太阳能光伏发电应用技术

章节摘录

版权页：   插图：   方阵的最佳倾角应根据不同情况而定。对于离网光伏系统，情况比较复杂，早期有些文献提出以当地设计月份（指水平面上太阳辐照量最弱的月份，在北半球通常为12月）得到最大太阳辐照量所对应的角度作为方阵的倾角。其实这是不恰当的，因为这样往往在夏天时方阵面上接收到的太阳辐照量削弱太多。 还有些文献提出光伏方阵的安装倾角等于当地纬度，或当地纬度加上5°—15°。 也有文献提出，纬度0°～25°，倾角等于纬度；纬度26°～40°，倾角等于纬度加5°～15°；纬度41°～55°，倾角等于纬度加10°～15°；纬度>55°，倾角等于纬度加15°～20°。 这些都是不合适的。实际上，即使纬度相同的两个地方，其太阳辐照量及其组成也往往相差很大。例如，我国的拉萨和重庆地区纬度基本相同（仅差0.05°），而水平面上的太阳辐照量却相差一倍以上，拉萨地区的太阳直射辐照量占总辐照量的67.7%，而重庆地区的直射辐照量只占33.8%。根据Klien和Theilacker的计算公式可知，不同倾斜面上各个月份太阳辐照量的分布情况就相差很大，显然加上相同的度数作为方阵倾角是不妥当的。同样，有的文献不管负载的实际情况，列出各地离网光伏系统方阵最佳倾角的具体度数，也是不合理的。 确定离网光伏系统方阵的最佳倾角，首先要区分不同类型负载的情况。 为均衡性负载供电的独立光伏系统方阵的最佳倾角，要综合考虑方阵面上接收到太阳辐照量的均衡性和极大性等因素，经过反复计算，在满足负载用电要求的条件下，比较各种不同的倾角所需配置的太阳电池方阵和蓄电池容量的大小，才能得到既符合要求的蓄电池维持天数，又能使所需要的太阳电池方阵容量最小所对应的方阵倾角。计算发现，即使其他条件一样，由于倾角不同，各个月份方阵面上太阳辐照量的分布情况各异，对于不同的蓄电池维持天数，要求的系统累计亏欠量不一样，其相应的方阵最佳倾角也不一定相同。 对于是季节性负载，最典型的是光控太阳能照明系统，这类系统的负载每天工作时间随着季节而变化，其特点是以自然光线的强弱来决定负载工作时间的长短。冬天时负载耗电量大，所以设计时要考虑照顾冬天，使得冬天时方阵面上得到的辐照量大，因此所对应的最佳倾角应比为均衡性负载供电方阵的倾角大。至于有些主要为空调机等供电的光伏系统，可能夏天需要的电能多，就应该减小方阵倾角，照顾夏天的需要。 总之，方阵安装倾角总的规律是，对于同一地点，并网光伏系统的方阵倾角最小，其次是为均衡负载供电的独立光伏系统，而为光控负载供电的独立光伏系统，冬天耗电量大，通常方阵的最佳倾角也比较大。 下面根据不同类型的光伏系统，分别讨论其设计步骤。

内容概要

杨金焕，1939年生，教授，1960年毕业于西安交通大学，并留校任教；1993－2006年于上海电办学院任教。曾任中国可再生能源学会理事，中国化学与物理电源学会理事，上海市太阳能学会副秘书长，中国动力工程学会、中国电工技术学会新能源发电专业委员会委员，现任上海电力学院太阳能研究所名誊所长、中国能源学会常务理事，享受国务院特殊津贴。长期从事太阳能光伏发电应用按术的研究，主持并完成了“600W光电水泵的研制”等国家“六五”－“九五”多项攻关课题和科研项目，研制开发了多种光伏应用产品，开发编制了3套光伏系统设计软件，发表学术论文80余篇，曾获“2005年全国绿色建筑创新一等奖”、“2006年上海市科技进步一等奖”等多个省部级科技成果奖及国家科技成果证书。

书籍目录

第1章绪论 1.1开发利用太阳能的重要意义 1.1.1化石燃料正面临逐渐枯竭的危机局面 1.1.2保护生态环境逐渐受到人们的重视 1.1.3常规电网的局限性 1.2太阳能发电的特点 1.2.1太阳能发电的优点 1.2.2太阳能发电的缺点 1.2.3太阳能发电的类型 1.3近年来世界光伏产业的发展状况 1.3.1太阳电池生产 1.3.2光伏应用市场 1.4中国光伏产业的发展 1.5部分国家和国际组织发展光伏发电的规划和展望 1.5.1日本 1.5.2欧盟 1.5.3美国 1.5.4中国 1.5.5国际能源署（IEA） 参考文献 练习题 第2章太阳辐射 2.1太阳概况 2.2日地运动 2.3天球坐标 2.3.1赤道坐标系 2.3.2地平坐标系 2.3.3太阳角的计算 2.4太阳辐射量 2.4.1大气层外的太阳辐射 2.4.2到达地表的太阳辐照度 2.4.3地表倾斜面上的小时太阳辐照量 2.4.4地表倾斜面上的月平均太阳辐照量 参考文献 练习题 第3章晶体硅太阳电池的基本原理 3.1太阳电池的分类 3.1.1按基体材料分 3.1.2按电池结构分 3.1.3按用途分 3.2太阳电池的工作原理 3.2.1半导体 3.2.2能带结构 3.2.3本征半导体、掺杂半导体 3.2.4P型和N型半导体 3.2.5PN结 3.2.6光生伏特效应 3.2.7太阳电池的基本工作原理 3.2.8晶体硅太阳电池的结构 3.3太阳能电池的电学特性 3.3.1标准测试条件 3.3.2太阳电池等效电路 3.3.3太阳电池的主要技术参数 3.3.4影响太阳电池转换效率的因素 参考文献 练习题 第4章薄膜太阳电池 4.1概述 4.2非晶硅太阳电池 4.2.1非晶硅太阳电池发展简史 4.2.2非晶硅太阳电池结构 4.2.3非晶硅太阳电池的衰减及可靠性 4.2.4非晶硅薄膜电池的制造 4.2.5非晶硅薄膜电池的产业化情况 4.3碲化镉（CdTe）太阳电池 4.3.1CdTe材料与太阳电池特点 4.3.2CdTe薄膜太阳电池的结构 4.3.3CdTe薄膜太阳电池的制造 4.3.4CdTe薄膜太阳电池产业化情况 4.4铜铟镓硒（CIGS）太阳电池 4.4.1CIGS太阳电池的特点 4.4.2CIGS太阳电池的结构 4.4.3CIGS薄膜太阳电池的制造 4.4.4CIGS薄膜太阳电池的产业化情况 4.5染料敏化（Dye－sensitized）太阳电池 4.6有机半导体太阳电池 4.7薄膜太阳电池的市场发展前景 参考文献 练习题 第5章聚光太阳电池 5.1聚光光伏发电的特点 5.1.1聚光光伏发电的优点 5.1.2聚光光伏发电的缺点 5.2聚光光伏部件 5.2.1聚光太阳电池 5.2.2聚光器 5.2.3太阳跟踪器 5.2.4散热系统 5.3聚光光伏系统 5.3.1低倍聚光系统（LCPV） 5.3.2中倍聚光系统（MCPV） 5.3.3高倍聚光系统（HCPV） 5.4聚光光伏发电前景 参考文献 练习题 第6章太阳电池的制造 6.1硅材料制备 6.1.1三氯氢硅法 6.1.2流化床反应炉法 6.1.3硅烷（SiH4）热分解法 6.2单晶硅制备 6.2.1直拉单晶法 6.2.2区熔法 6.2.3磁拉法 6.3多晶硅的制备 6.3.1铸锭多晶硅 6.3.2硅带法 6.3.3准单晶技术简介 6.4硅片的制备 6.4.1切片 6.4.2表面处理 6.5晶体硅太阳电池的制造 6.5.1制作绒面 6.5.2扩散制结 6.5.3去边（刻蚀） 6.5.4去磷硅玻璃 6.5.5制作减反射膜 6.5.6制作电极 6.5.7太阳电池性能测试 6.6太阳电池组件的封装 6.6.1太阳电池组件封装材料 6.6.2太阳电池组件封装工序 参考文献 练习题 第7章光伏系统部件 7.1太阳电池方阵 7.2二极管 7.3储能装置 7.3.1主要储能技术 7.3.2蓄电池 7.4控制器 7.4.1控制器的类型 7.4.2控制器的主要功能 7.4.3控制器的主要技术指标 7.5逆变器 7.5.1逆变器的分类 7.5.2逆变器的技术性能 7.5.3光伏并网逆变器 参考文献 练习题 第8章光伏系统的设计 8.1光伏系统设计的总体目标 8.2并网光伏系统的设计 8.2.1并网光伏系统的容量设计 8.2.2并网光伏系统与电网的连接 8.2.3并网光伏系统设计的大致步骤 8.3离网光伏系统的设计 8.3.1离网光伏系统优化设计的基本原则 8.3.2技术条件 8.3.3方阵倾角的选择 8.3.4均衡性负载光伏系统设计 8.3.5季节性负载光伏系统设计 8.3.6特殊要求负载光伏系统设计 8.4光伏系统的硬件设计 8.4.1现场总体布置 8.4.2配电房及电气设计 8.4.3辅助设备的选配 8.5其他设计 参考文献 练习题 第9章光伏系统的安装、调试及维护 9.1对光伏系统安装人员的要求 9.1.1光伏系统安装人员的条件 9.1.2北美光伏系统安装人员合格考试内容 9.2光伏系统的安装 9.2.1系统安装前的准备 9.2.2太阳电池方阵的安装 9.2.3控制器和逆变器等电气设备的安装 9.2.4蓄电池组的安装 9.3光伏系统的调试 9.3.1调试前的准备工作 9.3.2方阵调试 9.3.3控制器调试 9.3.4离网逆变器调试 9.3.5并网逆变控制器调试 9.4光伏系统的维护及管理 9.4.1日常维护 9.4.2定期检查 参考文献 练习题 第10章光伏系统的应用 10.1光伏系统的类型 10.1.1离网非户用系统 10.1.2离网户用系统 10.1.3分布式并网系统 10.1.4集中式并网系统 10.1.5混合系统 10.2光伏组件的特殊应用 10.2.1光伏与建筑一体化 10.2.2光伏声屏障系统 10.3空间光伏电站 参考文献 练习题 第11章光伏发电的效益分析 11.1光伏发电的经济效益 11.1.1光伏发电成本 11.1.2光伏发电成本的历史及展望 11.2光伏发电的能量偿还时间 11.2.1能量偿还时间（EPBT） 11.2.2国外分析综述 11.2.3相关参数的计算方法 11.3光伏发电减少CO2排放量 11.3.1发电排放的温室气体 11.3.2CO2排放指数 11.3.3光伏减排CO2潜力 11.4光伏发电的其他效益 参考文献 练习题

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《太阳能光伏发电应用技术(第2版)》可作为有关研究机构和高等院校师生的教学参考用书，也可供太阳能光伏企业的管理和工程技术人员以及广大科技爱好者参考。

作者简介

《太阳能光伏发电应用技术(第2版)》第1版出版3年多来，世界光伏技术、产业和应用都有了飞速发展，为了介绍最新的相关技术，第2版在原书的基础上，重点对并网光伏系统的设计、发电量和成本的计算，储能装置，新型薄膜和聚光电池等进行了较详细的阐述和分析，同时也对太阳能辐射，太阳电池的工作原理及制造，系统配套部件，光伏系统的安装、应用及效益等进行了较全面的介绍。希望《太阳能光伏发电应用技术(第2版)》能使读者对太阳能光伏发电应用技术有较全面的了解。

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