一本光伏設計指導書
新能源及高效節能應用技術叢書
光伏發電繫統的設計方法
數十種應用實例，可邊學邊實踐
電工學基本概念及施工技巧

本書繫統地介紹了太陽能光伏發電繫統的類型及各組成部分的工作原理、性能參數以及設計選用方法。重點介紹了太陽能光伏發電繫統的容量設計、並網接入設計、繫統整體配置、設備部件選型及設計、安裝施工、檢測調試、運行維護、故障排除等；還介紹了光伏發電繫統的設計應用實例、光伏發電新技術應用等方面的內容，並提供了具體的設計、施工實例和部分實用資料。 本書內容翔實、圖文並茂、通俗易懂，具有較高的實用性，適合從事太陽能光伏發電繫統設計、施工、維護及應用方面的工程技術人員以及太陽能光伏發電設備、部件生產方面的相關人員閱讀，也可供大專院校相關專業的師生學習參考，還可供對太陽能光伏發電感興趣的各界人士閱讀。

李鐘實，中國電子學會會員，山西呂梁市光能產業協會副理事長，人民郵電出版社作者，有40多年的業餘無線電和電子技術愛好者經歷，從事光伏行業12年。著有10餘部電子技術、家電維修和光伏發電方面的專業著作，在國內電子技術雜志發表文章60多篇。曾被太原市總工會授予太原市職工“六學標兵”稱號。 在從事光伏發電行業的十幾年中，注重理論聯繫實際，努力做光伏發電知識的普及工作，曾先後編著出版《太陽能光伏發電繫統設計施工與維護》、《太陽能光伏組件生產制造工程技術》、《太陽能光伏發電繫統設計施工與應用》和《分布式光伏電站設計施工與應用》等多本光伏發電技術圖書。翻譯出版《家用太陽能繫統設計、應用與施工》。 從業期間主持開發的“太陽能移動電源”、“太陽能中空玻璃幕牆電池組件”、“LED格柵燈”、“太陽能自動采光燈”、“增加自用電量減少電網衝擊的光伏並網發電自動切換裝置”、“光伏兩用抽水裝置”等裝置已獲得實用新型專利。並做為項目負責人，先後兩次承擔實施山西省科技攻關項目。

第 1章 太陽能光伏發電繫統概述 1
1.1　太陽能光伏發電概述　1
1.1.1　太陽能光伏發電簡介　1
1.1.2　太陽能光伏發電的優點　1
1.1.3　太陽能光伏發電的缺點　3
1.1.4　太陽能光伏發電的應用　4
1.2　太陽能光伏發電繫統的構成、
工作原理與分類　6
1.2.1　太陽能光伏發電繫統的
　構成　6
1.2.2　太陽能光伏發電繫統的工作
　原理　8
1.2.3　太陽能光伏發電繫統的
　分類　10
1.3　離網（獨立）光伏發電繫統　11
1.3.1　無蓄電池的直流光伏發電
　繫統　12
1.3.2　有蓄電池的直流光伏發電
　繫統　12
1.3.3　交流及交、直流混合光伏發
　電繫統　12
1.3.4　市電互補型光伏發電繫統　13
1.3.5　能自動切換的光伏發電
　繫統　13
1.3.6　風光互補及風光柴互補型發
　電繫統　14
1.4　並網光伏發電繫統　14
1.4.1　有逆流並網光伏發電繫統　15
1.4.2　無逆流並網光伏發電繫統　16
1.4.3　有儲能裝置的並網光伏發電
　繫統　16
1.4.4　大型並網光伏發電繫統　17
1.4.5　分布式智能電網光伏發電
　繫統　17

第　2章 電池組件與光伏方陣　19
2.1　電池組件的基本要求與分類　19
2.1.1　電池組件的基本要求　19
2.1.2　電池組件的分類　20
2.2　晶體硅電池組件的構成與工作
原理　20
2.2.1　普通型電池組件　20
2.2.2　建材型（BIPV）電池組件　22
2.2.3　新型電池組件　25
2.3　電池組件的制造　27
2.3.1　電池組件的主要原材料及
　部件　27
2.3.2　電池組件生產流程和工序　41
2.3.3　電池組件的性能參數　43
2.3.4　電池組件的技術要求和檢驗
　測試　45
2.3.5　電池組件的選型　47
2.4　光伏方陣　48
2.4.1　光伏方陣的組成　48
2.4.2　光伏方陣組合的計算　51

第3章　太陽能光伏控制器和逆變器　52
3.1　太陽能光伏控制器　52
3.1.1　光伏控制器的分類及電路
　原理　52
3.1.2　光伏控制器的主要性能
　特點　62
3.1.3　光伏控制器的主要技術
　參數　64
3.1.4　光伏控制器的檢驗測試　66
3.1.5　光伏控制器的配置選型　69
3.2　太陽能光伏逆變器　70
3.2.1　逆變器的分類　71
3.2.2　逆變器的電路結構及主要
　元器件　71
3.2.3　離網型逆變器的電路原理　74
3.2.4　並網型逆變器的電路原理　79
3.3　光伏逆變器的性能特點與技術
參數　83
3.3.1　光伏逆變器的主要性能
　特點　83
3.3.2　光伏逆變器的主要技術
　參數　84
3.4　光伏逆變器的選型　87
3.4.1　離網光伏逆變器的選型　87
3.4.2　並網光伏逆變器的選型與
　應用　88
3.4.3　並網光伏逆變器選型案例　94
3.4.4　並網光伏逆變器發展趨勢　96

第4章　太陽能光伏發電儲能電池及
器件　98
4.1　鉛酸蓄電池　98
4.1.1　鉛酸蓄電池的分類、結構與
　原理　98
4.1.2　鉛酸蓄電池的基本概念與
　技術術語　101
4.1.3　鉛酸蓄電池的型號識別　104
4.1.4　其他類型鉛酸蓄電池　105
4.1.5　鉛酸蓄電池的安裝使用
　要點　107
4.1.6　鉛酸蓄電池的外觀及質量
　檢驗　109
4.2　其他儲能電池及器件　111
4.2.1　鋰離子和磷酸鐵鋰蓄電池　111
4.2.2　鎳氫電池　115
4.2.3　**電容器　116
4.2.4　液流電池與鈉硫電池　120
4.2.5　蓄電池的選型　121

第5章　太陽能光伏發電配電、升壓與
監測裝置　123
5.1　直流彙流箱與直流配電櫃　123
5.1.1　直流彙流箱　123
5.1.2　直流配電櫃　124
5.1.3　直流彙流箱和直流配電櫃的
　選型　125
5.1.4　直流彙流箱的設計　126
5.2　交流彙流箱、配電櫃與並網配
電箱　129
5.2.1　交流彙流箱　129
5.2.2　交流配電櫃　130
5.2.3　交流配電櫃的設計　131
5.2.4　並網配電箱　133
5.3　升壓變壓器與箱式變電站　135
5.3.1　升壓變壓器　135
5.3.2　高壓配電繫統與箱式變
　電站　137
5.3.3　配電室的結構設計　138
5.3.4　並網變壓器的容量確定　138
5.4　光伏線纜　139
5.4.1　光伏線纜的使用分類及電氣
　連接要點　139
5.4.2　光伏線纜和連接器的
　選型　139
5.5　光伏發電繫統的監測裝置　144

第6章　光伏繫統基礎、支架與防雷
接地　147
6.1　光伏方陣基礎　147
6.1.1　方陣基礎類型　147
6.1.2　方陣基礎相關設計　149
6.2　光伏支架　152
6.2.1　光伏支架分類　152
6.2.2　光伏支架的選型　158
6.2.3　光伏支架的設計　161
6.3　光伏發電的防雷接地繫統　166
6.3.1　雷電對光伏發電繫統的
　危害　166
6.3.2　防雷接地繫統的設計　167

第7章　離網光伏發電繫統容量設計　175
7.1　繫統的設計原則、步驟和內容　176
7.1.1　繫統設計原則　176
7.1.2　繫統設計的步驟和內容　176
7.2　與設計相關的因素和技術條件　177
7.2.1　繫統用電負載的特性　177
7.2.2　當地的太陽能輻射資源及
　氣像地理條件　177
7.2.3　有關太陽能輻射能量的
　換算　181
7.2.4　發電繫統的安裝場所和
　方式　181
7.3　離網繫統的容量設計與計算　183
7.3.1　設計的基本思路　183
7.3.2　電池組件及方陣的容量
　設計　184
7.3.3　蓄電池和蓄電池組的容量
　設計　186
7.4　其他幾種計算公式和設計
方法　189
7.4.1　以峰值日照時數為依據的
　簡易計算方法　189
7.4.2　以年輻射總量為依據的計算
　方法　190
7.4.3　以年輻射總量和斜面修正繫
　數為依據的計算方法　191
7.4.4　以峰值日照時數為依據的
　多路負載計算方法　192
7.4.5　以峰值日照時數和兩段
　陰雨天間隔天數為依據的
　計算方法　193
7.4.6　太陽能道路燈的容量設計與
　計算　195
7.4.7　離網光伏發電繫統相關設計
　速查表　197
第8章　並網光伏發電繫統的容量計算
及並網接入設計　199
8.1　並網繫統的容量設計與發電量
計算　199
8.1.1　電池組件的串並聯匹配　199
8.1.2　光伏繫統發電量的計算　203
8.1.3　光伏繫統的組件容量超配
　設計　205
8.2　並網繫統的電網接入設計　208
8.2.1　並網要求及接入方式　208
8.2.2　典型接入方案　209
8.2.3　並網計量電表的接入　211
8.3　並網光伏發電繫統配置設計
實例　215
8.3.1　100kW並網光伏發電繫統
　設計方案　215
8.3.2　大型屋頂並網光伏發電繫統
　設計要點　218
8.3.3　光伏發電繫統設計相關
　資料　220

第9章　太陽能光伏發電繫統的安裝
施工與檢測調試　221
9.1　太陽能光伏發電繫統的安裝
施工　221
9.1.1　電池組件及方陣的安裝
　施工　222
9.1.2　光伏控制器和逆變器等電氣
　設備的安裝　226
9.1.3　防雷與接地繫統的安裝
　施工　227
9.1.4　蓄電池組的安裝　229
9.1.5　線纜的敷設與連接　232
9.1.6　太陽能道路燈的安裝施工　233
9.2　太陽能光伏發電繫統的檢查
測試與工程驗收　236
9.2.1　光伏發電繫統的檢查　236
9.2.2　光伏發電繫統的測試　237
9.2.3　光伏發電繫統的工程驗收　240
9.3　太陽能光伏發電繫統的調試
運行　243
9.3.1　太陽能光伏發電繫統並網
　調試　243
9.3.2　並網試運行中各繫統的
　檢查　244
9.4　太陽能光伏發電繫統施工
案例　245
9.4.1　屋頂基礎制作工程　245
9.4.2　支架結構制作工程　248
9.4.3　電池組件安裝工程　250
9.4.4　直流側電氣工程　250
9.4.5　配電室電氣工程　254
9.5　太陽能光伏發電繫統的安全
施工　256
9.5.1　施工現場常見安全危害及
　防護　256
9.5.2　施工現場安全作業
　指導　258

第　10章 太陽能光伏發電繫統的
　運行維護與故障排除　260
10.1　光伏發電繫統的運行維護　260
10.1.1　光伏發電繫統運行維護的
　基本要求　260
10.1.2　光伏發電繫統的日常檢查和
　定期維護　261
10.1.3　電池組件及光伏方陣的檢查
　維護　263
10.1.4　蓄電池（組）的檢查
　維護　265
10.1.5　光伏控制器和逆變器的
　檢查維護　267
10.1.6　直流彙流箱、配電櫃及輸
　電線路的檢查維護　268
10.1.7　防雷接地繫統的檢查
　維護　268
10.1.8　監控檢測與數據通信繫統的
　檢查　268
10.2　太陽能光伏發電繫統的故障
　排除　269
10.2.1　電池組件與方陣常見
　故障　269
10.2.2　蓄電池常見故障及解決
　方法　270
10.2.3　光伏控制器常見故障　271
10.2.4　光伏逆變器常見故障　272
10.2.5　直流彙流箱常見故障　274
10.2.6　太陽能燈具常見故障及
　解決方法　274
10.2.7　太陽能用戶繫統（移動電源）
　常見故障及解決方法　275

第　11章 太陽能光伏發電繫統設計
　應用實例　276
11.1　戶用光伏發電繫統的設計與
　應用　276
11.1.1　10W家用太陽能照明
　繫統　276
11.1.2　100W家用太陽能光伏供電
　繫統　278
11.1.3　家用太陽能光伏供電繫統
　配置實例　280
11.1.4　家用太陽能光伏發電繫統
　典型配置　283
11.2　太陽能繫列燈具的設計與
　應用　285
11.2.1　太陽能草坪燈　286
11.2.2　太陽能庭院燈　286
11.2.3　太陽能道路燈　287
11.2.4　太陽能交通信號燈　288
11.2.5　太陽能樓宇照明繫統　289
11.3　太陽能離網光伏發電繫統
　設計與應用　290
11.3.1　公園科普櫥窗太陽能光伏
　供電方案　290
11.3.2　某大廈采光廊架光伏發電
　繫統設計與應用　291
11.4　太陽能並網發電繫統的設計與
　應用　293
11.4.1　3kW和5kW家庭屋頂光伏
　電站典型設計　293
11..2　辦公區10kW太陽能並網
　發電繫統設計與應用　296
11.4.3　10kW農村住宅屋頂光伏電站
　設計與應用　297
11.4.4　84kW光伏車棚發電繫統設計
　與應用　302
11.4.5　100kW商業屋頂光伏發電
　繫統設計與應用　305
11.4.6　萬科中心並網光伏發電繫統
　設計與應用　309
11.4.7　3.2MW荒山坡光伏扶貧電站
　設計與應用　313

第　12章 太陽能光伏發電新技術的
　應用　318
12.1　聚光光伏（CPV）發電繫統的
　應用　318
12.2　分布式光伏發電與微電網技術
　應用　321
12.3　光伏建築一體化發電繫統的
　應用　327
12.4　儲能技術在並網光伏發電繫統
　中的應用　331
12.5　太陽能光伏電站的智能化技術
　應用　339

附錄1　太陽能及光伏發電詞語
解釋　343
附錄2　光伏發電常用晶體硅電池
組件技術參數　349
附錄3　光伏發電繫統常用蓄能電池及
器件的規格尺寸與技術參數　352
附錄4　氣像風力等級表　361
附錄5　全國各城市並網光伏電站*佳
安裝傾角和發電量速查表　362
參考文獻　372