太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)及其應(yīng)用（第3版）

第1章緒論
1.1太陽及太陽能概述1
1.1.1太陽的物理特性1
1.1.2太陽能輻射與吸收3
1.1.3日地運(yùn)動(dòng)4
1.1.4天球坐標(biāo)5
1.1.5我國的太陽能資源7
1.1.6太陽能利用的基本形式9
1.2分布式能源與光伏發(fā)電11
1.2.1分布式能源定義11
1.2.2分布式能源特點(diǎn)11
1.2.3分布式能源發(fā)展趨勢13
1.2.4分布式光伏13
1.3光伏產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢15
1.3.1中國光伏產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀15
1.3.2光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢18
1.3.3光伏產(chǎn)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)25
第2章光伏發(fā)電系統(tǒng)的類型
2.1離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)27
2.1.1直流負(fù)載直結(jié)型系統(tǒng)27
2.1.2直流負(fù)載蓄電池使用型系統(tǒng)27
2.1.3交流負(fù)載蓄電池使用型系統(tǒng)28
2.1.4直、交流負(fù)載蓄電池使用型系統(tǒng)28
2.2并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)29
2.2.1無逆流并網(wǎng)系統(tǒng)29
2.2.2有逆流并網(wǎng)系統(tǒng)30
2.2.3切換式并網(wǎng)系統(tǒng)30
2.2.4自立運(yùn)行切換型太陽能光伏系統(tǒng)31
2.2.5地域并網(wǎng)型太陽能光伏系統(tǒng)31
2.2.6直流并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)33
2.2.7交流并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)35
2.3光伏儲能發(fā)電系統(tǒng)37
2.3.1并離網(wǎng)儲能系統(tǒng)37
2.3.2光伏并網(wǎng)儲能系統(tǒng)39
2.3.3微電網(wǎng)系統(tǒng)39
2.4互補(bǔ)型光伏發(fā)電系統(tǒng)40
2.4.1風(fēng)光（風(fēng)-光-柴）互補(bǔ)型發(fā)電系統(tǒng)40
2.4.2太陽能光、熱互補(bǔ)型發(fā)電系統(tǒng)43
2.4.3太陽能光伏、燃料電池互補(bǔ)型發(fā)電系統(tǒng)43
2.4.4小規(guī)模新能源電力系統(tǒng)43
第3章光伏電池與陣列
3.1太陽能光伏電池及其工作原理45
3.1.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識45
3.1.2光生伏打效應(yīng)52
3.1.3太陽能光伏電池工作過程53
3.1.4太陽能光伏電池的基本結(jié)構(gòu)54
3.2太陽能光伏電池的基本特性56
3.2.1等效模型56
3.2.2伏安特性參數(shù)58
3.2.3影響太陽能光伏電池輸出特性的主要因素59
3.2.4影響太陽能光伏電池轉(zhuǎn)換效率的因素62
3.3太陽能光伏電池的類型、制造工藝及其發(fā)展趨勢64
3.3.1太陽能光伏電池的類型65
3.3.2太陽能光伏電池的制造工藝67
3.3.3太陽能光伏電池技術(shù)發(fā)展趨勢70
3.4太陽能光伏電池組件與陣列75
3.4.1太陽能光伏電池組件75
3.4.2太陽能光伏電池陣列82
3.4.3太陽能光伏電池組件與陣列的性能86
第4章儲能裝置4.1概述90
4.1.1儲能系統(tǒng)組成90
4.1.2電化學(xué)儲能分類90
4.1.3儲能系統(tǒng)功能91
4.2鉛酸蓄電池的構(gòu)造92
4.2.1電極92
4.2.2電解液93
4.2.3隔板（膜）95
4.2.4電池槽96
4.2.5排氣栓97
4.2.6附件98
4.2.7裝配方式98
4.3鉛酸蓄電池的工作原理99
4.3.1放電過程100
4.3.2充電過程100
4.3.3閥控式密封鉛酸蓄電池的密封原理101
4.4鉛酸蓄電池的性能103
4.4.1內(nèi)阻103
4.4.2電動(dòng)勢105
4.4.3開路電壓106
4.4.4端電壓107
4.4.5容量110
4.4.6自放電115
4.4.7壽命特性120
4.5其他儲能裝置簡介121
4.5.1鋰離子電池121
4.5.2鈉離子電池128
4.5.3液流電池131
第5章光伏發(fā)電系統(tǒng)中的電能變換技術(shù)
5.1光伏發(fā)電系統(tǒng)對電能變換的要求134
5.1.1具備最大功率點(diǎn)跟蹤功能134
5.1.2提高變換效率135
5.1.3綠色無污染135
5.1.4能量管理135
5.2直流-直流變換技術(shù)135
5.2.1直流-直流變換基本原理135
5.2.2非隔離型直流變換器137
5.2.3隔離型直流變換器148
5.2.4直流-直流變換器的控制與驅(qū)動(dòng)165
5.3直流-交流變換技術(shù)168
5.3.1單相逆變電路168
5.3.2三相橋式逆變電路171
5.3.3新型逆變電路176
5.3.4逆變控制技術(shù)181
5.4雙向DC/DC變換器189
5.4.1半橋型雙向DC/DC變換器189
5.4.2雙有源橋式DC/DC變換器191
第6章光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制與管理
6.1最大功率點(diǎn)跟蹤196
6.1.1MPPT基本原理196
6.1.2恒定電壓法198
6.1.3干擾觀測法199
6.1.4三點(diǎn)重心比較法199
6.1.5電導(dǎo)增量法200
6.1.6其他MPPT方法202
6.2蓄電池的充放電控制與管理203
6.2.1獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)能流模型203
6.2.2蓄電池的充電方法204
6.2.3蓄電池的全浮充運(yùn)行方式208
6.2.4蓄電池充放電管理210
6.3光伏并網(wǎng)逆變器及其控制211
6.3.1并網(wǎng)逆變器數(shù)學(xué)模型211
6.3.2并網(wǎng)逆變器電流控制方法213
6.3.3并網(wǎng)逆變器并聯(lián)控制技術(shù)217
6.4孤島效應(yīng)及其檢測222
6.4.1孤島效應(yīng)及其危害222
6.4.2孤島產(chǎn)生的條件及其檢測標(biāo)準(zhǔn)223
6.4.3孤島檢測方法226
6.5低電壓穿越技術(shù)232
6.5.1低電壓穿越定義232
6.5.2低電壓穿越標(biāo)準(zhǔn)233
6.5.3電壓跌落故障分析234
6.5.4電壓跌落的影響236
6.5.5低電壓穿越方法237
6.5.6電壓跌落檢測238
6.5.7輸出控制方案239
6.6虛擬同步并網(wǎng)控制240
6.6.1同步發(fā)電機(jī)模型240
6.6.2虛擬同步發(fā)電機(jī)模型241
6.6.3光伏虛擬同步發(fā)電機(jī)系統(tǒng)分類242
6.6.4儲能型虛擬同步發(fā)電機(jī)控制策略243
6.6.5有功備用式光伏虛擬同步發(fā)電機(jī)245
第7章光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)
7.1獨(dú)立光伏系統(tǒng)的容量設(shè)計(jì)248
7.1.1設(shè)計(jì)流程248
7.1.2光伏陣列的容量設(shè)計(jì)249
7.1.3蓄電池的容量設(shè)計(jì)253
7.1.4計(jì)算實(shí)例254
7.1.5系統(tǒng)容量的快速設(shè)計(jì)255
7.1.6系統(tǒng)容量設(shè)計(jì)重點(diǎn)255
7.2獨(dú)立光伏系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)257
7.2.1均衡性負(fù)載257
7.2.2季節(jié)性負(fù)載263
7.2.3特殊要求負(fù)載265
7.3并網(wǎng)光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)266
7.3.1光伏組件串并聯(lián)設(shè)計(jì)266
7.3.2光伏系統(tǒng)發(fā)電量計(jì)算269
7.3.3組件超配設(shè)計(jì)270
7.4光伏逆變器選型272
7.4.1光伏逆變器分類272
7.4.2逆變器技術(shù)指標(biāo)274
7.4.3逆變器配置策略278
7.5接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)281
7.5.1接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范281
7.5.2分布式光伏接入系統(tǒng)方案284
7.6光伏發(fā)電系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)287
7.6.1電氣、機(jī)械結(jié)構(gòu)與熱環(huán)境設(shè)計(jì)287
7.6.2輔助設(shè)備的選配288
7.6.3設(shè)備安裝布置設(shè)計(jì)289
7.6.4配線設(shè)計(jì)290
7.6.5過流保護(hù)設(shè)計(jì)296
7.6.6防雷系統(tǒng)設(shè)計(jì)297
7.6.7接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)301
7.6.8系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)重點(diǎn)302
第8章光伏電站的建設(shè)與運(yùn)行維護(hù)
8.1光伏電站的工程施工304
8.1.1施工準(zhǔn)備304
8.1.2基礎(chǔ)建設(shè)305
8.1.3太陽能電池方陣的安裝308
8.1.4蓄電池及其附件的安裝315
8.1.5控制器和逆變器的安裝317
8.1.6光伏系統(tǒng)的布線318
8.1.7防雷接地系統(tǒng)的安裝320
8.1.8光伏電站的調(diào)試320
8.1.9配套圖紙資料321
8.2光伏電站的檢測322
8.2.1絕緣電阻的檢測322
8.2.2絕緣耐壓的檢測325
8.2.3接地電阻的檢測325
8.2.4光伏電池陣列輸出功率的檢測325
8.2.5并網(wǎng)保護(hù)裝置的檢測327
8.3光伏電站的運(yùn)行與維護(hù)327
8.3.1光伏發(fā)電運(yùn)維管理327
8.3.2設(shè)備運(yùn)行維護(hù)329
8.3.3安全措施與規(guī)范336
8.3.4人員業(yè)務(wù)技能338
8.3.5應(yīng)急處理機(jī)制339
8.3.6智能運(yùn)維340
8.4光伏電站設(shè)備檢修342
8.4.1分布式光伏系統(tǒng)設(shè)備檢修規(guī)范342
8.4.2系統(tǒng)的預(yù)防性維修343
8.4.3常規(guī)故障檢修343
8.4.4設(shè)備巡視檢查規(guī)定346
8.4.5故障檢修實(shí)例：巧用萬用表檢修布線故障348
參考文獻(xiàn)