分布式光伏发电系统的设计

这是一本实用的技术书籍，不仅能够传递知识，还可以赋能实践。作者在编写过程中坚持 “理论够用、突出实用” 的原则，摒弃晦涩难懂的纯理论阐述，注重引入行业内的典型案例与成熟经验，力求让每一个技术点都能对应实际工作中的具体场景。无论是刚接触光伏行业的新人，还是有一定经验的工程技术人员，都能从书中找到符合自身需求的内容。新人可通过本书夯实基础、快速入门，从业者可借助本书解决技术难题、提升专业能力。

本书系统地介绍了光伏发电系统的分类、体系结构与设备构成，以及基本工作原理，重点介绍了设计原则及设计流程、太阳辐射量的换算方法、计算负荷的求解、影响光伏发电系统发电量的因素，以及容量设计、发电量估算、配置选型、电气设计及安装施工方法，力图向读者提供光伏发电系统的基础知识、设计方法及发展前景，并为实现“双碳”目标提供坚实的技术支撑。

本书可作为高等院校新能源或电气工程相关专业师生的参考用书，也可供从事光伏发电系统设计、施工，以及光伏设备选型与运维等工作的工程技术人员学习及参考。

朴政国，男，北方工业大学副教授，自2003年韩国留学开始至今一直从事光伏发电系统的设计与分析，以及电力电子技术在光伏逆变器、模拟器、直流电源等绿色能源中的应用研究，了解相关技术水平发展现状及研究方向。在教育教学中，能认真学习领会课改精神，努力探索教育教学规律，改进教育教学方法，提高教育教学质量。

前言

第1章光伏发电系统现状1

1.1国际光伏发电系统现状1

1.2国内光伏发电系统现状2

1.2.1光伏产业发展现状2

1.2.2分布式光伏发电系统现状4

1.2.3分布式光伏发电系统投资成本现状6

1.3国内光伏政策演变8

1.3.1光伏产业规划及引导政策8

1.3.2光伏产业财政补贴及价格政策10

习题13

第2章光伏发电系统14

2.1光伏发电系统的分类14

2.1.1离网型光伏发电系统15

2.1.2并网型光伏发电系统16

2.1.3光伏与建筑的结合18

2.1.4光伏发电系统的采光方式19

2.1.5聚光型光伏发电系统20

2.2光伏发电系统的体系结构23

2.2.1集中式结构24

2.2.2串型结构24

2.2.3多支路结构25

2.2.4模块式结构25

2.3光伏组件26

2.3.1光伏电池工作原理26

2.3.2光伏电池输出特性29

2.3.3光伏电池转换效率30

2.3.4光伏电池的串并联31

2.3.5晶硅光伏组件33

2.4光伏并网逆变器36

2.4.1光伏并网逆变器的电路拓扑36

2.4.2光伏逆变器的功能41

2.5其他设备42

2.5.1蓄电池及充放电控制器43

2.5.2汇流箱44

2.5.3直流配电柜46

2.5.4交流配电柜47

2.5.5升压变压器47

习题48

第3章光伏发电系统设计流程49

3.1光伏发电系统设计标准49

3.1.1国家标准49

3.1.2行业标准50

3.2光伏发电系统的设计原则52

3.3光伏发电系统的设计流程52

3.4影响光伏发电系统发电量的因素56

习题58

第4章太阳辐射量59

4.1太阳59

4.2日地天文关系60

4.2.1地球的自转与公转60

4.2.2天球与天球坐标系61

4.2.3太阳时62

4.2.4太阳位置63

4.2.5日出日落时间64

4.2.6倾斜面日出日落时间65

4.3太阳辐射66

4.3.1太阳辐射光谱67

4.3.2太阳表面辐射强度68

4.3.3太阳常数69

4.3.4地表太阳辐射强度70

4.3.5任意平面太阳辐射强度72

4.4太阳辐射量计算及分析72

4.4.1倾斜面辐射量计算72

4.4.2倾角的影响76

4.5太阳能资源分布78

4.5.1世界太阳能资源分布78

4.5.2中国太阳能资源分布79

习题81

第5章负荷分析82

5.1供配电系统82

5.1.1电力系统的基本概念82

5.1.2供配电系统的组成84

5.1.3建筑供配电86

5.2负荷计算87

5.2.1负荷分级87

5.2.2负荷级别与供电的要求89

5.2.3负荷分布特点89

5.2.4负荷曲线92

5.2.5负荷计算95

5.2.6求计算负荷的基本方法99

5.2.7单相负荷计算105

习题108

第6章光伏发电系统的容量设计109

6.1离网光伏发电系统的容量设计109

6.1.1方阵倾角设计109

6.1.2光伏容量设计111

6.1.3蓄电池容量设计112

6.2并网光伏发电系统的容量设计114

6.2.1方阵倾角设计114

6.2.2光伏容量设计114

6.3光伏系统的发电量估算115

6.3.1发电量估算115

6.3.2效率分析116

6.4案例计算118

习题119

第7章光伏阵列设计120

7.1光伏组件及逆变器选型120

7.1.1光伏组件选型120

7.1.2光伏逆变器选型120

7.2光伏方阵及阵列结构设计122

7.2.1光伏组件串并联数计算122

7.2.2光伏方阵设计123

7.3支架设计125

7.3.1支架设计要点125

7.3.2太阳电池方阵抗风能力设计126

7.3.3支架基础设计128

习题129

第8章光伏发电系统的电气设计130

8.1电气系统设计及设备选型130

8.1.1电气系统设计要求130

8.1.2供配电系统的接地形式131

8.1.3辅助设备选型134

8.2导线选择137

8.2.1导线和电缆型号的选择原则137

8.2.2导线截面积选择的条件139

8.2.3导线截面积的选择与校验139

8.2.4直流供电回路导线的截面积计算145

8.3防雷设计147

8.3.1雷电147

8.3.2雷击的危害148

8.3.3防雷措施149

8.3.4接闪器的保护范围152

8.3.5光伏发电系统的防雷保护设计154

习题155

第9章建筑光伏设计156

9.1建筑光伏的设计规范及要求156

9.2建筑光伏发电系统的设计158

9.2.1设计要点158

9.2.2建筑光伏的应用方式158

9.2.3光伏组件的阴影和通风158

9.2.4光伏组件的选型159

9.3建筑光伏发电系统的安全设计163

9.3.1建筑光伏的安全要求163

9.3.2建筑光伏结构的安全设计164

习题164

第10章光伏发电系统的安装施工165

10.1安装施工165

10.1.1支架基础施工165

10.1.2安装支架166

10.1.3光伏组件安装167

10.1.4电气设备安装169

10.2系统检测176

10.2.1光伏发电系统的检查176

10.2.2光伏发电系统的测试179

习题181

附录182

附录A需要系数表182

附录B利用系数表188

附录C二项式系数表189

附录D导线截面积表190

附录E导线阻抗表196