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本書的宗旨是在全面介紹光伏發(fā)電基本知識的基礎(chǔ)上，著重于光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)。第2版出版4年多來，無論是光伏技術(shù)還是光伏產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用都有了長足發(fā)展，現(xiàn)在光伏發(fā)電成本在一些地區(qū)已經(jīng)可以和常規(guī)發(fā)電競爭。為了反映當前光伏發(fā)電應(yīng)用技術(shù)的進展，本書在第2版的基礎(chǔ)上，吐故納新，比較全面地講述了光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計、制造、安裝、維護等全過程，介紹了光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用新領(lǐng)域的發(fā)展情況，增添了太陽跟蹤系統(tǒng)的內(nèi)容，闡述了新型控制器和逆變器的功能及原理，增加了鈣鈦礦太陽電池等方面的內(nèi)容，各章后面帶有參考文獻和練習題。

作者簡介

楊金煥，中國可再生能源學會（原中國太陽能學會）理事、光伏專業(yè)委員會委員。原任上海市太陽能學會副秘書長；中國動力工程學會、中國電工學會新能源發(fā)電專業(yè)委員會委員等。主持完成了國家“六五”科研攻關(guān)項目“六百瓦光電水泵的研制”；國家“七五”科研攻關(guān)項目“千瓦級光電水泵的研制”等。主持完成了上海市科委重大科研攻關(guān)項目“5KW級光伏電站及其并網(wǎng)技術(shù)”、國家發(fā)改委/GEF/世界銀行 中國可再生能源項目：“中國不同傾斜面上太陽能輻射資料庫的創(chuàng)建設(shè)”、“戶外分段斷路器光伏電源系統(tǒng)”等，此外還完成了多項省部級科研項目，以及其它一些科研項目。

目錄

目　　錄
第1章　緒論 （1）
1．1　開發(fā)利用太陽能的重要意義 （1）
1．1．1　化石燃料面臨逐漸枯竭的危機局面 （1）
1．1．2　保護生態(tài)環(huán)境逐漸受到人們的重視 （4）
1．1．3　常規(guī)電網(wǎng)的局限性 （8）
1．2　太陽能發(fā)電的特點 （9）
1．2．1　太陽能發(fā)電的優(yōu)點 （9）
1．2．2　太陽能發(fā)電的缺點 （10）
1．2．3　太陽能發(fā)電的類型 （10）
1．3　近年來世界光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展狀況 （11）
1．3．1　太陽電池生產(chǎn) （11）
1．3．2　光伏應(yīng)用市場 （13）
1．4　中國光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 （15）
1．5　部分國家和國際組織發(fā)展光伏發(fā)電的規(guī)劃和展望 （16）
1．5．1　日本 （16）
1．5．2　歐盟 （17）
1．5．3　國際光伏技術(shù)路線圖（ITRPV）指導委員會 （19）
1．5．4　美國 （19）
1．5．5　中國 （20）
1．5．6　國際能源署（IEA） （21）
練習題 （24）
第2章　太陽輻射 （25）
2．1　太陽概況 （25）
2．2　日地運動 （27）
2．2．1　地球概況 （27）
2．2．2　真太陽時 （27）
2．2．3　日出和日落規(guī)律 （29）
2．3　天球坐標 （29）
2．3．1　赤道坐標系 （30）
2．3．2　地平坐標系 （31）
2．3．3　太陽角的計算 （32）
2．4　跟蹤平面的角度 （35）
2．5　太陽輻射量 （37）
2．5．1　大氣層外的太陽輻射 （37）
2．5．2　到達地表的太陽輻照度 （40）
2．5．3　地表傾斜面上的小時太陽輻照量 （44）
2．5．4　地表傾斜面上的月平均太陽輻照量 （47）
練習題 （52）
第3章　晶體硅太陽電池的基本原理 （53）
3．1　太陽電池的分類 （53）
3．1．1　按照基體材料分類 （53）
3．1．2　按照電池結(jié)構(gòu)分類 （55）
3．1．3　按用途分類 （55）
3．2　太陽電池的工作原理 （56）
3．2．1　半導體 （56）
3．2．2　能帶結(jié)構(gòu) （57）
3．2．3　本征半導體、摻雜半導體 （58）
3．2．4　N型和P型半導體 （59）
3．2．5　P-N結(jié) （60）
3．2．6　光生伏特效應(yīng) （61）
3．2．7　太陽電池光電轉(zhuǎn)換原理 （62）
3．2．8　晶體硅太陽電池的結(jié)構(gòu) （63）
3．3　太陽電池的電學特性 （64）
3．3．1　標準測試條件 （64）
3．3．2　太陽電池等效電路 （65）
3．3．3　太陽電池的主要技術(shù)參數(shù) （66）
3．3．4　影響太陽電池轉(zhuǎn)換效率的因素 （72）
練習題 （76）
第4章　薄膜太陽電池 （77）
4．1　概述 （77）
4．2　非晶硅太陽電池 （78）
4．2．1　非晶硅太陽電池發(fā)展簡史 （78）
4．2．2　非晶硅電池結(jié)構(gòu) （79）
4．2．3　非晶硅薄膜電池的制造 （85）
4．2．4　非晶硅薄膜電池的產(chǎn)業(yè)化情況 （85）
4．3　碲化鎘（CdTe）電池 （85）
4．3．1　CdTe材料與電池特點 （86）
4．3．2　CdTe電池的結(jié)構(gòu) （86）
4．3．3　CdTe薄膜太陽電池的制造 （87）
4．3．4　CdTe薄膜電池產(chǎn)業(yè)化情況 （89）
4．4　銅銦鎵硒太陽電池 （90）
4．4．1　銅銦鎵硒太陽電池的特點 （90）
4．4．2　CIGS薄膜電池的結(jié)構(gòu) （91）
4．4．3　CIGS薄膜電池的制造 （91）
4．4．4　CIGS薄膜太陽電池產(chǎn)業(yè)化情況 （94）
4．5　鈣鈦礦太陽電池 （96）
4．6　染料敏化太陽電池 （99）
4．7　有機半導體太陽電池 （101）
4．8　薄膜太陽電池市場及發(fā)展前景 （101）
練習題 （103）
第5章　聚光與跟蹤 （104）
5．1　聚光光伏發(fā)電 （104）
5．1．1　聚光光伏發(fā)電的優(yōu)缺點 （104）
5．1．2　聚光光伏部件 （105）
5．1．3　聚光光伏系統(tǒng) （113）
5．1．4　聚光光伏發(fā)電現(xiàn)狀 （118）
5．2　太陽能跟蹤系統(tǒng) （119）
5．2．1　跟蹤器的分類 （119）
5．2．2　跟蹤系統(tǒng)的應(yīng)用 （123）
練習題 （126）
第6章 太陽電池的制造 （127）
6．1 硅材料制備 （127）
6．1．1 金屬硅的制備 （127）
6．1．2 高純多晶硅的制備 （128）
6．2 晶硅生長技術(shù) （132）
6．2．1 單晶硅生長技術(shù) （132）
6．2．2 鑄造多晶法 （134）
6．2．3 鑄造單晶法 （137）
6．3 晶硅加工技術(shù) （138）
6．3．1 晶硅的切方 （138）
6．3．2 晶硅的切片 （139）
6．4 晶硅太陽電池制造技術(shù) （139）
6．4．1 表面織構(gòu)化 （139）
6．4．2 擴散制結(jié) （142）
6．4．3 邊緣隔離 （144）
6．4．4 去磷硅玻璃 （144）
6．4．5 沉積減反射膜 （144）
6．4．6 絲網(wǎng)印刷電極 （146）
6．4．7 高溫燒結(jié) （146）
6．4．8 太陽電池的I-V特性測試 （147）
6．5 太陽電池組件的封裝 （148）
6．5．1 太陽電池組件封裝材料 （149）
6．5．2 太陽電池組件封裝工序 （150）
練習題 （153）
第7章 光伏發(fā)電系統(tǒng)部件 （155）
7．1 光伏方陣 （155）
7．2 二極管 （156）
7．3 儲能設(shè)備 （157）
7．3．1 主要儲能技術(shù) （157）
7．3．2 蓄電池 （162）
7．4 控制器 （168）
7．4．1 控制器的類型 （169）
7．4．2 控制器的主要功能 （170）
7．4．3 控制器的主要技術(shù)指標 （171）
7．5 光伏并網(wǎng)逆變器 （172）
練習題 （179）
第8章 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計 （180）
8．1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的總體目標 （180）
8．2 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計 （181）
8．2．1 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的容量設(shè)計 （181）
8．2．2 并網(wǎng)光伏電站與電網(wǎng)的連接 （189）
8．2．3 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計的基本流程 （194）
8．3 離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計 （197）
8．3．1 離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計總體要求 （197）
8．3．2 技術(shù)條件 （197）
8．3．3 光伏方陣傾角的選擇 （200）
8．3．4 均衡性負載的光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計 （201）
8．3．5 季節(jié)性負載的光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計 （208）
8．3．6 特殊要求負載的光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計 （208）
8．4 光伏發(fā)電系統(tǒng)的硬件設(shè)計 （209）
8．4．1 站區(qū)布置 （209）
8．4．2 配電房及電氣設(shè)計 （213）
8．4．3 輔助設(shè)備的選配 （214）
8．5 其他設(shè)計 （214）
練習題 （216）
第9章　光伏工程的施工、驗收及維護 （218）
9．1　光伏發(fā)電系統(tǒng)的安裝 （218）
9．1．1　系統(tǒng)安裝前的準備 （218）
9．1．2　光伏方陣的安裝 （219）
9．1．3　控制器和逆變器等電氣設(shè)備的安裝 （221）
9．1．4　蓄電池組的安裝 （224）
9．2　光伏發(fā)電系統(tǒng)的調(diào)試 （225）
9．2．1　調(diào)試前的準備工作 （225）
9．2．2　光伏方陣調(diào)試 （225）
9．2．3　控制器調(diào)試 （226）
9．2．4　離網(wǎng)逆變器調(diào)試 （227）
9．2．5　并網(wǎng)逆變控制器的調(diào)試 （227）
9．3　光伏發(fā)電工程的驗收 （231）
9．3．1　單位工程驗收 （232）
9．3．2　工程啟動驗收 （232）
9．3．3　工程試運和移交生產(chǎn)驗收 （233）
9．3．4　工程竣工驗收 （233）
9．4　光伏發(fā)電系統(tǒng)的維護及管理 （233）
9．4．1　日常維護 （233）
9．4．2　定期檢查 （234）
練習題 （235）
第10章 光伏系統(tǒng)的應(yīng)用 （236）
10．1 光伏系統(tǒng)的分類 （236）
10．1．1 微型光伏系統(tǒng) （236）
10．1．2 離網(wǎng)戶用系統(tǒng) （238）
10．1．3 離網(wǎng)非戶用系統(tǒng) （239）
10．1．4 分布式并網(wǎng)系統(tǒng) （249）
10．1．5 集中式并網(wǎng)系統(tǒng) （259）
10．1．6 混合光伏系統(tǒng) （262）
10．2 空間光伏電站 （263）
練習題 （266）
第11章 光伏發(fā)電的效益分析 （267）
11．1 光伏發(fā)電的經(jīng)濟效益 （267）
11．1．1 光伏發(fā)電成本 （267）
11．1．2 光伏發(fā)電成本的歷史及展望 （273）
11．2 光伏發(fā)電的能量償還時間 （275）
11．2．1 能量償還時間 （275）
11．2．2 國外情況分析綜述 （276）
11．2．3 相關(guān)參數(shù)的計算方法 （281）
11．3 光伏發(fā)電減少CO2排放量 （284）
11．3．1 發(fā)電排放的溫室氣體 （284）
11．3．2 CO2排放因子 （285）
11．3．3 光伏減排CO2潛力 （287）
11．4 光伏發(fā)電其他效益 （289）
練習題 （293）

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前言/序言

前 言

面對全球環(huán)境污染日益嚴重和化石燃料逐漸枯竭的危機局面，減少溫室氣體的排放，大力發(fā)展可再生能源，在能源消費領(lǐng)域走可持續(xù)發(fā)展道路，已經(jīng)成為全球的共識。2015年12月，《聯(lián)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(xié)定》，已經(jīng)在2016年11月4日生效，這體現(xiàn)了世界各國共同的決心。

作為可再生能源重要組成部分的太陽能光伏發(fā)電，近年來得到了迅速的發(fā)展。太陽電池的效率不斷刷新紀錄，新型太陽電池陸續(xù)涌現(xiàn)，配套部件的質(zhì)量和性能持續(xù)提升，光伏組件產(chǎn)量屢創(chuàng)新高，價格大幅度下降，光伏應(yīng)用領(lǐng)域在不斷擴大，全球光伏發(fā)電系統(tǒng)累計安裝量2015年已經(jīng)達到228GW，同年光伏發(fā)電已經(jīng)占全球發(fā)電總量的1.2%。在不少地區(qū)光伏發(fā)電的價格已經(jīng)接近常規(guī)發(fā)電，可以預(yù)期，今后光伏發(fā)電在能源消費結(jié)構(gòu)中所占的份額還將不斷提高，據(jù)有關(guān)專家預(yù)測，到本世紀末將占主導地位。