太阳能光伏发电实用技术(第2版)
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品牌: 王长贵
基本信息·出版社：化学工业出版社
·页码：316 页
·出版日期：2009年10月
·ISBN：9787122061782
·条形码：9787122061782
·包装版本：第2版
·装帧：平装
·开本：16
·正文语种：中文
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内容简介太阳能光伏发电作为可再生的清洁能源正受到日益广泛的关注与应用。近年，太阳能光伏发电的技术水平得到快速的发展与提高。《太阳能光伏发电实用技术(第2版)》从工作原理到系统构成和主要部件，从系统设计到操作使用和维护管理，都对太阳能光伏发电的最新技术进行了全面系统的介绍，技术内容先进、实用、可操作性强。
《太阳能光伏发电实用技术(第2版)》针对科研、院校及生产制造单位，对太阳能光伏发电技术的各方面进行了全面翔实的阐述，可供该领域的设计、科研、管理及施工建设人员及大专院校相关专业的师生参考。
编辑推荐《太阳能光伏发电实用技术(第2版)》由化学工业出版社出版。
目录
第一章 世界与中国太阳能光伏发电发展概述1
第一节 世界太阳能光伏发电现状与展望1
一、世界太阳能电池产量及装机容量快速增长1
二、并网太阳能光伏发电所占比例飞速上升，已成为太阳能光伏发电应用市场的主流2
三、晶体硅光伏电池技术持续进步，薄膜光伏电池技术加快研发3
四、世界太阳能电池及组件生产成本大幅度降低3
五、世界太阳能光伏发电未来发展目标宏伟4
第二节 中国太阳能光伏发电现状与展望5
一、2007年中国太阳能电池产量飞速增长5
二、中国太阳能光伏发电国内应用市场逐步发展6
三、晶体硅光伏电池生产技术水平不断提高，基本与当代国际水平保持同步6
四、中国太阳能光伏产业的生产能力快速扩大7
五、生产太阳能电池的基本原材料高纯多晶硅主要依靠进口7
六、太阳能光伏产业专用设备、仪器的研发生产取得长足进步7
七、《可再生能源中长期规划》为中国太阳能光伏发电描绘了发展蓝图7
第三节 中国太阳能光伏发电发展面临的挑战8
一、晶体硅光伏电池生产能力建设投资不断增长升温，大型新建、扩建项目接连启动8
二、薄膜光伏电池建设项目火热，产能巨大9
三、要上马的高纯多晶硅建设项目众多，总规模高达14万吨10
四、产业发展快，科技水平提高慢，不相协调11
五、国内应用市场提高缓慢，生产的光伏组件主要出口国际市场11
六、光伏科技人才紧缺，与产业发展不适应12
七、标准、规范、产品检测体系、质量保证体系建设力度弱，落后于国际光伏产业不断强化、提升、完备的新要求、高要求12
参考文献12
第二章 太阳能光伏发电工作原理、运行方式、系统组成和主要应用13
第一节 太阳能光伏发电的工作原理13
第二节 太阳能光伏发电的运行方式13
第三节 太阳能光伏发电系统的组成14
一、离网型太阳能光伏发电系统的组成14
二、联网型太阳能光伏发电系统的组成17
第四节 太阳能光伏发电系统的主要应用23
参考文献32
第三章 太阳能电池33
第一节 半导体物理知识33
一、半导体及其主要特性33
二、半导体硅的晶体结构34
三、能级和能带36
四、禁带、价带和导带37
五、本征半导体、杂质半导体、载流子浓度和费米能级38
六、载流子的产生与复合42
七、载流子的输运43
八、pn结及其能带图44
第二节 太阳能电池工作原理与特性46
一、太阳能电池的分类46
二、太阳能电池的结构47
三、太阳能电池的基本工作原理48
四、太阳能电池的基本特性49
第三节 太阳能电池生产制造工艺58
一、硅材料的制备58
二、太阳能电池的制造64
三、太阳能电池组件的封装68
第四节 太阳能电池的发展趋势71
一、高效率、低成本晶体硅太阳能电池的研究开发72
二、各类新型薄膜太阳能电池的研究开发74
三、关于超高效太阳能电池的研究探索79
参考文献80
第四章 铅酸蓄电池81
第一节 铅酸蓄电池基本知识81
一、铅酸蓄电池的发展81
二、VRLA电池的结构和原理82
三、铅酸蓄电池制造的工艺流程84
四、铅酸蓄电池原材料、半成品的基本物理和化学性质84
五、铅酸蓄电池的分类、命名和一些常用术语86
第二节 铅酸蓄电池的应用领域89
一、铅酸蓄电池的主要应用领域89
二、太阳能用贮能蓄电池的主要应用领域90
第三节 铅酸蓄电池一般设计知识和针对太阳能应用的
特别设计90
一、板栅设计90
二、电池容量设计91
三、电解液浓度和用量计算92
四、隔板的设计92
五、太阳能用VRLA电池设计中应该注意的问题93
第四节 阀控式铅酸蓄电池目前存在的问题和改进方向94
一、VRLA电池目前存在的主要问题95
二、VRLA电池应用在太阳能领域所面临的机遇和挑战100
第五节 太阳能光伏系统用蓄电池的选型、设计和使用、维护107
参考文献115
第五章 控制器117
第一节 控制器的工作原理117
一、蓄电池充电控制基本原理118
二、蓄电池过放电保护基本原理119
第二节 控制器的分类124
一、并联型控制器124
二、串联型控制器124
三、脉宽调制型控制器124
四、多路控制型控制器125
五、智能型控制器125
六、最大功率跟踪型控制器125
第三节 控制器的几种基本电路和工作原理125
一、并联型充放电控制器125
二、串联型充放电控制器126
三、控制器的过、欠电压检测控制电路组成和工作原理127
四、脉宽调制（PWM）型三阶段充电控制器127
五、多路型控制器129
六、智能型控制器129
七、最大功率跟踪型控制器131
参考文献135
第六章 逆变器136
第一节 概述136
一、逆变器的定义及分类136
二、逆变技术的发展趋势137
三、逆变器的主要技术指标137
第二节 单相电压源型逆变器137
一、推挽式逆变电路工作原理138
二、半桥式逆变电路138
三、单相全桥逆变电路139
四、单相方波逆变器的输出波形分析141
五、单相全桥正弦波逆变技术142
六、实用电路150
第三节 三相逆变器151
一、三相电压源型逆变器151
二、三相电流源型逆变器169
第四节 带高频环节逆变技术175
一、不隔离型直流斩波器175
二、隔离型DCDC变换器186
三、后级DCAC逆变器191
第五节 逆变器的组合、并联、多重叠加和多电平技术195
一、逆变器的组合195
二、逆变器的并联200
三、逆变器的多重叠加206
四、逆变器的多电平变换技术217
第六节 联网型逆变技术223
一、对联网逆变器的要求224
二、正弦波电压的实现224
三、大型光伏联网发电技术226
参考文献227
第七章 交流配电设备、输电线路、备用电源及防雷与接地228
第一节 交流配电设备228
一、太阳能光伏电站交流配电设备的构成和分类228
二、太阳能光伏电站交流配电设备的主要功能和原理228
三、对交流配电装置的主要要求229
四、高压配电装置232
五、JKJP60K3CH交流配电柜的操作使用233
第二节 低压架空配电线路238
一、结构与组成238
二、运行管理240
三、维护和检修242
第三节 柴油发电机组242
一、柴油发电机组的特点及组成243
二、柴油发电机组的操作使用与维修保养245
第四节 防雷与接地250
一、防雷和防雷设备250
二、接地252
参考文献254
第八章 太阳能光伏发电系统的设计255
第一节 太阳和太阳能资源255
第二节 太阳辐射原理256
一、直散分离原理257
二、布格朗伯定律(BouguerLambertLow)257
三、余弦定律258
第三节 太阳能电池方阵不同运行方式的数学模型259
一、太阳能电池方阵面上辐射量的计算259
二、地平坐标系数学模型260
三、赤道坐标系数学模型260
四、符号及定义262
第四节 太阳能电池方阵面所接收到的太阳辐射的计算263
一、倾斜面上太阳辐射的软件辅助计算265
二、倾斜面上太阳辐射的估算265
第五节 独立太阳能光伏发电系统的容量设计265
一、容量设计步骤265
二、太阳能电池方阵功率计算266
三、蓄电池的容量计算267
四、太阳能电池方阵和蓄电池容量设计实例267
第六节 太阳能电池方阵前后间距的计算268
第七节 不同类型负载的特点269
第八节 太阳能光伏发电系统的设备配置和选型270
第九节 太阳能光伏发电系统的防雷接地设计271
一、雷击的危害271
二、太阳能光伏发电系统的防雷措施271
三、太阳能光伏发电系统的接地要求272
第十节 在配电侧并网的太阳能光伏发电系统的设计273
一、BIPV的建筑形式273
二、BIPV的专用太阳能电池组件273
三、BIPV对太阳能电池组件提出的一些特殊要求274
四、开展BIPV应当注意的几个问题276
五、BIPV的电气连接方式277
第十一节 太阳能光伏水泵系统的设计279
一、太阳能光伏水泵的基本概念279
二、太阳能光伏水泵的设计步骤280
第十二节 太阳能路灯（庭院灯）的设计283
一、太阳能路灯（庭院灯）的容量设计283
二、电光源的选型283
三、控制器的选型285
参考文献286
第九章 太阳能光伏发电系统操作使用与管理维护287
第一节 太阳能光伏发电系统操作使用287
一、光伏电站供电的操作使用287
二、启动柴油发电机组补充充电的操作使用288
第二节 太阳能光伏发电系统管理维护288
一、独立型太阳能光伏电站管理288
二、太阳能电池方阵维护管理289
三、蓄电池组维护管理290
四、逆变器维护管理293
五、配电柜和测量控制柜的维护管理294
参考文献294
第十章 中国典型太阳能光伏发电工程简介295
第一节 深圳国际园林花卉博览园1MW并网型太阳能光伏发电系统295
一、工程简述295
二、系统设计与安装295
三、工程关键器件与设备的选型297
四、工程设计建设中的几个技术亮点297
五、工程的节能减排效益298
第二节 国家体育场(鸟巢)100kW并网型太阳能光伏发电系统298
一、项目概况298
二、工程设计安装中的技术新亮点298
第三节 “世界屋脊”西藏阿里地区独立型太阳能光伏发电工程300
一、革吉县10kW光伏试验示范电站300
二、门士煤矿太阳能卫星电视收转站及电视差转台302
三、改则县20kW光伏试验示范电站303
第四节 北京市延庆县太阳能光伏照明工程304
一、项目概况304
二、太阳能路灯和庭院灯（村庄灯）的系统设计和部件选型305
三、太阳能路灯和庭院灯的安装与施工308
四、太阳能路灯和庭院灯工程的管理和质量控制308
五、太阳能路灯和庭院灯的管理维护309
第五节 慈溪市天和家园住宅小区43kW屋顶并网型太阳能光伏发电示范工程311
一、项目概况311
二、光伏系统太阳能电池组件的配置及方阵的构建311
三、光伏系统的串接312
四、太阳能光伏发电系统负载的选择314
五、防雷保护315
参考文献316
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序言能源是人类社会存在与发展的重要物质基础。目前的世界能源结构是以煤炭、石油、天然气等化石能源为主体的结构。而化石能源是不可再生的资源，大量耗用终将枯竭，并且在生产和消费过程中有大量污染物排放，破坏生态与环境。
为保证人类稳定、持久的能源供应，必须优化现存的以资源有限、不可再生的化石能源为主体的能源结构，建立资源无限、可以再生、多样化的新的能源结构，走经济社会可持续发展之路。
为保护人类赖以生存的地球的生态环境，必须采取措施减少化石能源的耗用，大力开发利用清洁、干净的新能源和可再生能源，走与生态环境和谐的绿色能源之路。
通过太阳能电池将资源无限、清洁干净的太阳辐射能转换为电能的太阳能光伏发电，是新能源和可再生能源家族的重要成员之一。近些年来，世界太阳能电池的产量和装机容量以年增长率在30%左右的速度快速发展，到2004年底全球的总装机容量已达4330MW左右。专家们预言，到21世纪中叶，太阳能光伏发电将发展成为重要的发电方式，在世界可持续发展的能源结构中占有一定的比例。
本书从工作原理到系统构成和主要部件，从系统设计到操作使用和维护管理，对太阳能光伏发电作了较为全面系统的介绍，可供太阳能光伏发电的设计人员、科研人员、管理人员、施工建设人员以及大专院校有关专业师生阅读参考。
本书由王长贵、王斯成主编，第一、二、三章由王长贵编写，第四章 由刘业东、唐征编写，第五、八章由王斯成编写，第六章 由曹仁贤编写，第七、九章由王长贵、叶东嵘编写，第十章 由王长贵、毛和璜、高纪凡编写。
本书在编写中参考了不少书刊和文章，在此谨向其作者致以谢意。
由于水平有限，时间仓促，定会有不少不足之处，欢迎批评指正。
文摘插图：
第二章太阳能光伏发电工作原理、运行方式、系统组成和主要应用
第一节太阳能光伏发电的工作原理
太阳能光伏发电的能量转换器是太阳能电池（solar cell），又称光伏电池。太阳能电池发电的原理是光生伏打效应（photovohaic effect）。当太阳光（或其他光）照射到太阳能电池上时，电池吸收光能，产生光生电子一空穴对。在电池内建电场作用下，光生电子和空穴被分离，电池两端出现异号电荷的积累，即产生“光生电压”，这就是“光生伏打效应”。若在内建电场的两侧引出电极并接上负载，则负载就有“光生电流”流过，从而获得功率输出。这样，太阳的光能就直接变成了可以付诸实用的电能。
可把上述太阳能电池将光能转换成电能的工作原理概括为如下3个主要过程：①太阳能电池吸收一定能量的光子后，半导体内产生电子一空穴对，称为“光生载流子”，两者的电性相反，电子带负电，空穴带正电；②电性相反的光生载流子被半导体p-n结所产生的静电场分离开；③光生载流子电子和空穴分别被太阳能电池的正、负极所收集，并在外电路中产生电流，从而获得电能。
第二节太阳能光伏发电的运行方式
通过太阳能电池将太阳辐射能直接转换为电能的发电系统称为太阳能电池发电系统（又称太阳能光伏发电系统）。太阳能光伏发电目前工程上广泛使用的光电转换器件晶体硅太阳能电池，生产工艺技术成熟，已进入大规模产业化生产，广泛应用于工业、农业、科技、文教、国防和人民生活的各个领域。预计21世纪中叶，太阳能光伏发电将发展为重要的发电方式，在世界可持续能源结构中占有一定的比例。
