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太阳能光伏发电应用技术 |
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太阳能光伏发电应用技术 |
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基本信息·出版社：电子工业出版社
·页码：234 页
·出版日期：2009年01月
·ISBN：7121080311/9787121080319
·条形码：9787121080319
·版本：第1版
·装帧：平装
·开本：16
·正文语种：中文
内容简介 太阳能光伏系统的应用正在迅速发展，《太阳能光伏发电应用技术》在全面介绍太阳能光伏发电基本知识的基础上，着重对光伏系统应用技术，包括太阳辐照量的正确计算，光伏方阵最佳倾角的确定，配套部件的性能及选择，各类光伏系统的优化设计，各种光伏系统的实际应用,以及光伏系统的安装维护等方面，进行了比较详细的阐述和分析，希望能使读者对光伏系统应用技术有比较全面、正确的了解。《太阳能光伏发电应用技术》同时也对太阳电池的工作原理、制造工艺，薄膜电池的发展等进行了比较系统的介绍。
《太阳能光伏发电应用技术》可作为有关研究机构和高等院校师生的参考用书，也可供太阳能光伏企业的管理和工程技术人员以及科技爱好者参考。
作者简介 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年—2006年在上海电力学院任教。曾任上海市太阳能学会副秘书长，中国动力工程学会、中国电工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誉所长、中国可再生能源学会理事、光伏专业委员会委员，享受国务院特殊津贴。长期从事太阳能光伏发电应用技术的研究，承担并完成了国家“六五”—“九五”多项攻关课题和科研项目，主持了“六百瓦光电水泵的研制”等多个项目，研制开发了多种光伏应用产品，多个项目获得省部级科技成果奖及国家科技成果证书；编制了三套光伏系统设计软件：发表学术论文六十余篇；近年曾获“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”。
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
1．3 近年来世界光伏产业的发展状况
1．3．1 太阳电池的生产
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（地区）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
第2章 太阳辐射
2．1 太阳概况
2．2 日地运动
2．3 日出和日落规律
2．4 天球坐标
2．4．1 赤道坐标系
2．4．2 地平坐标系
2．4．3 太阳角的计算
2．4．4 两排方阵之间的距离
2．5 太阳辐射量
2．5．1 大气层外的太阳辐射
2．5．2 到达地表的太阳辐照度
2．5．3 地表倾斜面上的小时太阳辐照量
2．5．4 地表倾斜面上的月平均太阳辐照量
第3章 晶体硅太阳电池的工作原理
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 P型和N型半导体
3．2．3 PN结
3．2．4 内光电效应
3．2．5 太阳电池基本工作原理
3．2．6 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
3．4 提高太阳电池效率的一些方法
3．4．1 最大功率跟踪
3．4．2 聚光
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 非晶硅薄膜
4．2．2 非晶硅太阳电池结构
4．2．3 PIN型非晶硅太阳电池工作原理
4．2．4 非晶硅太阳电池设计
4．2．5 大面积非晶硅太阳电池
4．2．6 非晶硅太阳电池的衰减及可靠性
4．3 其他薄膜太阳电池
4．3．1 纳米硅及多晶硅薄膜太阳电池
4．3．2 化合物薄膜太阳电池
4．3．3 染料敏化太阳电池
4．3．4 有机半导体太阳电池
4．4 叠层/多结叠层及渐变带隙太阳电池
4．4．1 改进非晶硅电池性能的措施
4．4．2 叠层非晶硅太阳电池
4．4．3 渐变带隙纳米硅太阳电池
4．5 集成型非晶硅太阳电池
4．5．1 集成型非晶硅太阳电池的特点
4．5．2 集成型非晶硅太阳电池的结构
4．5．3 集成型非晶硅太阳电池的设计原则
4．5．4 集成型非晶硅太阳电池的工艺
4．6 薄膜太阳电池的发展机遇
第5章 太阳电池的制造
5．1 硅材料制备
5．1．1 四氯化硅法
5．1．2 三氯氢硅法
5．1．3 硅烷法
5．2 多晶硅的制备
5．3 单晶硅的制备
5．3．1 直拉单晶法
5．3．2 区熔法
5．3．3 磁拉法
5．4 片状硅（带硅）制备
5．5 晶体硅太阳电池制造
5．5．1 原材料切割
5．5．2 表面处理
5．5．3 制作绒面
5．5．4 扩散制结
5．5．5 去边（刻蚀）
5．5．6 去磷硅玻璃
5．5．7 制作减反射膜
5．5．8 制作电极
5．5．9 太阳电池性能测试
5．6 高效太阳电池工艺简介
5．6．1 单晶硅高效电池
5．6．2 多晶硅高效电池
5．7 太阳电池组件的封装
5．7．1 太阳电池组件封装材料
5．7．2 太阳电池组件封装工序
第6章 光伏系统部件
6．1 太阳电池方阵
6．1．1 太阳电池方阵的结构
6．1．2 太阳电池组件连接的原则
6．2 二极管
6．3 蓄电池
6．3．1 铅酸蓄电池
6．3．2 免维护铅酸蓄电池
6．3．3 胶体蓄电池
6．3．4 镍镉电池
6．3．5 镍氢电池
6．3．6 蓄电池的性能参数
6．4 控制器
6．5 逆变器
6．5．1 逆变器的分类
6．5．2 逆变器的技术性能
6．5．3 光伏并网逆变器
第7章 光伏系统的应用
7．1 光伏系统的类型
7．1．1 离网非户用系统
7．1．2 离网户用系统
7．1．3 分布式并网系统
7．1．4 集中式并网系统
7．1．5 混合系统
7．2 光伏组件的特殊应用
7．2．1 光伏与建筑一体化
7．2．2 光伏声屏障系统
7．3 空间光伏电站
第8章 光伏系统的设计
8．1 光伏系统容量的设计
8．1．1 优化设计的基本原则
8．1．2 技术条件
8．1．3 方阵倾角的选择
8．1．4 均衡性负载光伏系统设计
8．1．5 季节性负载光伏系统设计
8．1．6 特殊要求负载光伏系统设计
8．1．7 并网光伏系统的设计
8．2 光伏系统的机械结构设计
8．2．1 确定现场布置
8．2．2 设计方阵支架
8．2．3 设计安排配电房
8．3 电气设计
8．4 辅助设备选配
8．5 热环境设计
8．6 其他设计
第9章 光伏系统的安装、调试及维护
9．1 光伏系统的安装
9．1．1 太阳电池方阵的安装
9．1．2 控制器和逆变器等电气设备的安装
9．1．3 蓄电池组的安装
9．2 光伏系统的调试
9．2．1 调试前的准备工作
9．2．2 方阵调试
9．2．3 控制器调试
9．2．4 离网逆变器调试
9．2．5 并网逆变控制器调试
9．3 光伏系统的维护及管理
9．3．1 日常维护
9．3．2 定期检查
第10章 光伏发电的效益分析
10．1 光伏发电的能量偿还时间
10．1．1 概述
10．1．2 国外分析综述
10．1．3 相关参数的计算
10．2 光伏系统减少CO2排放量
10．2．1 发电排放的温室气体
10．2．2 CO2排放指数
10．2．3 光伏减排CO2潜力
10．3 增加就业岗位
附录光伏优化设计软件介绍
参考文献
……
序言 人类社会进入21世纪，正面临着化石燃料短缺和生态环境污染的严重局面。廉价的石油时代已经结束，逐步改变能源消费结构，大力发展可再生能源，走可持续发展的道路，已逐渐成为人们的共识。
太阳能光伏发电由于具有独特的优点，近年来正在飞速发展。太阳电池的产量平均年增长率在40%以上，已成为发展最迅速的高新技术产业之一，其应用规模和领域也在不断扩大，从原来只在偏远无电地区和特殊用电场合使用，发展到城市并网系统和大型光伏电站。尽管目前太阳能光伏发电在能源结构中的所占比例还微不足道，但是随着社会的发展和技术的进步，其份额将会逐步增加，可以预期，到21世纪末，太阳能发电将成为世界能源供应的主体，一个光辉灿烂的太阳能时代必将到来。
我国的光伏产业发展极不平衡，2007年太阳电池的产量已经超过日本和欧洲而居世界第一位，然而光伏应用市场的发展却非常缓慢，光伏累计安装量大约只占世界的1%，应用技术水平与国外相比还有相当大的差距。光伏产品与一般机电产品不同，必须根据负载的要求和当地的气象、地理条件来决定系统的配置，由于目前光伏发电成本较高，所以应进行优化设计，以达到可靠性和经济性的最佳结合，最大限度地发挥光伏电源的作用。然而，国内很多光伏工程和市场上光伏产品的设计、安装、使用很不合理，不少光伏系统根本不能长期稳定地运行，严重地影响了光伏发电的实际效果。
根据我们多年从事光伏发电技术研究的实践和体会，觉得有必要呼吁社会各界来重视光伏应用技术。太阳电池器件的效率要提高1%～2%非常困难，而在实际应用中，由于设计不当，导致光伏系统效率减少10%～20%的情况却屡见不鲜。因此，本书在全面介绍光伏发电基本知识的基础上，着重讨论有关光伏系统的应用技术，包括太阳辐照量的正确计算，光伏方阵最佳倾角的确定，配套部件的性能及选择，各类光伏系统的优化设计，以及各种光伏系统的实际应用等。希望本书能够对提高我国的光伏应用技术水平有所促进。
本书编写过程中，于化丛编写第4章，葛亮编写附录并承担了绘制全部图稿及全书的校核工作，汪乐、裴骏编写第5章部分内容，杨金焕编写其余章节，并负责全书统稿；赵建华博士审阅了第5章，并提出了宝贵的修改意见，曹仁贤审阅了第6章，并进行了重要的修改和补充；洪承恩、李毅、赵春江、贾国强等提供了很多有关的资料；中国可再生能源学会副理事长、光伏专业委员会主任赵玉文提供了宝贵意见，并欣然为本书做序，使本书得以顺利出版，在此一并致谢。同时，本书还参考了大量的著作和文献，无法全部列出，谨向有关作者致谢。
由于仓促集结成册，限于我们的学术水平和写作能力，加上掌握的资料有限，错误和遗漏在所难免，敬请读者批评指正。
文摘 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
随着世界人口的持续增长和经济的不断发展，对于能源供应的需求量日益增加，而在目前的能源消费结构中，主要还是依赖煤炭、石油和天然气等化石燃料。
全球一次能源消费量在1971—2002年的平均年增长率是2％，在2001—2004年为3.7％，其中2003—2004年为4.3％。增长率不断提高的主要原因是：亚太地区在2001—2004年的平均年增长率为8.6％，特别是中国，在2003—2004年，达到了15％。
美国能源部能源信息管理综合分析及预测办公室（EIA）于2007年5月发表的“2007能源形势”（Energy outlook 2007）（DOE／EIA—0484（2007））估计，世界能源消费量从2004年到2030年预计将增加57％。在燃料中，石油一直占有最大份额，2004年占38％，到2030年将降低为34％。煤炭是消费量增长最快的燃料，在世界能源份额中从2003年的25％，只经过一年，2004年就提高到26％，预计2030年将增加到28％。在这期间，发电用煤将占世界煤耗量的2／3。世界工业用煤增长量中，中国将大约占78％。表1—1为1990——2030年世界各种燃料能源消费量的统计和预测。
