太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設計及安裝

作者簡介

題獻

致謝

譯者前言

前言 i

1.關于本書 i

2.本書使用的約定 i

3.可以不讀的部分 ii

4.“傻瓜”假定 ii

5.本書結構 iii

6.本書使用的圖標 iv

7.從哪里開始 iv

第1篇 光伏系統(tǒng)概述 1

第1章 光伏革命 3

1.1 PV裝置的過去、現在和未來 3

1.1.1 PV的典型用途 4

1.1.2 PV的長處和短處 4

1.1.3 PV的未來展望 4

1.2 PV部件和系統(tǒng) 5

1.3 電氣知識ABC 5

1.4 太陽能資源初階 6

1.5 勘察PV系統(tǒng)現場 6

1.6 探究PV系統(tǒng)細節(jié) 6

1.6.1 PV組件 7

1.6.2 蓄電池 7

1.6.3 充電控制器 7

1.6.4 逆變器 7

1.6.5 連線和安全裝置 8

1.7 PV系統(tǒng)定容 8

1.7.1 直接聯(lián)網系統(tǒng) 8

1.7.2 帶蓄電池系統(tǒng) 8

1.7.3 導線及安全裝置 9

1.8 讓PV系統(tǒng)活起來 9

1.8.1 獲得許可 9

1.8.2 保證安全 9

1.8.3 組裝機械部件 10

1.8.4 加裝電氣部件 10

1.8.5 系統(tǒng)調試、檢測和維護 10

1.9 需要了解的法規(guī)章節(jié) 11

第2章 常用部件及系統(tǒng) 12

2.1 組成PV系統(tǒng)的部件簡介 12

2.1.1 PV組件和支架 13

2.1.2 蓄電池組 13

2.1.3 充電控制器 14

2.1.4 逆變器 14

2.1.5 負荷 15

2.1.6 負荷中心 15

2.1.7 隔離開關和過電流保護 16

2.1.8 與公用電網互連 17

2.2 區(qū)分不同類型的PV系統(tǒng) 18

2.2.1 直接聯(lián)網系統(tǒng) 18

2.2.2 帶蓄電池系統(tǒng) 20

2.3 針對不同情況正確配置系統(tǒng) 22

2.3.1 聯(lián)網用戶 22

2.3.2 離網用戶 23

第3章 電工學基礎知識 25

3.1 電流 25

3.1.1 了解安培 26

3.1.2 區(qū)分直流和交流 26

3.1.3 用表計測量電流 27

3.2 電壓：愿你擁有電動力 30

3.2.1 電壓的基本概念 30

3.2.2 掌握標稱電壓和運行電壓的概念 30

3.2.3 測量電壓 31

3.3 電阻：阻礙流動 33

3.3.1 介紹歐姆 33

3.3.2 測量電阻 33

3.4 用歐姆定律把電流、電壓與電阻聯(lián)系起來 35

3.5 注意區(qū)分功率和能量 35

3.5.1 功率與能量的區(qū)別 36

3.5.2 用功率公式把功率與電流、電壓和電阻關聯(lián)起來 36

3.5.3 計算用瓦時表示的電量 38

3.5.4 瓦時的伙伴安時 38

3.6 把電流、電壓、電阻、功率和電量合到一起 39

3.7 另一個電工概念：電路接線 40

3.7.1 串聯(lián) 40

3.7.2 并聯(lián) 41

3.7.3 串并聯(lián) 42

第4章 太陽能資源知識初階 43

4.1 太陽輻射 43

4.1.1 區(qū)分直接輻射和漫射輻射 43

4.1.2 確定太陽輻射強度：輻照度 45

4.1.3 計算太陽輻射能量：輻照值 47

4.1.4 只是一天：峰值日照小時 48

4.2 太陽路徑對地球的影響 51

4.2.1 季節(jié)影響簡述 51

4.2.2 太陽與你所在位置的關系：高度和方位 53

4.2.3 標記太陽時 54

4.2.4 太陽圖說明 55

4.2.5 打開太陽窗口 56

4.3 使PV組件方位能充分利用太陽能資源 57

4.3.1 傾斜角 57

4.3.2 確定方陣方位 59

第5章 PV系統(tǒng)正確選址 61

5.1 搭建現場勘察的平臺 61

5.1.1 留出足夠時間 61

5.1.2 創(chuàng)建現場勘察的標準表格 62

5.1.3 現場勘察包 63

5.2 照下來：用數碼照片記錄整個現場勘察 64

5.3 現場勘察期間收集基本信息 65

5.3.1 現場的一般信息 65

5.3.2 結構和機械信息 66

5.3.3 電氣信息 67

5.4 用度數測量的信息 68

5.4.1 了解磁偏角 68

5.4.2 計算方陣的傾斜角和方位角 70

5.5 陰影分析工具 72

5.6 數據的解釋和綜合 74

5.6.1 分析陰影分析工具的報告 74

5.6.2 太陽能總資源因數 75

5.6.3 使用收集來的其他信息規(guī)劃設計安裝 76

第2篇 光伏系統(tǒng)的內部細節(jié) 79

第6章 光伏組件：從沙子到電 81

6.1 太陽能發(fā)電：一切從電池開始 81

6.1.1 太陽電池的結構和制造方法 82

6.1.2 太陽電池結構與光伏效應的關系 83

6.2 常見PV組件 84

6.2.1 結晶硅組件 84

6.2.2 薄膜組件 86

6.3 PV組件的電氣規(guī)范 87

6.3.1 電流參數 87

6.3.2 電壓參數 88

6.3.3 最大功率點 90

6.3.4 電壓溫度系數 90

6.3.5 功率公差 91

6.3.6 串聯(lián)熔斷器的額定值 91

6.4 PV組件的試驗條件 91

6.4.1 標準試驗條件 91

6.4.2 環(huán)境對標準試驗條件的影響 92

6.5 用IV曲線表示電流與電壓的關系 94

6.5.1 不同溫度下的IV曲線 95

6.5.2 不同輻照度下的IV曲線 95

第7章 蓄電池基本知識 97

7.1 蓄電池結構及運行的基本知識 98

7.1.1 構建蓄電池，從單格到蓄電池組 98

7.1.2 蓄電池充放電 99

7.2 不同類型蓄電池的比較 101

7.2.1 鉛酸蓄電池 101

7.2.2 鉛鈣蓄電池 103

7.2.3 鎳鎘蓄電池 104

7.3 蓄電池容量 104

7.3.1 容量的C速度 104

7.3.2 影響容量的因素 105

7.4 確定蓄電池技術參數 107

7.4.1 確定使用的蓄電池類型 107

7.4.2 確定蓄電池組的規(guī)格 108

第8章 讓電流和電壓處于監(jiān)控下：充電控制器 112

8.1 充電控制器要點 112

8.1.1 充電控制器的分段工作原理 113

8.1.2 某些充電控制器的特殊作用 115

8.2 最大功率點跟蹤技術 116

8.2.1 MPPT充電控制器工作原理 116

8.2.2 MPPT充電控制器的優(yōu)缺點 117

8.3 脈寬調制技術 118

8.3.1 PWM充電控制器工作原理 118

8.3.2 PWM充電控制器的優(yōu)缺點 118

8.4 確定充電控制器技術參數 119

第9章 逆變器：從直流到交流 120

9.1 直接聯(lián)網逆變器 120

9.1.1 基本運行 121

9.1.2 標準特性 121

9.1.3 輸出功率容量 123

9.1.4 變壓器的重要性 124

9.2 帶蓄電池逆變器 125

9.2.1 與電網交互逆變器的運行 126

9.2.2 獨立逆變器的運行 127

9.2.3 所有帶蓄電池逆變器的標準特性 127

9.2.4 帶蓄電池逆變器的容量 128

9.2.5 低頻變壓器技術 128

9.3 確定逆變器參數 129

9.3.1 直接聯(lián)網逆變器 129

9.3.2 帶蓄電池逆變器 130

第10章 保證安全：連線及安全部件 132

10.1 PV系統(tǒng)的電路 132

10.2 導線類型 133

10.2.1 USE—2 134

10.2.2 PV連線 134

10.2.3 建筑物連線 135

10.2.4 蓄電池連線 135

10.2.5 接地連線 136

10.3 導管種類 136

10.3.1 金屬導管 137

10.3.2 非金屬導管 137

10.4 隔離開關 138

10.5 過電流保護裝置 139

10.5.1 斷路器 139

10.5.2 熔斷器 140

10.6 接地故障保護 140

10.7 有關標識的基礎知識 141

第3篇 光伏系統(tǒng)容量設計 143

第11章 直接聯(lián)網光伏系統(tǒng)定容設計 145

11.1 首要問題：評估預算和方陣可用空間 145

11.2 評估場地年發(fā)電量 146

11.3 設計滿足客戶用電量需求的光伏方陣容量 147

11.3.1 確定年用電量 148

11.3.2 考慮電網期權合同 148

11.3.3 使用消費和合約期權以選擇方陣需要的容量 149

11.4 為方陣配備逆變器 149

11.5 光伏方陣和逆變器容量匹配 150

11.6 找出光伏方陣和逆變器合適的電壓與電流值 152

11.6.1 確定逆變器交流電壓 152

11.6.2 確定逆變器直流電壓窗口 153

11.6.3 計算組件最大直流電壓貢獻 153

11.6.4 計算組件的最低直流電壓貢獻 158

11.7 匯總所有因素：整合功率和電壓信息 162

11.8 最后校核：逆變器最大輸入電流 162

第12章 帶蓄電池的光伏系統(tǒng)定容 163

12.1 帶上負荷：分析帶蓄電池光伏系統(tǒng)中的負荷 164

12.1.1 評估蓄電池必須供電的負荷 164

12.1.2 計算電網停運期間交互式光伏系統(tǒng)需要提供的電量 166

12.1.3 確定獨立運行系統(tǒng)日均耗電量 166

12.2 蓄電池組定容 167

12.2.1 逆變器效率 168

12.2.2 自維持天數 168

12.2.3 蓄電池運行溫度 169

12.2.4 放電深度 169

12.2.5 標稱電壓 170

12.2.6 求出需要的蓄電池組容量 170

12.2.7 連接蓄電池組 171

12.3 光伏方陣定容 172

12.3.1 交互式光伏系統(tǒng)方陣定容 173

12.3.2 獨立光伏系統(tǒng)方陣定容 173

12.4 充電控制器定容 175

12.4.1 電壓參數 175

12.4.2 功率或電流參數 176

12.4.3 進行下一步之前的校核：比較方陣容量和逆變器容量 177

12.5 逆變器定容 178

12.5.1 觀察輸出電壓 178

12.5.2 計算輸送功率 179

12.5.3 持續(xù)充電 179

12.5.4 考慮負荷沖擊額定值 179

12.5.5 評估逆變器和光伏方陣功率輸出 180

12.6 包含發(fā)電機 180

12.6.1 發(fā)電機特性 181

12.6.2 發(fā)電機定容 181

第13章 導線、導管和安全裝置定容 183

13.1 導線定容初階 183

13.1.1 確定光伏電路最大電流和持續(xù)電流 184

13.1.2 計算非光伏電路的最大電流 185

13.1.3 用現有表格考慮使用情況 185

13.1.4 綜合所有信息確定導線尺寸 188

13.1.5 導線定容后計算電壓降 190

13.2 導管定容 194

13.3 過電流保護設備和隔離開關定容 194

13.3.1 基礎知識 195

13.3.2 在光伏電路中放置保護裝置 195

13.3.3 保護逆變器電路 196

第4篇 安裝光伏系統(tǒng) 197

第14章 獲得安裝許可的過程 199

14.1 安裝PV系統(tǒng)前獲得許可 199

14.1.1 開始：準備適用的許可證和合格證 200

14.1.2 家庭養(yǎng)殖：居民用系統(tǒng)申請 201

14.1.3 大生意：商用系統(tǒng)申請 204

14.2 不僅僅是漂亮圖片：繪制一套圖紙 205

14.2.1 清楚標出部件 206

14.2.2 畫出設備位置 206

14.2.3 顯示導線尺寸計算 206

14.2.4 做工作記錄 207

第15章 在PV系統(tǒng)工作時保證安全 208

15.1 施工現場一般安全問題 208

15.1.1 確認工作現場的障礙并立即穿戴好防護裝備 209

15.1.2 單獨或與他人共同作業(yè)的安全問題 209

15.1.3 工具安全提示 210

15.1.4 限制處于極端條件的情況 210

15.1.5 現場要備有急救箱 211

15.2 爬梯安全問題 211

15.2.1 選擇爬梯 211

15.2.2 正確安放爬梯 212

15.3 屋頂作業(yè)的安全問題 214

15.3.1 做好跌落防護措施 214

15.3.2 工具存放 215

15.3.3 保持步行通道安全 215

15.4 檢查電氣安全 216

15.4.1 時刻注意一般性電擊危險 216

15.4.2 電路作業(yè) 217

15.4.3 蓄電池安全 220

第16章 組裝機械部件 222

16.1 PV方陣安裝方法 222

16.1.1 屋頂安裝 223

16.1.2 地面安裝 227

16.1.3 桿頂安裝 229

16.1.4 建筑一體化安裝 230

16.2 屋頂安裝方陣的荷載 231

16.2.1 遵守建筑法規(guī) 232

16.2.2 考慮附加靜荷載 232

16.2.3 活動荷載 233

16.3 把方陣可靠固定在屋頂上 234

16.3.1 使用方頭螺栓固定 234

16.3.2 用防水板密封屋頂穿孔 235

16.4 地面支撐和桿頂固定 237

第17章 電氣元件組裝 239

17.1 電氣設備安裝位置 239

17.1.1 廠商對設備位置的要求 239

17.1.2 開斷裝置的位置 240

17.1.3 并線盒、接線盒和連線 241

17.2 連線作業(yè) 242

17.2.1 顏色代碼：紅、綠、白 242

17.2.2 PV組件連線排布 243

17.2.3 用導管保護連線 244

17.3 接地 244

17.3.1 設備接地 245

17.3.2 系統(tǒng)接地 247

17.4 與公用電網連接 249

17.4.1 確定電力部門的要求 250

17.4.2 進行負荷側或線路側連接 250

第18章 PV系統(tǒng)的調試、檢查和維護 254

18.1 建立清單并檢查兩次：做好調試準備 254

18.1.1 檢查機械元件 255

18.1.2 檢查電氣元件 255

18.2 啟動：調試過程 259

18.2.1 安全第一 259

18.2.2 帶好需要的工具 259

18.2.3 調試不同類型的系統(tǒng) 260

18.2.4 確認系統(tǒng)功能正常 263

18.3 了解被檢查的問題 265

18.3.1 沒有以“整潔、工藝考究的方式”安裝 265

18.3.2 忘記了美觀要求 266

18.3.3 方陣導線排布不佳 266

18.3.4 忘記給系統(tǒng)加標識 266

18.4 系統(tǒng)維護 268

18.4.1 機械維護 269

18.4.2 電氣維護 269

18.4.3 高水平維護：照看蓄電池組 270

第5篇 十誡 273

第19章 避免常見違規(guī)錯誤十誡 275

19.1 保證適當的作業(yè)間隙 275

19.2 提供正確的結構支撐 276

19.3 用防水板防止建筑物進水 276

19.4 保證所有導線適用于工作環(huán)境 277

19.5 排布組件導線 277

19.6 選擇正確的導管 277

19.7 確定隔離開關位置 278

19.8 設備接地 278

19.9 系統(tǒng)接地 278

19.10 恰當標識系統(tǒng) 279

第20章 使客戶發(fā)電量最大化十誡 280

20.1 選擇正確場地 280

20.2 讓方陣朝向正確 280

20.3 恰當配置方陣 281

20.4 在電網電壓限值內運行 281

20.5 選擇正確的逆變器 282

20.6 正確選擇導線尺寸 282

20.7 保持部件涼爽 282

20.8 建議客戶監(jiān)視系統(tǒng) 283

20.9 定期清洗方陣 283

20.10 方陣年檢 2832100433B

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設計及安裝內容簡介

探討工業(yè)發(fā)展熱點問題

基礎知識應用緊密結合

寫作通俗易懂文筆流暢

飽含趣味性以及可讀性

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設計及安裝作者簡介

作者：（美國）瑞安·梅菲爾德（Ryan Mayfield） 譯者：劉長浥 許曉艷

瑞安·梅菲爾德，現任美國可再生能源協(xié)會主席。這是一個提供商用光伏系統(tǒng)設計、技術支持及培訓服務的咨詢公司。他還擔任SoIarPro（太陽能發(fā)燒友）雜志的光伏系統(tǒng)技術編輯，定期撰寫專題文章。

《太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設計施工與應用》系統(tǒng)介紹了太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)各組成部分的工作原理、性能參數以及選用方法，重點介紹了太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的容量設計、配置選型、安裝施工、檢查測試、運行維護及故障排除，還介紹了光伏發(fā)電系統(tǒng)設計應用實例以及光伏發(fā)電新技術應用等方面的內容，并給出了具體設計實例和部分實用資料。

《太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設計施工與應用》內容翔實、圖文并茂，具有較高的實用性，適合從事太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設計、施工、維護及應用方面的工程技術人員閱讀，也可供大專院校相關專業(yè)的師生學習參考。

本書由李鐘實負責編寫，王志建、王君、張婷婷、李皓等為本書提供了許多寶貴資料，并參與了部分章節(jié)的編寫和整理工作。

本書結合我國“十一五”節(jié)能減排工程計劃與國內外太陽能光伏發(fā)電技術的發(fā)展動態(tài)，以從事太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設計人員為讀者對象，系統(tǒng)、全面地講解太陽能光伏技術基礎知識、太陽能電池、閥控密封式鉛酸（Valve-Regulated Lead Acid Battery,VRLA）蓄電池、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)控制器、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變器、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設計實例、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)防雷接地設計等內容，并介紹了國內外太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的典型應用實例，以供讀者在實際設計工作中參考。

本書題材新穎實用，內容豐富，深入淺出，文字通俗，具有很高的實用價值，是從事太陽能光伏發(fā)電技術研發(fā)、設計、生產、應用與維護的工程技術人員的必備讀物，也可供從事太陽能光伏發(fā)電設備的研發(fā)、生產、應用的管理人員及高等院校、職業(yè)技術學院相關專業(yè)的師生閱讀參考。

第1章 太陽能光伏技術基礎知識

1.1 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)

1.1.1 太陽能及光伏技術

1.1.2 太陽能光伏發(fā)電原理及優(yōu)勢

1.2 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)

1.2.1 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的構成

1.2.2 太陽能光伏發(fā)電的發(fā)展及應用

第2章 太陽能電池

2.1 太陽能電池原理及發(fā)展

2.1.1 太陽能電池原理

2.1.2 晶體硅太陽能電池的發(fā)展歷程

2.2 太陽能電池的分類及組件

2.2.1 太陽能電池的分類

2.2.2 太陽能電池組件

第3章 VRLA蓄電池

3.1 蓄電池的分類及工作原理

3.1.1 蓄電池的分類及技術指標

3.1.2 蓄電池的工作原理

3.1.3 蓄電池的特性

3.2 VRLA蓄電池組的均勻性及一致性

3.2.1 VRLA蓄電池組的均勻性

3.2.2 VRLA蓄電池容量的一致性

3.3 兩類VRLA蓄電池的比較

3.4 VRLA蓄電池的充放電特性

3.4.1 VRLA蓄電池的充電特性

3.4.2 VRLA蓄電池的放電特性

3.4.3 VRLA蓄電池充電器

3.4.4 VRLA蓄電池充電控制技術

3.4.5 VRLA蓄電池溫度補償技術

3.4.6 基于UC3906的蓄電池充電器

3.5 VRLA蓄電池的使用與維護

3.5.1 VRLA蓄電池的安裝

3.5.2 VRLA蓄電池的正確使用

3.5.3 VRLA蓄電池的維護

第4章 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)控制器

4.1 控制器工作原理及功能

4.1.1 控制器工作原理及控制策略

4.1.2 分組控制策略

4.1.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)數據采集器

4.2 控制器結構及功能

4.2.1 太陽能LED路燈控制器

4.2.2 EPDC型太陽能電源雙路輸出控制器

4.2.3 EPRC10"_blank" href="/item/電源控制器/7930775" data-lemmaid="7930775">電源控制器

第5章 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變器

5.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變器

5.1.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)對逆變器的要求

5.1.2 逆變基本電路

5.2 逆變器控制方式

5.2.1 PWM調制方式

5.2.2 空間矢量PWM逆變電路

5.2.3 電流型控制方式

5.2.4 逆變器的消諧控制技術

5.2.5 逆變器的功率因數校正

5.3 逆變器的并聯(lián)運行技術

5.3.1 逆變器的并聯(lián)運行方法

5.3.2 逆變器并聯(lián)系統(tǒng)中基準信號同步

5.4 太陽能光伏發(fā)電逆變器設計

5.4.1 太陽能光伏發(fā)電用逆變器

5.4.2 小功率光伏并網逆變器設計實例

第6章 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設計實例

6.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計方案

6.1.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)設計原則及方法

6.1.2 太陽能電池方陣設計

6.1.3 蓄電池組設計

6.1.4 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設計方法

6.1.5 太陽能電池方陣設計中必須注意的問題

6.1.6 控制器選擇及太陽能電池組件支架的抗風設計

6.1.7 并網光伏發(fā)電系統(tǒng)設計

6.2 太陽能路燈工程設計與安裝調試

6.2.1 太陽能路燈設計實例

6.2.2 LED路燈工程設計

6.2.3 道路照明安裝工程

6.2.4 太陽能燈具的調試

6.3 離網和并網太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設計實例

6.3.1 離網太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設計實例

6.3.2 并網太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設計實例

6.4 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)典型配置方案

第7章 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)防雷接地設計

7.1 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)防雷設計

7.1.1 防雷設計基礎知識

7.1.2 電離層與地面間的電荷平衡及尖端放電

7.2 雷擊閃電的特性

7.2.1 雷電流的特性

7.2.2 雷電活動及雷擊的選擇性

7.3 雷電防護技術

7.3.1 防雷機理

7.3.2 現代防雷技術

7.3.3 光伏系統(tǒng)的避雷技術要求

7.3.4 太陽能光伏系統(tǒng)防雷解決方案

7.4 SPD浪涌防護器及其應用

7.4.1 SPD的性能特點

7.4.2 SPD配置方案

7.4.3 建筑物入口處SPD的選擇

7.5 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)接地與等電位連接

7.5.1 接地網的建設

7.5.2 等電位連接

參考文獻2100433B