《太陽能光伏發電技術》

《太陽能光伏發電技術》

本書是《可再生能源叢書》中的一本,系統介紹了太陽能光電利用方面的基礎知識,包括太陽電池和太陽電池組件的原理、結構及生產工藝,並論述各種光伏系統的基本工作原理和設計方法,對光伏系統的主要部件,如蓄電池、控制電路的基本原理和光伏系統運行方式等進行了詳細的描述,同時結合套用實例討論了光伏發電系統的實用技術的現狀和發展,最後展望了太陽能光伏發電的套用前景。

基本信息

編輯推薦

內容豐富,圖文並茂,深入淺出,學術性與實用性並舉,可供研究機構和高等院校的可再生能源相關學科的教師及學生參考,也可作為太陽能光電企業管理和技術人員以及太陽能光伏發電技術愛好者的參考用書。
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內容簡介

 
本書內容豐富,圖文並茂,深入淺出,學術性與實用性並舉,可供研究機構和高等院校的可再生能源相關學科的教師及學生參考,也可作為太陽能光電企業管理和技術人員以及太陽能光伏發電技術愛好者的參考用書。

媒體評論

前言
如果從發現光伏現象算起,太陽電池已經經歷了160多年的發展歷史。早在1839年法國人就發現了光伏現象,但在38年後才研製出第一片硒太陽電池,因當時的光電轉換效率太低(1%),硒太陽電池作為發電器件沒有得到推廣套用。直到1954年美國貝爾實驗室的3位科學家才成功製備了具有實用價值的單晶矽太陽電池。當時矽太陽電池的轉換效率只有45%,幾年後提高到10%左右。由於價格昂貴,矽太陽電池開始僅用於地球衛星、空間站等太空飛行器的供電。1973年由於世界石油危機,太陽能作為潔淨、可再生能源得到世界各國高度重視,太陽電池材料與生產工藝得到很大發展。除了單晶矽電池外,多晶澆鑄矽電池得到迅速發展。此外,以非晶矽、碲化鎘和銅銦硒為代表的薄膜太陽電池也相繼進入市場。從1995年以後,太陽電池以30%的年增長幅度高速發展。至2004年底,世界太陽電池總產量超過1200MW。與此同時,太陽電池售價也大幅度下降,已從20世紀50年代的1785美元/W,降低到現在的2~3美元/W。
由於矽材料資源極其豐富且生產工藝相當成熟,晶體矽太陽電池在未來10年內將繼續占銷售和套用的主導市場。專家預計,到21世紀中葉,太陽能發電將在整個能源結構中占20%~50%。在全球範圍光伏併網發電系統將在地面得到大規模推廣套用。太空光伏電站也有望在不久的將來實現。
太陽電池的發展,仍將向高效、低價方向發展。為此,太陽電池薄膜化是最有發展潛力的發展方向和研究課題。
在光伏發電的研究方面,人們將不斷發現新原理、新材料、新工藝。薄膜太陽電池甚至有機材料太陽電池將逐步進入市場,使太陽電池家族更加豐富多彩和充滿活力。
目前,歐洲、美國、日本大規模推廣光伏併網發電的“屋頂計畫”,一方面以逐步取代終將枯竭的常規化石能源;另一方面避免人類的生存環境繼續惡化。
為推動西部大開發,我國正在進行西部太陽能發電工程,以改善西部生存條件和投資環境,促進西部經濟發展。
我國政府已經在推動太陽能光伏發電發展方面採取了一系列措施。
西藏阿里地區的專項光伏工程
2000年國家投資6000萬元人民幣啟動該項目,在阿里地區安裝太陽電池總計約600kW的光伏電站,為當地居民提供電力。項目已經完成。
GEF項目
我國政府與世界銀行共同投資推動中國可再生能源市場,主要是光伏和風力發電,計畫用5年時間安裝10MW光伏系統,以解決無電地區居民生活用電問題。
“光明工程”項目
由國家發展與改革委員會牽頭,籌集100億元,用10年時間(到2010年)用風電、光電和其他可再生能源技術解決2300萬戶無電地區居民的生活、邊防哨所、微波通訊、公路道班、石油管道和鐵路信號等用電問題。預計2005年光伏系統裝機總量達到105MW,2010年達到300MW。這是到目前為止國家組織的最大可再生能源推廣項目,也得到了日本、德國、荷蘭、美國等及一些國際組織和大企業的支持。
西部7省無電鄉通電工程
2002年,中央政府和地方省政府共同投資18億元人民幣,在西部7省無電地區鄉政府所在鎮安裝光伏電站,規模一般在20~80kW,總計約15MW,要求項目在一年內完成。
2003年,將實施與以上規模類似的項目,在西部無電村安裝光伏電站,以解決這些地區絕大部分居民的生活用電問題。
近年來,我國在光伏研究和產業方面加快了發展,2004年太陽電池的產量首次超過了印度。2005年將是我國可再生能源發展史上具有重大影響的一年,2005年2月28日第十屆全國人民代表大會常務委員會第十四次會議通過《中華人民共和國可再生能源法》,並將於2006年1月1日正式實施,這將極大地促進我國包括太陽能在內的可再生能源的發展。
鑒於國內太陽能光伏產業的發展,我們感到很有必要編寫一本比較系統全面介紹光伏發電基本理論和實用技術的參考書。在與深圳能聯電子公司總經理曾祖勤先生聯合指導研究生時,我們多次就出書問題進行商談。我與曾祖勤先生對全書的內容進行了策劃,並組織了以我的研究生為主的編寫小組,主要根據我們一些年從事太陽能光伏研究的實踐和經驗,特別是結合廣東以至國內的光伏發展實際需要,參考許多相關資料,歷時2年之久,經過多次修改才完成書稿。參加編寫的主要是我實驗室的同事,多數為我的研究生。先後參加本書編寫的人員主要有沈輝、曾祖勤、鄧幼俊、劉仁生舒傑、鄧濤、林偉、張臻,此外班群、劉勇、陶龍忠、夏建漢等也參與編寫了個別章節的內容。華南理工大學李光吉教授和中山大學沈玉樑教授分別審閱了第3章“太陽電池組件”和第5章“電力電子與控制”,並作了一定的補充和修改。由於時間和水平有限,書稿仍有較多的不盡如人意的地方,等有機會再版時修改。我們深深感到在我國發展太陽能光伏發電的重要性,也為從事這一行而感到自豪,相信通過不斷的努力,我國一定會在不久的將來,在光伏發電研究和產業方面走在世界發展的先進行列之中。
太陽能是潔淨、可再生能源,是傳統化石能源的最為重要的替代能源之一。隨著社會的發展,人類將更加自覺、主動和高效利用過去、今天和將來的生命之源、能量之源、希望之源——太陽能。
沈輝
2005年5月於廣州中山大學
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目錄

1太陽輻射簡述
1.1太陽簡介
1.2太陽與地球的位置關係
1.3地球繞太陽的運行規律
1.4計算太陽高度角、方位角、日照時間
1.4.1庫珀方程
1.4.2太陽角的計算
1.5太陽常數和太陽光譜
1.5.1太陽常數
1.5.2太陽光譜
1.6地面太陽輻射的理論估算
1.6.1大氣質量
1.6.2大氣透明度的引入
1.6.3垂直於太陽光線的地表上的直接輻射強度
1.6.4水平面上的直接太陽輻射
1.7工程中常用的計算太陽輻射的方法

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