程应达到的要求

复习题

第2章 太阳能光伏发电光学原理

2.1 光的反射和折射

2.2 光的漫反射、干涉和逆向反射

2.3 光的散射

2.4 光的辐射

2.5 到达地面的太阳辐射

2.6 光电学说2100433B