本書圍繞太陽能光伏發(fā)電從原理、設(shè)計到施工這條主線,介紹了太陽能光伏發(fā)電的應(yīng)用,太陽電池的特點(diǎn)及分類,太陽能組件,獨(dú)立型太陽電池系統(tǒng)的特點(diǎn)、組成、容量設(shè)計、控制等,并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)的組成、總體設(shè)計及控制,光伏逆變器與控制系統(tǒng),光伏建筑一體化的優(yōu)勢、形成及對電池組件的要求,光伏電站工程施工組織設(shè)計,太陽能光伏電站并網(wǎng)和光伏電站運(yùn)行與維護(hù)等內(nèi)容。
隨著人口快速增長和工業(yè)化進(jìn)程加速,能源短缺、生態(tài)破壞和環(huán)境污染的問題日益嚴(yán)重。人類目前所使用的能源大部分是由礦物燃料提供的,礦物燃料燃燒排出溫室氣體和有毒物質(zhì),它們使地球的生態(tài)環(huán)境急劇惡化。惡化的環(huán)境嚴(yán)重影響到我們每一個人的健康生存,近年來每年冬天越來越嚴(yán)重的霧霾天氣警告我們:人類不科學(xué)的生產(chǎn)和生活方式必須改變。首先必須盡可能減少礦物燃料的消耗。人類節(jié)制的開發(fā)和消耗礦物能源必然導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境急劇惡化,應(yīng)該提倡人類與環(huán)境和諧相處的理念,這類似中國古代天人合一的思想;我們應(yīng)該牢記每個人每天消耗的能源是人類共同擁有的和不可再生的;提高節(jié)約能源意識,不過度消費(fèi),不是買得起的就可以隨意浪費(fèi)的。其次,大力發(fā)展綠色能源。
太陽能光伏發(fā)電具有污染、資源的普遍性和不枯竭等優(yōu)點(diǎn),符合保護(hù)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的要求。為了我們及我們子孫后代碧水藍(lán)天的生活環(huán)境,光伏新能源的技術(shù)開發(fā)和普及利用非常必需并且迫在眉睫。每個人都有推廣使用綠色能源的責(zé)任和義務(wù)。筆者希望為此做出努力。
本書介紹太陽能光伏發(fā)電原理、獨(dú)立型太陽電池系統(tǒng)、并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)、光伏逆變器、光伏發(fā)電控制系統(tǒng)、光伏建筑一體化、光伏電站工程施工組織設(shè)計、光伏電站運(yùn)行維護(hù)內(nèi)容。本書強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)際相結(jié)合,含有大量的工程實(shí)踐案例和光伏行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),更加貼近實(shí)際。
本書可作為光伏領(lǐng)域工作者和該專業(yè)學(xué)生參考書,也可以作為光伏公司及從業(yè)者的專業(yè)知識培訓(xùn)教材。
本書由洛陽師范學(xué)院靳瑞敏教授編寫前言及第1、2、3、7、8章;洛陽師范學(xué)院趙存華副教授編寫第4章;河南科技大學(xué)李新利博士編寫第6章;洛陽師范學(xué)院張旭老師編寫第5章。
由于太陽能光伏應(yīng)用范圍廣,技術(shù)變化快,加之水平所限,難免有不妥和疏漏之處,懇請讀者批評指正。
編著者
第1章太陽能光伏發(fā)電簡介001
1.1太陽輻射及太陽能應(yīng)用002
1.1.1人類活動與太陽輻射能002
1.1.2太陽輻射能002
1.2光伏效應(yīng)及表征參數(shù)009
1.2.1光伏效應(yīng)009
1.2.2太陽電池的表征參數(shù)012
1.3太陽電池的特點(diǎn)及分類014
1.3.1太陽電池的特點(diǎn)014
1.3.2太陽電池的分類015
1.4太陽電池組件019
1.4.1太陽電池組件結(jié)構(gòu)021
1.4.2太陽電池組件的封裝材料022
1.4.3太陽電池組件生產(chǎn)工藝023
1.4.4太陽電池組件生產(chǎn)設(shè)備026
習(xí)題029
第2章獨(dú)立型太陽電池系統(tǒng)031
2.1獨(dú)立太陽電池系統(tǒng)特點(diǎn)033
2.2獨(dú)立太陽電池系統(tǒng)的基本組成034
2.3太陽電池用蓄電池035
2.3.1常用蓄電池的原理035
2.3.2幾種常用蓄電池037
2.3.3蓄電池容量和容量設(shè)計040
2.3.4蓄電池的充電041
2.3.5蓄電池的放電042
2.3.6蓄電池的使用和維護(hù)043
2.3.7蓄電池的命名方法、型號組成044
2.4太陽電池組件的容量設(shè)計045
2.4.1太陽電池組件輸出的計算方法045
2.4.2獨(dú)立光伏系統(tǒng)的工作電壓046
2.5控制器046
2.5.1控制系統(tǒng)047
2.5.2蓄電池充放電控制048
2.5.3控制器的類型049
2.6太陽電池系統(tǒng)用燈具049
2.7小型獨(dú)立太陽能電池系統(tǒng)應(yīng)用050
習(xí)題053
第3章并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)055
3.1并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)總體設(shè)計056
3.2并網(wǎng)系統(tǒng)電路組成058
3.2.1光伏組件(方陣)058
3.2.2太陽電池組件支架060
3.2.3光伏并網(wǎng)逆變器062
3.2.4光伏系統(tǒng)防雷設(shè)計063
3.3大型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的施工組織064
3.3.1準(zhǔn)備和計劃064
3.3.2土建施工066
3.3.3特殊條件的施工070
3.3.4太陽電池組件安裝072
3.3.5逆變器等箱體安裝078
3.3.6設(shè)備和系統(tǒng)調(diào)試081
3.3.7二次系統(tǒng)調(diào)試083
3.3.8消防工程084
3.3.9環(huán)保與水土保持086
3.4幾種光伏電站介紹087
習(xí)題090
第4章光伏逆變器091
4.1逆變器簡介092
4.2逆變器結(jié)構(gòu)及工作原理095
4.2.1逆變器基本結(jié)構(gòu)095
4.2.2逆變電路基本工作原理096
4.2.3單相電壓型逆變電路097
4.2.4三相逆變器101
4.3光伏并網(wǎng)逆變器104
4.3.1隔離型光伏并網(wǎng)逆變器105
4.3.2非隔離型光伏并網(wǎng)逆變器108
習(xí)題112
第5章光伏發(fā)電控制系統(tǒng)113
5.1光伏發(fā)電控制系統(tǒng)概述114
5.2太陽能跟蹤控制115
5.2.1太陽能跟蹤控制方式115
5.2.2太陽能跟蹤控制類型117
5.3MPPT控制算法117
5.3.1MPPT控制概述117
5.3.2典型MPPT控制算法119
5.4跟蹤器系統(tǒng)工作原理及硬件設(shè)計128
5.4.1主控芯片的選擇128
5.4.2電源控制器的設(shè)計129
5.4.3程序控制部分130
5.5DC-DC變換器131
5.5.1DC-DC變換器的分類131
5.5.2典型的DC-DC變換器電路131
5.6孤島效應(yīng)140
5.6.1孤島效應(yīng)概述140
5.6.2孤島效應(yīng)的檢測方法140
5.7光伏控制系統(tǒng)案例分析143
5.7.1太陽能路燈控制系統(tǒng)143
5.7.2控制器硬件設(shè)計144
5.7.3蓄電池充放電策略145
5.7.4最大功率點(diǎn)跟蹤控制策略145
5.7.5控制系統(tǒng)軟件設(shè)計145
習(xí)題146
第6章光伏建筑一體化149
6.1光伏建筑一體化的優(yōu)勢150
6.2光伏建筑一體化的幾種形式151
6.3建筑一體化對電池組件的要求154
6.4太陽能光伏建筑一體化原則與應(yīng)當(dāng)注意的問題155
6.4.1太陽能光伏建筑一體化原則155
6.4.2開展BIPV應(yīng)當(dāng)注意的幾個問題157
6.5光伏建筑一體化的應(yīng)用158
6.5.1家庭安裝太陽電池組件的簡單測量工具160
6.5.2一般家庭屋頂太陽電池系統(tǒng)控制器的規(guī)格、型號識別161
6.5.3一般家庭屋頂太陽電池系統(tǒng)轉(zhuǎn)換器(逆變器)DC-AC的認(rèn)識161
6.5.4一般家庭屋頂太陽電池系統(tǒng)蓄電池162
6.5.5一般家庭屋頂太陽電池系統(tǒng)的接線方法162
6.5.6一般家庭屋頂太陽電池系統(tǒng)的基本參數(shù)162
6.5.7目前家庭并網(wǎng)光伏發(fā)電站的申辦流程164
6.6家庭分布式光伏發(fā)電設(shè)計與安裝165
6.6.1分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計165
6.6.2硬件系統(tǒng)的設(shè)計167
6.6.3支架的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計173
6.6.4硬件結(jié)構(gòu)的安裝174
6.6.5家庭分布式光伏發(fā)電站案例175
習(xí)題180
第7章光伏電站工程施工組織設(shè)計案例181
7.1工程概況、施工條件及工期目標(biāo)182
7.2土建工程185
7.3安裝標(biāo)準(zhǔn)及地下設(shè)施195
7.3.1安裝標(biāo)準(zhǔn)195
7.3.2場地及地下設(shè)施196
7.3.3建(構(gòu))筑物196
7.4安裝工程197
7.4.1一般規(guī)定197
7.4.2支架安裝198
7.4.3組件安裝199
7.4.4匯流箱安裝200
7.4.5逆變器安裝201
7.4.6電氣二次系統(tǒng)202
7.4.7其他電氣設(shè)備安裝202
7.4.8防雷與接地202
7.4.9線路及電纜202
7.5小型光伏并網(wǎng)電站案例203
7.5.1環(huán)境及設(shè)計原則203
7.5.2系統(tǒng)構(gòu)成204
7.5.3方案的設(shè)計流程204
習(xí)題208
第8章光伏電站運(yùn)行與維護(hù)209
8.1建立完整的技術(shù)檔案資料及電站運(yùn)行檔案210
8.2電站運(yùn)行、維護(hù)人員培訓(xùn)211
8.3太陽能光伏陣列管理維護(hù)212
8.4蓄電池組的維護(hù)管理213
8.5逆變器的維護(hù)管理214
8.5.1逆變器的操作使用214
8.5.2逆變器維護(hù)檢修215
8.6配電柜和測量控制柜的維護(hù)管理215
8.7變壓器的保養(yǎng)維護(hù)及注意事項(xiàng)217
8.8電線電纜的保養(yǎng)維護(hù)及注意事項(xiàng)219
8.9光伏電站管理221
習(xí)題221
參考文獻(xiàn)223