太阳能光伏并网发电及其逆变控制（第2版） 下载 mobi epub pdf 电子书 2024

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编辑推荐

适读人群 ：从事光伏并网发电技术以及并网逆变器技术相关研究与应用的工程技术人员及高校学生
第壹版重印8次，作者，所合作的阳光股份近年蝉联出口，世界首位。影响广泛。

内容简介

本书是编者在长期从事太阳能光伏发电及并网逆变技术研究与产业化基础上，通过学习和研究大量国内外相关参考文献编写而成的，是对相关本科教材的深入与完善。本书以“太阳能光伏发电技术”以及“电力电子技术”理论为基础，从光伏并网发电系统与并网逆变控制角度出发，深入浅出地讨论了太阳电池技术、光伏并网系统的体系结构、光伏并网逆变器的电路拓扑、光伏并网逆变器控制策略、大功率点跟踪技术、并网光伏发电系统的孤岛效应及反孤岛策略、阳光跟踪聚集技术、光伏并网系统的低电压穿越及相关标准等内容，为光伏并网发电技术的应用与研究提供了理论基础。

目录

电力电子新技术系列图书序言
前言
第1章绪论1
1.1太阳能及其光伏产业1
1.2光伏并网发电技术的发展7
1.2.1国内外光伏并网发电技术的发展7
1.2.2国内外光伏并网发电的激励政策17
1.2.3我国光伏发电中长期发展规划19
1.2.4光伏发电成本变化趋势及预测20
1.3国内外大型光伏发电系统简介22
1.3.1Springerville Generating Station（SGS）大型荒漠光伏电站22
1.3.2APS Star Center 调峰电站25
1.3.3Prescott的荒漠电站26
1.3.4国内外百兆瓦以上大型光伏电站27
1.3.5特色光伏电站29
1.3.6我国大型光伏电站（100MW及以上容量）30
第2章光伏电池与光伏阵列33
2.1光伏电池的物理基础33
2.1.1光伏效应的量子物理基础33
2.1.2pn结的形成37
2.1.3光生伏特效应39
2.2光伏电池的制作40
2.2.1单晶硅电池的制作流程40
2.2.2光伏电池组件及其封装42
2.2.3光伏电池组件的出厂检测44
2.3光伏阵列的建模与工程计算方法44
2.3.1光伏电池的数学模型44
2.3.2光伏电池输出特性的工程计算方法48
2.4光伏电池的应用设计50
2.4.1光伏阵列使用前的测试50
2.4.2光伏系统的一般设计方法51
2.5光伏电池新技术与新品种53
2.5.1新型pn结结构53
2.5.2多晶硅电池和非晶硅电池55
2.5.3非硅材料光伏电池56
2.5.4有机光伏电池56
2.6第三代光伏电池技术58
2.7光伏电池研究的最新成果60
参考文献63
第3章光伏并网系统的体系结构65
3.1集中式结构65
3.2交流模块式结构66
3.3串型结构67
3.4多支路结构68
3.5主从结构69
3.6直流模块式结构70
3.7小结71
参考文献71
第4章光伏并网逆变器的电路拓扑72
4.1光伏并网逆变器的分类72
4.1.1隔离型光伏并网逆变器结构72
4.1.2非隔离型并网逆变器结构73
4.2隔离型光伏并网逆变器74
4.2.1工频隔离型光伏并网逆变器74
4.2.2高频隔离型光伏并网逆变器77
4.3非隔离型光伏并网逆变器84
4.3.1单级非隔离型光伏并网逆变器84
4.3.2多级非隔离型光伏并网逆变器88
4.3.3非隔离型光伏并网逆变器问题研究94
4.4多支路光伏并网逆变器105
4.4.1隔离型多支路光伏并网逆变器105
4.4.2非隔离型多支路光伏并网逆变器107
4.4.3非隔离级联型光伏并网逆变器108
4.5微型光伏并网逆变器112
4.5.1微型光伏并网逆变器概述112
4.5.2微型逆变器的基本拓扑结构117
4.6NPC三电平光伏逆变器126
4.6.1NPC三电平逆变器拓扑结构126
4.6.2NPC三电平逆变器PWM调制策略128
参考文献135
第5章光伏并网逆变器控制策略138
5.1光伏并网逆变器控制策略概述138
5.2基于电流闭环的矢量控制策略141
5.2.1同步坐标系下并网逆变器的数学模型142
5.2.2基于电网电压定向的矢量控制（VOC）143
5.2.3基于虚拟磁链定向的矢量控制(VFOC)146
5.3直接功率控制（DPC）151
5.3.1瞬时功率的计算152
5.3.2基于电压定向的直接功率控制(V�睤PC)154
5.3.3基于虚拟磁链定向的直接功率控制(VF�睤PC)164
5.4基于LCL滤波的并网光伏逆变器控制170
5.4.1概述170
5.4.2无源阻尼法172
5.4.3有源阻尼法176
5.4.4基于LCL滤波的并网光伏逆变器滤波器设计186
5.5单相并网逆变器的控制195
5.5.1静止坐标系中单相并网逆变器的控制196
5.5.2同步旋转坐标系中单相并网逆变器的控制199
参考文献201
第6章光伏发电的最大功率点跟踪（MPPT）技术204
6.1概述204
6.2基于输出特性曲线的开环MPPT方法207
6.2.1定电压跟踪法207
6.2.2短路电流比例系数法208
6.2.3插值计算法208
6.3扰动观测法210
6.3.1扰动观测法的基本原理211
6.3.2扰动观测法的振荡与误判问题213
6.3.3扰动观测法的改进215
6.4电导增量法（INC）222
6.4.1电导增量法的基本原理223
6.4.2电导增量法的振荡与误判问题225
6.4.3电导增量法的改进232
6.5智能MPPT方法237
6.5.1基于模糊理论的MPPT控制237
6.5.2基于人工神经网络的MPPT控制240
6.5.3基于智能方法的MPPT复合控制242
6.6两类基本拓扑结构的MPPT控制245
6.6.1两级式并网光伏逆变器的MPPT控制245
6.6.2单级式并网光伏逆变器的MPPT控制249
6.7MPPT的其他问题250
6.7.1局部最大功率点问题250
6.7.2MPPT的能量损耗264
6.7.3最大功率点跟踪的效率与测试268
参考文献278
第7章并网光伏发电系统的孤岛效应及反孤岛策略281
7.1孤岛效应的基本问题281
7.1.1孤岛效应的发生与检测282
7.1.2孤岛效应发生的可能性与危险性285
7.1.3并网逆变器发生孤岛效应时的理论分析288
7.1.4孤岛效应的检测标准与研究状况293
7.1.5并网光伏系统的反孤岛测试296
7.2基于并网逆变器的被动式反孤岛策略298
7.2.1过/欠电压、过/欠频率反孤岛策略299
7.2.2基于相位跳变的反孤岛策略301
7.2.3基于电压谐波检测的反孤岛策略303
7.3基于并网逆变器的主动式反孤岛策略304
7.3.1频移法304
7.3.2基于功率扰动的反孤岛策略308
7.3.3阻抗测量方案310
7.4不可检测区域（NDZ）与反孤岛策略的有效性评估311
7.4.1基于ΔP×ΔQ坐标系孤岛检测的有效性评估312
7.4.2基于L×Cnorm坐标系孤岛检测的有效性评估317
7.4.3基于负载特征参数Qf×f0坐标系的有效性评估322
7.4.4基于负载特征参数Qf0×Cnorm坐标系的有效性评估326
7.5多逆变器并联运行时的孤岛检测分析332
7.5.1部分逆变器使用被动式反孤岛方案333
7.5.2系统中同时使用主动频移法和滑模频移法334
7.5.3系统中同时使用主动频移法和基于正反馈的主动频移法335
7.5.4系统中两台并网逆变器均使用基于正反馈的主动频移法336
7.5.5系统中两台并网逆变器均使用滑模频移法337
参考文献338
第8章阳光的跟踪与聚集342
8.1阳光跟踪与聚集的意义342
8.1.1阳光跟踪的意义342
8.1.2阳光聚集的意义343
8.2阳光跟踪系统的设计344
8.2.1阳光跟踪伺服机构344
8.2.2阳光跟踪控制系统346
8.3阳光聚集系统设计348
8.3.1聚光光伏电池及其应用中的技术要求348
8.3.2阳光聚集装置349
参考文献353
第9章光伏并网系统的低电压穿越354
9.1电网故障的特征355
9.1.1对称跌落故障356
9.1.2不对称跌落故障356
9.2光伏发电系统并网导则361
9.2.1并网导则概述361
9.2.2光伏发电系统并网导则363
9.3光伏并网系统LVRT控制策略366
9.3.1光伏并网系统电网故障时动态特性367
9.3.2光伏并网系统LVRT控制策略369
9.3.3光伏并网系统LVRT动态仿真372
9.4光伏并网系统LVRT测试规程374
9.4.1新能源并网系统测试规程374
9.4.2光伏并网系统LVRT测试规程376
9.4.3光伏并网系统仿真模型的LVRT测试377
9.5小结379
参考文献379
附录光伏并网发电标准简介381
A.1国内标准简介381
A.1.1GB/T 19964—2012光伏发电站接入电力系统技术规定381
A.1.2GB/T 29319—2012 光伏发电系统接入配电网技术规定382
A.1.3GB/T 30427—2013并网光伏发电逆变器技术要求和试验方法382
A.1.4CNCA/CTS 0002—2014光伏并网逆变器中国效率技术条件382
A.2国外标准简介383
A.2.1IEEE 1547系列标准383
A.2.2UL 1741：2010《Inverters,Converters,Controllers and Interconnection
System Equipment for Use With Distributed Energy Resources》用于
分布式发电系统的逆变器、变流器、控制器以及互联装置的
规定384
A.2.3IEC 62109��1：2010 （Final Draft）safety of power converters for use
in the photovoltaic power systems—Part1:General requirements
光伏发电系统中功率变流器的安全第一部分：通用要求385
A.2.4IEC 62109��2：2011（Committee Draft）Safety of power converters for
use in photovoltaic power systems—Part 2:Particular requirements for
inverters 光伏发电系统中能量转换装置的安全第二部分：
逆变器的特殊要求385

前言/序言

众所周知，在追求低碳社会的今天，太阳能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。在各国政府的大力支持下，全球的太阳能光伏产业得到了快速的发展：2009年开始我国太阳能电池产量基本保持在全球总产量的40%以上，是全球最大的太阳电池生产国，2014年全球光伏发电市场规模达到38.7GW，2015年已经超过50GW。2015年初，世界总光伏装机容量增长到了200GW，中国、日本和美国成为了当年市场增长最快的国家，其中，中国取代欧洲成为年度安装量增长最快的地区。未来，在各国新能源政策的支持下，光伏发电市场将通过降低成本、提高转化效率等手段迅速扩张，各类光伏材料市场也将加快发展，其中亚太地区、美国和欧洲将成为增长核心区。经过分析，各项非化石能源对应的2020年和2030年发电量目标总和低于《中美气候变化联合声明》中的要求，考虑到风电和光伏的建设周期相对较短，因此用于填补发电量缺口的可能性更大。以2020年为例，非化石能源发电量测算缺口659亿kW?h，如果全部用光伏填补缺口，相当于光伏并网从100GW增加到155GW。与其他可再生能源发电相比，光伏发电更清洁，更有优势。由此可见，光伏发电的发展空间仍相当可观，未来发展十分有前景。为了达到“十三五”规划预期的155GW新增并网光伏装机容量目标，“十三五”期间，光伏年均新增装机容量至少达到20GW。
我国太阳能资源非常丰富，理论储量达17000亿t标准煤。太阳能资源开发利用的潜力非常广阔。我国光伏发电产业于20世纪70年代起步，90年代中期进入稳步发展时期。太阳电池及组件产量逐年稳步增加。在“光明工程”先导项目和“送电到乡”工程等国家项目及世界光伏发电市场的有力拉动下，尤其是《可再生能源中长期发展规划》以及“太阳能屋顶计划”“金太阳工程”的出台，我国的光伏发电产业获得了迅猛发展。2007年我国的太阳电池产量超过欧洲和日本，成为世界第一；2008年全球太阳电池的产量约7GW，同年我国的太阳电池产量约2.6GW，份额超过30%；2009年全球太阳电池的产量约10GW ，而同年我国产量超过4GW，份额超过40%。2009年我国的太阳能市场安装量为228MW，年增长率高达552%。 2009年全球太阳电池的产量约10GW，我国产量超过4GW，所占份额超过40%。根据产业信息网发布的《2016—2022年中国太阳能电池产业调研现状及投资咨询战略研究报告》显示，2009～2014年，我国太阳电池产量逐年上升，其中2010年我国太阳电池产量同比增长117.04%，为近年来最大增幅；2012年，我国太阳电池产量增幅有所下滑，仅为14.11%；2013年我国电池片生产规模进一步扩大，产能为42GW，产量达到25.1GW。与2012年相比，增长率约为20%，产量约占全球总产量的62%，位居全球首位。2014年我国太阳电池产量33.5GW，同比增33.5%。我国占据了全球近80%的份额。虽然2014年我国太阳电池的生产量约占世界产量的60%，但是光伏市场应用仍然主要集中在欧洲，其次为美国和日本等发达国家，我国的光伏市场应用份额不到30%，即光伏产业仍未改变出口为主的局面，因此仍然需要进一步扩大国内光伏应用规模。
由于全球太阳能光伏产业的发展突飞猛进，太阳电池的价格已有了较大幅度的下降，即从2008年3.85美元/W下跌至2009年的1.79美元/W，之后每年均持续下跌，至2015年太阳电池的价格已跌至为0.4～0.5美元/W。随着我国光伏并网发总装机容量在2014年达到26.52GW，我国光伏发电市场又进入了新一轮的高速发展时期。“十二五”期间，我国太阳能发电装机规模增长168倍，超越所有可再生能源发展速度，提前半年完成“十二五”规划提出的35GW装机目标。在此基础上，根据2015年国家能源局下发的《太阳能利用“十三五”发展规划（征求意见稿）》，预计到2020年我国光伏装机容量累计将达到150GW，也就是说，未来5年，我国年新增光伏装机容量平均为20GW，年均复合增长率超过25%。根据测算，到2020年我国可在发电侧实现平价上网。
在全球蓬勃发展的太阳能产业中，光伏逆变器市场也不意外，根据全球太阳能市场IMS Research 2015年的全球光逆变器市场研究报告，2014年是光伏逆变器市场创造记录的一年，全球光伏逆变器出货量达到38.7GW，销售收入达到61.2亿美元。2008年我国光伏逆变器出货量仅为25MW，而2014年我国光伏逆变器出货量则达到了13.3GW，市场销售额为45.4亿元，发展速度惊人。随着我国政策的推动，预计我国到2020年光伏逆变器总需求量至少为18.6GW，市场规模超过500亿元，而2015年我国光伏逆变器市场规模约为57.58亿元，市场发展空间巨大。
太阳能光伏发电有离网型和并网型两种工作方式。过去，由于太阳电池的生产成本居高不下，光伏发电多数被用于偏远的无电地区，而且以户用及村庄用的中小系统居多，都属于离网型用户。但是近年来，光伏发电产业及其市场发生了巨大的变化，开始有边远农村地区逐步向城市并网发电、光伏建筑集成以及大型荒漠光伏并网发电的方向快速迈进，太阳能已经全球性地由“补充能源”向下一代“替代能源”过渡。统计资料表明，近几年世界光伏并网发电市场发展迅速，光伏并网发电在光伏行业中的市场比例也从1996年的10%上升到2015年的90%以上
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