太阳能光伏发电系统及其应用(第二版)电子书

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前言

第1章　绪　论

1.1　太阳及太阳能概述

1.1.1　太阳的物理特性

1.1.2　太阳能辐射与吸收

1.1.3　日地运动

1.1.4　天球坐标

1.1.5　我国的太阳能资源

1.1.6　太阳能利用的基本形式

1.2　太阳能光伏发电现状与发展前景

1.2.1　世界光伏发电的发展现状

1.2.1.1　发展综述

1.2.1.2　全球光伏制造业发展现状

1.2.1.3　全球主要国家和地区光伏产业发展现状

1.2.2　中国光伏发电的发展现状

1.2.2.1　中国光伏产业的发展现状

1.2.2.2　中国光伏市场的发展现状

1.2.2.3　中国光伏产业存在的问题

1.2.2.4　我国台湾地区光伏发电产业发展现状

1.2.3　太阳能光伏发电的发展前景

第2章　光伏发电系统的类型

2.1　独立光伏发电系统

2.1.1　直流负载直结型系统

2.1.2　直流负载蓄电池使用型系统

2.1.3　交流负载蓄电池使用型系统

2.1.4　直、交流负载蓄电池使用型系统

2.2　并网光伏发电系统

2.2.1　无逆流并网系统

2.2.2　有逆流并网系统

2.2.3　切换式并网系统

2.2.4　自立运行切换型太阳能光伏系统

2.2.5　地域并网型太阳能光伏系统

2.2.6　直流并网光伏发电系统

2.2.7　交流并网光伏发电系统

2.3　互补型光伏发电系统

2.3.1　互补型光伏发电系统的类型

2.3.1.1　风光(风-光-柴)互补型发电系统

2.3.1.2　太阳能光、热互补型发电系统

2.3.1.3　太阳能光伏、燃料电池互补型发电系统

2.3.1.4　小规模新能源电力系统

2.3.2　风光互补型光伏发电系统的控制器

2.3.2.1　结构组成

2.3.2.2　工作原理

2.3.2.3　产品外观

2.3.2.4　性能指标

2.3.3　风光互补型发电系统的应用

第3章　光伏电池与阵列

3.1　太阳能光伏电池及其工作原理

3.1.1　半导体基础知识

3.1.2　光生伏打效应

3.1.3　太阳能光伏电池工作过程

3.1.4　太阳能光伏电池的基本结构

3.2　太阳能光伏电池的基本特性

3.2.1　等效模型

3.2.2　伏安特性参数

3.2.3　影响太阳能光伏电池输出特性的主要因素

3.2.4　影响太阳能光伏电池转换效率的因素

3.3　太阳能光伏电池的类型与制造工艺

3.3.1　太阳能光伏电池的类型

3.3.1.1　按所用材料不同分类

3.3.1.2　按结构不同分类

3.3.1.3　按用途分

3.3.2　太阳能光伏电池的制造工艺

3.4　太阳能光伏电池组件与阵列

3.4.1　太阳能光伏电池组件

3.4.2　太阳能光伏电池阵列

3.4.3　太阳能光伏组件与阵列的性能

第4章　储能装置

4.1　铅酸蓄电池的构造

4.1.1　电极

4.1.2　电解液

4.1.2.1　硫酸溶液的特性

4.1.2.2　电解液的纯度与浓度

4.1.3　隔板(膜)

4.1.4　电池槽

4.1.5　排气栓

4.1.6　附件

4.1.7　装配方式

4.2　铅酸蓄电池的工作原理

4.2.1　放电过程

4.2.2　充电过程

4.2.3　阀控式密封铅蓄电池的密封原理

4.3　铅酸蓄电池的性能

4.3.1　内阻

4.3.2　电动势

4.3.3　开路电压

4.3.4　端电压

4.3.4.1　充放电过程中端电压的变化

4.3.4.2　影响端电压的因素

4.3.5　容量

4.3.5.1　容量表示方法

4.3.5.2　影响容量的因素

4.3.5.3　电池连接方式与容量的关系

4.3.6　自放电

4.3.6.1　蓄电池的自放电现象

4.3.6.2　影响自放电的因素

4.3.6.3　几种电池的自放电比较

4.3.6.4　减少自放电的措施

4.3.7　寿命特性

4.4　其他储能装置简介

4.4.1　氢化物-镍蓄电池

4.4.1.1　型号与特点

4.4.1.2　结构与工作原理

4.4.1.3　基本特性

4.4.1.4　使用与维护

4.4.2　锂离子电池

4.4.2.1　分类与命名

4.4.2.2　结构与工作原理

4.4.2.3　基本性能

4.4.2.4　使用与维护

4.4.3　电化学容器

4.4.3.1　原理与分类

4.4.3.2　基本结构

4.4.3.3　基本特性

4.4.3.4　使用注意事项

第5章　光伏发电系统中的电能变换技术

5.1　光伏发电系统对电能变换的要求

5.1.1　最大功率点跟踪

5.1.2　提高变换效率

5.1.3　绿色无污染

5.1.4　能量管理

5.2　直流-直流变换技术

5.2.1　直流-直流变换基本原理

5.2.2　非隔离型直流变换器

5.2.2.1　降压式直流变换器

5.2.2.2　升压式直流变换器

5.2.2.3　反相式直流变换器

5.2.3　隔离型直流变换器

5.2.3.1　单端反激式直流变换器

5.2.3.2　单端正激式直流变换器

5.2.3.3　推挽式直流变换器

5.2.3.4　全桥式直流变换器

5.2.3.5　半桥式直流变换器

5.2.4　直流-直流变换器的控制与驱动

5.2.4.1　直流-直流变换器的控制电路

5.2.4.2　开关电源的驱动电路

5.3　直流-交流变换技术

5.3.1　单相逆变电路

5.3.2　三相桥式逆变电路

5.3.2.1　电压型三相桥式逆变电路

5.3.2.2　电流型三相桥式逆变电路

5.3.3　新型逆变电路

5.3.3.1　二极管中点钳位(Neutral Point Clamped，NPC)多电平逆变器

5.3.3.2　级联式(Cascaded)多电平变换器

5.3.3.3　Z源(Z-Source)逆变器

5.3.4　逆变控制技术

5.3.4.1　正弦脉宽PWM技术

5.3.4.2　空间电压矢量PWM(SVPWM)技术

第6章　光伏发电系统的控制与管理

6.1　最大功率点跟踪

6.1.1　MPPT基本原理

6.1.2　恒定电压法

6.1.3　干扰观测法

6.1.4　三点重心比较法

6.1.5　电导增量法

6.1.6　其他MPPT方法

6.2　蓄电池的充放电控制与管理

6.2.1　独立光伏发电系统能流模型

6.2.2　蓄电池的充电方法

6.2.3　蓄电池的全浮充运行方式

6.2.4　蓄电池充放电管理

6.2.4.1　光伏发电系统中蓄电池的充电策略

6.2.4.2　光伏发电系统中蓄电池的放电管理

6.3　光伏并网逆变器及其控制

6.3.1　并网逆变器数学模型

6.3.2　并网逆变器电流控制方法

6.3.2.1　PI控制

6.3.2.2　无差拍控制

6.3.2.3　其他电流控制方法

6.3.3　并网逆变器并联控制技术

6.3.3.1　逆变器并联基本原理

6.3.3.2　逆变器并联的技术要求

6.3.3.3　逆变器并联控制方式

6.4　孤岛效应及其检测

6.4.1　孤岛效应及其危害

6.4.2　孤岛产生的条件及其检测标准

6.4.3　孤岛检测方法

6.4.3.1　被动式检测方法

6.4.3.2　主动式检测方法

第7章　光伏发电系统设计

7.1　独立光伏系统的容量设计

7.1.1　设计流程

7.1.2　光伏阵列的容量设计

7.1.3　蓄电池的容量设计

7.1.4　计算实例

7.1.5　系统容量的快速设计

7.2　独立光伏系统的优化设计

7.2.1　均衡性负载

7.2.2　季节性负载

7.2.3　特殊要求负载

7.3　并网光伏系统的设计

7.3.1　设计计算

7.3.2　计算实例

7.4　光伏发电系统的硬件设计

7.4.1　电气、机械结构与热设计

7.4.2　辅助设备的选配

7.4.3　设备安装布置设计

7.4.4　配线设计

7.4.5　过流保护设计

7.4.6　防雷系统设计

7.4.7　接地系统设计

7.5　光伏系统设计的重点

7.5.1　系统容量设计重点

7.5.2　系统硬件设计重点

7.5.3　小结

第8章　光伏电站的建设与运行维护

8.1　光伏电站的工程施工

8.1.1　施工准备

8.1.2　基础建设

8.1.3　太阳能电池方阵的安装

8.1.3.1　支架材质的选择

8.1.3.2　地面支架的安装

8.1.3.3　架空式平台安装

8.1.3.4　平面屋顶式安装

8.1.3.5　斜面屋顶安装

8.1.3.6　一体化安装

8.1.3.7　电池板接线

8.1.3.8　太阳能电池组件的固定安装

8.1.3.9　注意事项

8.1.4　蓄电池及其附件的安装

8.1.5　控制器和逆变器的安装

8.1.6　光伏系统的布线

8.1.7　防雷接地系统的安装

8.1.8　光伏电站的调试

8.1.9　配套图纸资料

8.2　光伏电站的检测

8.2.1　绝缘电阻的检测

8.2.1.1　太阳能电池电路绝缘电阻的检测

8.2.1.2　功率调节器电路(含绝缘变压器)绝缘电阻的检测

8.2.2　绝缘耐压的检测

8.2.3　接地电阻的检测

8.2.4　光伏电池阵列输出功率的检测

8.2.4.1　开路电压的测量

8.2.4.2　短路电流的测量

8.2.5　并网保护装置的检测

8.3　光伏电站的维护与管理

8.3.1　建立严格的管理制度

8.3.2　构建完善的技术体系

8.3.2.1　光伏阵列

8.3.2.2　蓄电池组

8.3.2.3　控制器及逆变器

8.3.2.4　防雷接地装置

8.3.2.5　低压配电线路

8.3.3　树立“安全第一”的用电意识

8.3.3.1　基本安全信息

8.3.3.2　现场安全须知

8.3.4　提高运行维护人员的业务技能

8.3.5　构建高效的应急处理机制

8.4　光伏电站常见故障检修

8.4.1　系统的预防性维修

8.4.2　系统的常规故障检修

8.4.3　故障检修实例：巧用万用表检修布线故障

参考文献