本书从光伏发电系统规划与设计岗位技能点出发，着重介绍光伏发电系统的分类与组成、
光伏发电系统器件及选配因素、光伏电站选址勘察 ；zui后以离网路灯系统设计、家用离网光
伏发电系统设计、光伏建筑屋面并网光伏发电系统设计、分布式光伏扶贫地面电站系统设计、
大型集中式光伏电站为切入点，系统阐述离网系统、并网系统的典型案例设计。
本书在编写过程中，将实践任务穿插在系统性的理论中，并融合光伏发电行业典型工程
案例，理论联系实际，全面提高学生的职业技能，让生涩的知识更易被学生掌握、吸收。
本书适合作为高等职业院校光伏类专业的核心课教材，也可作为新能源相关专业辅修教
材，对从事光伏发电研究与工程应用的工程人员也具有一定的参考意义。

人类正面临石化能源短缺和生存环境恶化的双重压力，大力发展可再生能源，走可持
续发展道路，已逐渐成为全球人类的共识。近几年，随着光伏发电技术的日渐成熟，产业
规模持续扩大，发电成本不断下降，平价上网即将到来。近期，国家能源局发布了《关于
2019年风电、光伏发电项目建设有关事项的通知》，明确优先推进无补贴的平价上网项目
建设，这对风电、光伏行业来说将是一个重大转变。光伏发电在不远的将来，会占据世界
能源消费的重要席位，不但会替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。预计
到2030年，可再生能源在总能源结构中将占到30%以上，而光伏发电在世界总电力供应中
的占比也将达到10%以上，未来其占比还会更高。
随着光伏发电建设规模继续扩大，对相关专业技术人才需求也在不断增加，如何让学
生快速掌握相关知识，本书作者根据多年的实践经历和教学经验，从光伏发电岗位出发，
以光伏发电系统规划和设计岗位知识点、技能点需求为导向，从光伏发电系统分类和组
成、光伏发电系统器件及选配因素、光伏电站选址勘察、离网光伏发电系统设计、并网光
伏发电系统设计等方面进行编写。
本书共分为5章，由湖南理工职业技术学院黄建华、张要锋、段文杰主编，具体编写
分工如下：黄建华拟定提纲并编写第2章2.1～2.10节，张要锋编写第5章并负责全书统稿，
段文杰编写第1、第3、第4章，冯玉洁编写第2章2.11节。全书由浙江瑞亚能源科技有限
公司李毅斌主审。
本书在编写过程中参阅了电气工程、光伏电站工程、光伏建筑一体化等方面专家学者
的论文、专著、工程实践资料等，在此向相关编者致以谢意。
本书编写过程中得到了衢州职业技术学院廖东进，浙江瑞亚能源科技有限公司易潮、
陆胜洁、桑宁如等的大力支持和帮助，在此表示衷心感谢。
由于编者水平有限，编写时间仓促，书中难免存在疏漏和不足之处，恳请读者批评
指正。
编 者
2019年8月

第1章 光伏发电系统简介.........................................................................1
1.1　光伏发电系统分类................................................................................1
1.1.1　离网光伏发电系统.................................................................................1
1.1.2　并网光伏发电系统.................................................................................3
1.2　光伏发电系统基本组成........................................................................4
1.2.1　离网光伏发电系统组成.........................................................................4
1.2.2　并网光伏发电系统组成.........................................................................5
习题..............................................................................................................7
第2章 光伏发电系统器件及选配因素.......................................................8
2.1　光伏组件 ...........................................................................................8
2.1.1　光伏组件的类型.....................................................................................8
2.1.2　光伏组件制作工艺.................................................................................9
2.1.3　光伏组件的性能参数和典型产品.......................................................11
2.2　充放电控制器.....................................................................................14
2.2.1　充放电控制器工作原理及功能...........................................................14
2.2.2　充放电控制器分类及特点...................................................................15
2.2.3　光伏控制器选配...................................................................................23
2.3　蓄电池 ...............................................................................................27
2.3.1　储能的重要性与应用...........................................................................27
2.3.2　常见蓄电池的类型与性能...................................................................27
2.3.3　蓄电池组容量设计...............................................................................38
2.4　逆变器................................................................................................42
2.4.1　逆变器的分类及其工作原理...............................................................42
2.4.2　离网逆变器...........................................................................................46
2.4.3　并网逆变器...........................................................................................47
2.5　交直流汇流箱.....................................................................................57
2.5.1　直流汇流箱工作原理...........................................................................57
2.5.2　直流汇流箱选配...................................................................................58
2.5.3　交流汇流箱工作原理及选配...............................................................61
2.6　交直流配电柜.....................................................................................64
2.6.1　直流配电柜...........................................................................................64
2.6.2　交流配电柜...........................................................................................65
2.7　变压器 ...............................................................................................69
2.7.1　变压器的分类及容量...........................................................................69
2.7.2　变压器选配和注意事项.......................................................................70
2.8　防雷与接地保护.................................................................................72
2.8.1　雷电对光伏系统危害...........................................................................72
2.8.2　光伏系统直击雷防范措施...................................................................73
2.8.3　光伏系统感应雷、雷电波防范措施...................................................78
2.8.4　光伏发电系统常见防雷做法...............................................................83
2.9　光伏电站线缆.....................................................................................85
2.9.1　光伏线缆分类.......................................................................................85
2.9.2　光伏线缆选配考虑因素.......................................................................88
2.9.3　线缆截面计算与选型...........................................................................89
2.10　光伏电站监控系统............................................................................93
2.10.1　监控系统结构与布局.........................................................................93
2.10.2　监控设备选型与配置.........................................................................96
2.10.3　自动监控系统辅助设备...................................................................102
2.11　光伏电站继电保护和自动控制系统 ............................................103
2.11.1　继电保护概念...................................................................................103
2.11.2　光伏电站继电保护...........................................................................104
2.11.3　综合自动控制系统...........................................................................107
习题..........................................................................................................109
第3章 光伏电站选址勘察......................................................................110
3.1　光资源概述......................................................................................110
3.1.1　太阳基本知识.....................................................................................110
3.1.2　太阳辐射基本概念.............................................................................111
3.1.3　地面太阳辐射.....................................................................................113
3.1.4　全国光资源分布情况.........................................................................114
3.2　大气环境对发电效率的影响.............................................................116
3.2.1　空气因素影响.....................................................................................116
3.2.2　其他气象因素.....................................................................................117
3.3　光伏电站站址选择............................................................................118
3.3.1　光伏电站站址用地.............................................................................118
3.3.2　地质与输送条件勘察.........................................................................124
3.3.3　水文条件.............................................................................................125
3.3.4　交通运输条件和电力输送.................................................................126
习题..........................................................................................................127
第4章 离网光伏发电系统设计.............................................................128
4.1　离网路灯系统设计............................................................................128
4.1.1　离网路灯系统容量设计.....................................................................130
4.1.2　方阵设计与光伏组件选配.................................................................132
4.1.3　蓄电池选型与配置.............................................................................134
4.1.4　光伏控制器选配.................................................................................137
4.2　家用离网光伏发电系统设计.............................................................138
4.2.1　家用离网光伏系统容量设计.............................................................139
4.2.2　光伏组件或方阵设计.........................................................................139
4.2.3　离网系统蓄电池选型与配置.............................................................140
4.2.4　光伏控制器选择.................................................................................141
4.2.5　光伏逆变器选择.................................................................................141
习题..........................................................................................................141
第5章 并网光伏发电系统设计...................................................................142
5.1　5 kW家用屋顶光伏发电系统设计 ...................................................142
5.1.1　项目任务.............................................................................................142
5.1.2　电站设计.............................................................................................143
5.2　60 kW扶贫光伏电站系统设计..........................................................147
5.2.1　项目任务.............................................................................................147
5.2.2　电站设计.............................................................................................149
5.3　10 MW光伏电站的设计....................................................................163
5.3.1　项目任务.............................................................................................163
5.3.2　电站设计.............................................................................................164
5.3.3　项目发电量核算.................................................................................178
习题..........................................................................................................182
参考文献.................................................................................................183

黄建华，张要锋，段文杰，湖南理工职业技术学院

本书在编写过程中，将实践任务穿插在系统性的理论中，并融合光伏发电行业典型工程
案例，理论联系实际，全面提高学生的职业技能，让生涩的知识更易被学生掌握、吸收。