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第1章　绪论1

1.1　全球能源消费现状1

1.2　人类的二氧化碳排放2

1.3 二氧化碳导致的全球变暖4

1.4　二氧化碳减排监测7

1.5　传统能源与可再生能源7

1.6　能源转换原则10

1.7　本书采用的分析方法11

1.7.1　生产方法11

1.7.2　发电能力11

1.7.3　能量平衡11

1.7.4　系统优化12

第2章　光伏转换13

2.1 发展简史13

2.2　光伏效应14

2.3　光伏发电装置19

2.3.1　电气特性20

2.3.1.1　等效电路21

2.3.1.2　旁路二极管22

2.3.1.3　电力终端23

2.3.1.4　并联连接23

2.3.2　机械特性24

2.3.2.1　层压结构24

2.3.2.2　装配24

2.3.2.3　安装固定25

2.4　光伏发电装置运行特性26

2.5　光伏模块的安装26

2.6　光伏发电系统的发展方向28

2.7　光伏发电的研究资助30

2.8　光伏发电的市场开发31

第3章　逆变器35

3.1 独立光伏发电系统35

3.2　并网型逆变器35

3.3　逆变器类型38

3.3.1　他励逆变器38

3.3.2　自励逆变器38

3.3.3　脉宽调制（PWM）型逆变器39

3.4　并网39

3.4.1　电网电压等级39

3.4.2　并网参数限制40

3.4.3　远距离输电40

第4章　储能装置42

4.1　硫化铅酸电池组42

4.1.1　基本原理43

4.1.2　放气43

4.1.3　相对密度值43

4.1.4　运行温度43

4.1.5 自放电44

4.1.6　深度放电44

4.1.7　极板硫化46

4.1.8　铅酸电池类型46

4.1.8.1　车用电池46

4.1.8.2　工业用电池47

4.1.8.3　太阳电池47

4.1.8.4 工业用电池变种47

4.1.8.5　免维护电池47

4.2　其他类型电池48

4.2.1　镍镉电池48

4.2.2　镍氢电池48

4.2.3　锂电池48

4.2.4　铁镍电池49

4.2.5 电池性能比较49

4.3　燃料电池50

4.3.1　基本原理50

4.3.2　燃料电池种类50

4.3.2.1　磷酸型燃料电池50

4.3.2.2　质子交换膜燃料电池51

4.3.2.3　熔融碳酸盐燃料电池51

4.3.2.4　固体氧化物燃料电池51

4.3.2.5　碱性燃料电池51

4.3.2.6　其他燃料电池51

4.3.2.7　再生氢氧型燃料电池51

第5章　热带地区的光伏发电系统52

5.1　前期准备事项52

5.1.1　计划外的特殊考虑52

5.1.1.1　负荷需求选择52

5.1.1.2　工程进度与时间限制52

5.1.2　财政支持53

5.1.3　进口53

5.1.4　语言障碍53

5.1.4.1　与官方沟通53

5.1.4.2　现场安装54

5.2　技术问题54

5.2.1　安装54

5.2.1.1　光伏发电模块固定54

5.2.1.2　光伏发电系统接线54

5.2.1.3　防盗54

5.2.1.4　安全事项54

5.2.2　光伏发电非最大功率点运行54

5.2.3　储能55

5.2.3.1　电池类型55

5.2.3.2　额定电压级别55

5.2.4　功率调节设备55

5.2.4.1　开关器件55

5.2.4.2　通风56

5.2.4.3　充电控制器56

5.3　运行维护56

5.3.1　器件污损与老化56

5.3.2　运行监测56

5.3.3　其他建议56

5.4　在热带地区建设光伏发电系统小结57

第6章　建设光伏发电站的能量消耗58

6.1 序言59

6.1.1　模型差异59

6.1.2　等效一次能耗59

6.2　生产原料的准备59

6.2.1　矿产开发59

6.2.2　提炼60

6.2.3　运输60

6.2.4　生产准备61

6.2.5　建筑施工62

6.3　生产过程中的直接能耗63

6.4　光伏电池的生产63

6.4.1 冶金级硅的生产（MG-Si）63

6.4.2　冶金级硅到半导体级多晶硅63

6.4.3　单晶硅的生产64

6.4.4　半导体级硅到多晶硅的生产64

6.4.5　硅晶片（单晶体与多晶体）的生产65

6.4.6　单晶硅片到单晶硅光伏电池66

6.4.7　多晶硅片到多晶硅光伏电池67

6.4.8　非晶光伏电池的生产68

6.4.9　其他半导体材料光伏电池的生产68

6.5　光伏发电模块的生产69

6.5.1　层压处理70

6.5.1.1　集成式层压机71

6.5.1.2　通过式层压机72

6.5.2　包覆式光伏模块的生产73

6.5.3　层压式光伏模块的生产73

6.5.4　输出功率调节74

6.5.5　支撑结构75

6.6　安装和运行76

6.6.1　交通运输76

6.6.2　安装76

6.6.3　调试76

6.7　运行开支76

6.7.1　清理费用77

6.7.2　维护费用77

6.7.3　征地费用77

6.8　分解费用77

6.8.1　分解77

6.8.2　运输78

第7章　光伏发电79

7.1 电池入射日照强度模型79

7.1.1　太阳对地位置79

7.1.2　太阳光穿过地球大气层的传播路径81

7.1.2.1　太阳常数81

7.1.2.2　地表日照强度82

7.1.2.3　直接辐射84

7.1.2.4　散射辐射84

7.1.2.5　反射率86

7.1.2.6　欧洲中部的年辐射分布87

7.1.3　光伏发电模块的光学模型87

7.1.3.1　表层光学接口88

7.1.3.2　模板的透光度91

7.1.3.3　内部传播和反射93

7.1.3.4　双层模板的透光度93

7.1.3.5　三层模板的透光度95

7.1.3.6　多层模板的透光度96

7.1.3.7　仿真结果96

7.2　实际电池运行温度模型99

7.2.1　热流输入99

7.2.1.1　来自天空和大地辐射的热输入100

7.2.1.2　外界气温的热输入100

7.2.1.3　太阳辐射的热输入101

7.2.2　模块内部的热量传递101

7.2.2.1　温度模型的空间设计102

7.2.2.2　模块内部静态热流102

7.2.2.3　模块内部非稳态热流103

7.2.3　热损耗104

7.2.3.1　与天空和大地发生的辐射散热104

7.2.3.2　大气温度的决定因素106

7.2.3.3　自然对流散热107

7.2.3.4　强制对流散热109

7.2.3.5 自然和强制对流的总散热110

7.2.4　模型计算110

7.2.5　热力建模的验证112

7.3　电气部分建模113

7.3.1　电流113

7.3.2　其他电气参数114

7.4　光伏发电并网114

7.4.1　逆变器建模114

7.4.2　设计光伏发电站的限制因素115

7.5　系统规划116

7.6　光伏发电系统的发电量举例117

第8章　循环再利用带来的能量输入118

8.1　物质成分分解118

8.2　再生能量输入119

第9章　全局能量平衡121

9.1　能量转换损耗121

9.2　能量平衡模型121

9.3　输入-输出分析122

9.4　进程链分析123

9.5　光伏发电对二氧化碳减排的效果124

9.5.1　单位排放平衡125

9.5.2　德国光伏发电在二氧化碳减排中的作用126

9.5.3　安装地点的变化127

第10章　系统优化131

10.1　光伏电池入射光照强度的提高131

10.1.1　太阳追踪法131

10.1.2　减少光反射法132

10.1.2.1　光伏发电模块的表面构建132

10.1.2.2　选择性构建132

10.1.2.3　改进模块表层的折射系数匹配度135

10.1.2.4　加抗反射涂层135

10.2　减少安装费用135

10.3　替换建筑材料137

10.3.1　太阳能屋瓦137

10.3.2　太阳能阳面墙137

10.4　光伏发电模块的热特性改进140

10.4.1　热带条件下实际运行的电池温度140

10.4.2　光伏电池模块降温初探140

10.4.3　光伏电池模块散热方案的改进142

10.4.4　试验测试143

10.4.5　TEPVIS在非洲的建造、运行和测量144

10.4.6　集成型家用光伏发电系统（I-SHS）145

10.4.6.1　系统合成145

10.4.6.2　系统成本平衡150

10.4.6.3　I-SHS的优点150

10.4.6.4　发展前景150

第11章　结论151

附录153

附录1　符号和缩写的列表153

附录2　数据表格161

参考文献183