太陽能光伏發電系統原理與應用技術 (第二版) 何道清 9787122423351 【台灣高等教育出版社】

內容簡介
本書按照光伏發電系統的組成結構，系統、全面地介紹太陽能光伏發電系統的基礎知識與應用技術，主要包括：太陽與太陽能的基本知識；太陽能光伏電池及其電池組件的原理、結構與製造工藝；光伏發電系統的主要部件光伏蓄電池、光伏控制器、光伏逆變器以及防雷接地等裝置的結構、原理、設計方法和技術特性；太陽能光伏發電系統的設計與工程應用技術。同時，從中小型光伏發電系統實際應用出發，簡要介紹了太陽能、風能互補發電系統的結構、原理與應用。每章末附有相當數量的思考題與習題供教學使用，以便加深理解、鞏固知識，並以數字資源形式給出設計、計算題參考答案，光伏發電技術基礎實驗、教學課件、教學大綱等，方便教學。
本書作為高等院校新能源科學與工程、電氣工程及其自動化等專業學生學習光伏發電技術課程的教材，也可供從事光伏產業的工程技術人員參考。

作者簡介
無

目錄
第1章太陽能光伏發電系統概論 1
1 1 太陽能光伏發電的重要意義 1
1 1 1 世界能源危機日益加劇 1
1 1 2 自然生態環境日趨惡化 1
1 1 3 常規電網的局限性 2
1 2 太陽能光伏發電原理及特點 3
1 2 1 太陽能光伏發電原理 3
1 2 2 太陽能光伏發電的特點 4
1 3 太陽能光伏發電系統的組成與應用 5
1 3 1 太陽能光伏發電系統的組成 5
1 3 2 太陽能光伏發電技術的應用與發展歷程 9
1 3 3 光伏發電技術課程的知識結構 16
思考題與習題 16
第2章太陽與太陽能 17
2 1 太陽 17
2 1 1 太陽的基本參數 17
2 1 2 太陽的基本結構 17
2 2 太陽與地球 19
2 2 1 地球的緯度與經度 19
2 2 2 太陽與地球的位置關係 20
2 2 3 地球繞太陽的運行規律 21
2 2 4 太陽的視運動 22
2 2 5 太陽高度角、方位角、日照時間的計算 23
2 3 太陽能 27
2 3 1 太陽輻射能* 27
2 3 2 太陽輻射光譜* 28
2 3 3 到達地球表面上的太陽輻射能 28
2 3 4 我國的太陽能資源 31
思考題與習題 34
第3章太陽能光伏電池 35
3 1 太陽能光伏發電原理 35
3 1 1 半導體基礎知識 35
3 1 2 p-n結 40
3 1 3 光伏效應 41
3 1 4 太陽能電池的結構和性能 42
3 2 太陽能電池材料製備* 45
3 2 1 硅材料的優異性能 45
3 2 2 硅材料的製備* 46
3 3 太陽能電池製造工藝 50
3 3 1 硅片的加工 50
3 3 2 硅太陽能電池的製造 51
3 3 3 新型太陽能電池簡介* 56
3 4 太陽能電池組件的封裝 63
3 4 1 太陽能電池組件設計 63
3 4 2 太陽能電池組件的封裝結構 65
3 4 3 太陽能電池組件封裝材料* 66
3 4 4 太陽能電池組件封裝工藝 70
3 4 5 太陽能電池組件的技術要求和檢驗測試 73
3 5 太陽能電池方陣的設計 75
3 5 1 太陽能電池方陣的組成 75
3 5 2 太陽能電池方陣組合的計算 80
思考題與習題 81
第4章光伏蓄電池 83
4 1 光伏蓄電池概述 83
4 1 1 蓄電池簡介 83
4 1 2 鉛酸蓄電池的基本概念 84
4 2 鉛酸蓄電池的結構和工作原理 85
4 2 1 鉛酸蓄電池的結構 85
4 2 2 鉛酸蓄電池的工作原理 86
4 2 3 鉛酸蓄電池的分類和命名 88
4 2 4 蓄電池的性能參數 90
4 3 VRLA蓄電池的充、放電特性 97
4 3 1 VRLA蓄電池的充電特性 97
4 3 2 VRLA蓄電池的放電特性 102
4 4 VRLA蓄電池的使用與維護 103
4 4 1 VRLA蓄電池的安裝 104
4 4 2 VRLA蓄電池的正確使用 106
4 4 3 VRLA蓄電池的維護 109
4 5 其它儲能電池及器件簡介* 112
4 5 1 鹼性蓄電池 112
4 5 2 鋰電池 113
4 5 3 超級電容器 115
思考題與習題 119
第5章光伏控制器 121
5 1 光伏控制器概述 121
5 1 1 光伏控制器的基本概念 121
5 1 2 光伏控制器的主要功能 121
5 2 光伏控制器的基本原理 122
5 2 1 蓄電池充電控制基本原理 122
5 2 2 蓄電池過放電保護基本原理 123
5 3 蓄電池充、放電技術 125
5 3 1 VRLA蓄電池充電器 125
5 3 2 VRLA蓄電池充電控制技術 126
5 3 3 VRLA蓄電池溫度補償技術 128
5 4 光伏控制器的電路原理 129
5 4 1 光伏控制器的分類 129
5 4 2 光伏控制器的電路原理 129
5 5 光伏控制器的選用 142
5 5 1 光伏控制器的主要性能特點 142
5 5 2 光伏控制器的主要技術參數 143
5 5 3 光伏控制器的配置選型 144
思考題與習題 145
第6章光伏逆變器 146
6 1 光伏逆變器概述 146
6 1 1 光伏逆變器的分類 146
6 1 2 光伏逆變器的電路構成 146
6 1 3 光伏逆變器的主要元器件 147
6 2 光伏逆變器的電路原理 147
6 2 1 單相逆變器電路原理 147
6 2 2 三相逆變器電路原理 150
6 2 3 併網逆變器的技術要求和電路原理 152
6 3 光伏逆變器的技術參數與選用 156
6 3 1 光伏逆變器的主要性能特點 156
6 3 2 光伏逆變器的主要技術參數 157
6 3 3 光伏逆變器的選用 158
6 3 4 光伏逆變器產品簡介 160
6 4 光伏逆變器的操作與維護 161
6 4 1 逆變器的操作要點 161
6 4 2 逆變器的維護檢修 162
思考題與習題 162
第7章太陽能光伏發電系統應用技術 163
7 1 太陽能光伏發電系統的組成和分類 163
7 1 1 太陽能光伏發電系統的組成 163
7 1 2 太陽能光伏發電系統的分類 164
7 2 太陽能光伏發電系統的設計 164
7 2 1 獨立光伏發電系統 164
7 2 2 併網光伏發電系統 166
7 2 3 太陽能光伏發電系統的設計 169
7 3 太陽能光伏發電系統的安裝調試 174
7 3 1 太陽能光伏發電系統的安裝施工 174
7 3 2 太陽能光伏發電系統的檢查測試 187
7 3 3 太陽能光伏發電系統逆變器的調試 190
7 4 太陽能光伏發電系統的維護管理 192
7 4 1 太陽能光伏發電系統的運行維護 192
7 4 2 太陽能光伏發電系統的故障排除 194
7 5 太陽能光伏發電的應用 196
7 5 1 太陽能光伏發電技術的應用優勢 196
7 5 2 太陽能光伏發電技術的應用實例 197
思考題與習題 203
第8章風光互補發電系統*
8 1 風力發電系統的組成 205
8 1 1 風力發電機組 205
8 1 2 其它設備 211
8 1 3 垂直軸風力發電機簡介 212
8 2 風光互補發電系統及其組成 212
8 2 1 風光互補控制器 213
8 2 2 風光互補發電系統的特點 214
8 3 風光互補發電系統的設計和安裝 215
8 3 1 風光互補發電系統的設計 215
8 3 2 風力發電機位置的選擇 216
8 3 3 光伏場地的選址 219
8 3 4 風光互補發電系統的安裝 219
8 4 風光互補發電系統調試運行 221
8 4 1 風力發電機組的調試 221
8 4 2 光伏系統的調試 221
8 4 3 風光互補發電系統的運行 222
8 5 風光互補發電系統的維護保養 222
8 5 1 小型風力發電機的維護保養 222
8 5 2 光伏方陣的維護 222
8 5 3 控制逆變器維護 222
8 5 4 蓄電池的維護保養 223
8 5 5 常見故障及排除 223
8 5 6 風光互補發電系統應用 224
思考題與習題 226
第一部分參考答案 338
參考文獻 341

前言/序言
第二版前言
面對全球環境污染日益嚴重和化石能源逐漸枯竭的危機，減少溫室氣體的排放，大力發展可再生能源，在能源消費領域走可持續發展道路，已經成為全球的共識。2015年12月，《聯合國氣候變化框架公約》近200個締約方，在巴黎氣候變化大會上一致同意通過的《巴黎協定》，已經在2016年11月4日生效，這體現了世界各國的共同決心。
太陽能光伏發電是可再生能源的重要組成部分，近年來光伏發電行業得到了迅速的發展。太陽能電池的轉換效率不斷刷新紀錄，新型太陽能電池陸續湧現，光伏組件產量屢創新高，價格大幅度下降，2020年我國光伏發電上網電價已與常規火電價格相當，光伏應用領域不斷擴大。中國光伏行業協會數據顯示，2020 年，全球光伏市場新增裝機量為 138 2GW，2007—2020 年間新增裝機容量複合增長率達到了33 87%；截至 2020 年底，全球累計光伏發電裝機總量達到了760 4GW。
近年來，我國的光伏產業規模迅速擴大，產業鏈主要環節市場佔有率穩居全球首位。2010年，我國太陽能光伏電池產量達5635MW，佔全球的40％以上，已成為太陽能光伏製造大國。2021年全國光伏發電累計裝機容量達到308GW，同比增長21 8%；全國光伏發電量達3259億千瓦時，同比增長25 1%，約佔全國全年總發電量的4 0%；光伏組件產量182GW，同比增長46 1%。2020年12月12日，我國領導人在世界氣候雄心峰會上承諾：中國在2030年，風電、太陽能發電總裝機容量將達到12億千瓦以上，為全球應對氣候變化做出重要貢獻。
編者結合光伏發電工程實際和多年的教學經驗，按照光伏發電系統的組成結構，系統、全面地介紹太陽能光伏發電的基礎知識與應用技術。本書自2012年第一版出版以來，因特色鮮明、教學實用性和工程應用性強，深受高校師生和工程技術人員的喜愛和認可，因使用面廣、發行量大、使用效果好，2015年榮獲中國石油和化學工業優秀出版物獎·教材一等獎。編者對此謹表感謝！
隨著光伏發電技術的發展和現代教學方法的改進，以及第一版讀者的反饋意見，編者對本書內容做了適當修訂，以期提高本書質量水平，使之更加適合目前教學實際。
本次修訂在全書整體結構基本保持不變的情況下，對大多數內容進行了精細化處理，並進一步優化教材體系，更新教材內容，刪除部分較陳舊內容，增加新技術，如新型光伏電池、MPPT、新型儲能電池及器件、熱斑效應、孤島效應、工程應用技術等。圖表和文字編排也進一步優化。
同時，為了適應MOOC、翻轉課堂等現代教學方式方法改革的需要，充分利用現代信息技術，本書配套了豐富多樣的富媒體數字資源（讀者可登陸www cipedu com cn註冊後下載使用），便於讀者線上線下、課前課後學習，提高實用性和便利性，使讀者能深入地掌握太陽能光伏發電技術的基本原理及其實際應用的基本技能。主要資源如下：
（1）設計製作了豐富多彩的富媒體教學課件，主要包括：課程內容提要及基本要求、知識點學習、相關知識與技術的拓展、工程應用實例等；
（2）配套光伏發電實驗指導、課程教學相關資料和課程解題指導供任課教師參考。
本書中帶的章節可根據不同的專業或學時作為選講或自學內容，不影響課程內容的基本結構體系和教學的基本要求。本課程教學參考學時：40∼48學時，其中講課34∼40學時，實驗6∼8學時。
本版由何道清、何濤、鄧勇修訂而成。鑒於編者水平有限，書中難免疏漏和不妥之處，懇請讀者批評指正。
編者
2023年5月
第一版前言
隨著世界人口的持續增長和經濟的不斷發展，有限的化石能源的消耗量逐年增大，由此導致世界能源危機日益加劇，自然生態環境日趨惡化，同時全球還有20億人得不到正常的能源供應。為了保持社會的不斷進步和經濟的持續發展，尋求新能源成為全世界關注的焦點。太陽能光伏發電是利用半導體材料的光生伏特效應將光能直接轉變為電能的一種發電技術，發電過程簡單，沒有機械