高效可再生能源发电系统及并网技术(原书第2版)

译者的话
原书前言
第1章美国电力工业史1
1.1电磁学：电力基本知识1
1.2爱迪生和西屋的早期之争2
1.3电力公司的监管制度4
1.3.11935年公用事业控股公司法案4
1.3.21978年公用事业管理政策法案5
1.3.3公用发电与自用发电5
1.3.4向非公用事业发电厂开放电网6
1.3.5竞争性市场的出现7
1.4电力基础设施：电网11
1.4.1北美电网11
1.4.2电力供需平衡13
1.4.3电网稳定性16
1.4.4行业数据17
1.5电力基础设施：发电20
1.5.1基荷蒸汽发电厂21
1.5.2燃煤蒸汽发电厂22
1.5.3燃气轮机发电25
1.5.4联合循环发电厂26
1.5.5综合气化联合循环发电厂26
1.5.6核能发电28
1.6常规发电厂相关财务知识31
1.6.1年度固定成本31
1.6.2均化发电成本33
1.6.3筛选曲线35
1.6.4负荷时间曲线36
1.6.5碳成本和其他外部费用39
1.7小结40
参考文献40
第2章电路、磁路基础42
2.1电路简介42
2.2重要电气量定义43
2.2.1电荷43
2.2.2电流43
2.2.3基尔霍夫电流定律44
2.2.4电压46
2.2.5基尔霍夫电压定律46
2.2.6功率47
2.2.7功（能量）47
2.2.8小结48
2.3理想电压源、电流源48
2.3.1理想电压源48
2.3.2理想电流源49
2.4电阻49
2.4.1欧姆定律49
2.4.2电阻串联50
2.4.3电阻并联51
2.4.4分压器52
2.4.5导线电阻53
2.5电容57
2.6磁路简介59
2.6.1电磁变换59
2.6.2磁路60
2.7电感62
2.7.1电感的物理特性62
2.7.2电感的电磁特性64
2.8变压器66
2.8.1理想变压器67
2.8.2励磁损耗69
第3章电力系统基础72
3.1电压和电流有效值72
3.2正弦电压激励下的理想元件74
3.2.1理想电阻74
3.2.2理想电容76
3.2.3理想电感78
3.2.4阻抗79
3.3功率因数82
3.3.1功率三角形83
3.3.2功率因数调整85
3.4单相三线制居民供电86
3.5三相供电系统89
3.5.1对称性联结供电系统89
3.5.2△联结三相供电系统94
3.6同步发电机95
3.6.1旋转磁场96
3.6.2同步发电机相量模型98
3.7输电和配电99
3.7.1输配电网损99
3.7.2输配电系统中的无功功率Ｑ102
3.7.3有功功率和无功功率对线路压降的影响103
3.8电能质量106
3.8.1谐波简介107
3.8.2总谐波畸变109
3.8.3谐波与中线过载110
3.8.4变压器内部谐波112
3.9电力电子学112
3.9.1交流－直流变换112
3.9.2直流－直流变换115
3.9.3直流－交流逆变119
3.10背靠背电压源变换器121
参考文献122
第4章太阳能资源123
4.1太阳光谱123
4.2地球轨道126
4.3正午太阳高度角128
4.4一天中任意时刻的太阳位置131
4.5用于遮蔽分析的太阳轨迹图134
4.6利用阴影图进行遮蔽分析136
4.7太阳时与时钟时139
4.8日升日落141
4.9晴天太阳直射143
4.10晴天日照强度146
4.10.1直射辐射146
4.10.2散射辐射147
4.10.3反射辐射149
4.10.4太阳跟踪系统150
4.11月均晴天日照强度155
4.12太阳辐射测量159
4.13正常环境下日照强度162
4.13.1太阳能采集板上的典型气象年日照强度162
4.14月均日照强度165
参考文献172
第5章光伏材料及电气特性173
5.1简介173
5.2半导体基本原理174
5.2.1带隙能175
5.2.2带隙能对光伏效率的影响178
5.2.3PN结180
5.2.4PN结二极管182
5.2.5通用光伏电池184
5.3光伏材料185
5.3.1晶体硅185
5.3.2非晶硅188
5.3.3砷化镓189
5.3.4碲化镉190
5.3.5铜铟镓硒191
5.4光伏电池的等效电路192
5.4.1光伏电池的简化等效电路192
5.4.2光伏电池的准确等效电路194
5.5从电池单元到模块、阵列197
5.5.1从电池单元到电池模块198
5.5.2从光伏电池模块到光伏阵列200
5.6标准测试条件下的光伏电池电流－电压曲线201
5.7温度和日照强度对电流－电压曲线的影响204
5.8遮蔽对电流－电压曲线的影响206
5.8.1光伏电池被遮蔽的物理原理206
5.8.2采用旁路二极管和阻流二极管改善遮蔽影响209
5.9优选功率点跟踪器212
5.9.1降压－升压变换器212
5.9.2优选功率点跟踪控制器216
参考文献219
第6章光伏发电系统220
6.1简介220
6.2电表用户侧的并网光伏发电系统220
6.2.1并网光伏发电系统组件220
6.2.2微型逆变器222
6.2.3净电能计量和上网电价224
6.3光伏发电系统性能预测225
6.3.1与温度无关的光伏发电功率降额225
6.3.2与温度相关的光伏发电功率降额229
6.3.3光伏发电系统运行的“峰值小时”预测方法232
6.3.4估算光伏电池标准化发电量234
6.3.5光伏并网系统的容量系数235
6.3.6实际设计中需考虑的相关事项236
6.4光伏发电系统相关经济问题239
6.4.1光伏发电系统成本239
6.4.2摊销成本241
6.4.3现金流分析244
6.4.4居民的电费费率结构246
6.4.5商业和工业的电费费率结构248
6.4.6商业建筑光伏发电系统的经济性250
6.4.7购电协议251
6.4.8具备公网供电容量的光伏发电系统252
6.5带储能的独立光伏发电系统253
6.5.1独立光伏发电系统相关组件254
6.5.2自控式光伏电池模块255
6.5.3负荷预测257
6.5.4假设带有优选功率点跟踪器开始光伏电池阵列设计260
6.5.5电池262
6.5.6铅酸电池基本原理263
6.5.7电池存储容量265
6.5.8用库仑效率代替能量效率268
6.5.9电池容量设计269
6.5.10不带优选功率点跟踪器的光伏电池阵列设计272
6.5.11简单的设计模板274
6.5.12独立光伏发电系统的成本277
6.6光伏抽水系统279
6.6.1光伏抽水系统的电气部分280
6.6.2液压泵特性曲线281
6.6.3液压系统特性曲线284
6.6.4综合性能预测287
参考文献289
第7章风力发电系统291
7.1风力发电的发展史291
7.2风力机技术：风轮295
7.3风力机技术：风力发电机298
7.3.1定速同步发电机298
7.3.2笼型感应发电机299
7.3.3双馈感应发电机301
7.3.4变速同步发电机301
7.4风能302
7.4.1空气密度的温度和高度校正304
7.4.2塔筒高度的影响306
7.5风力机输出功率曲线309
7.5.1贝茨极限309
7.5.2理想风电机组输出功率曲线311
7.5.3实际功率曲线312
7.5.4国际电工委员会对风电机组的分类315
7.5.5风速测量316
7.6平均风功率密度317
7.6.1离散风速直方图317
7.6.2风电概率密度函数320
7.6.3威布尔和瑞利统计321
7.6.4利用瑞利统计计算平均风功率密度322
7.6.5风力分级324
7.7风电机组发电量估算325
7.7.1风速累积分布函数326
7.7.2实际功率曲线的威布尔统计328
7.7.3一种估算容量系数的简便方法333
7.8风电场337
7.8.1陆上可开发利用的风能337
7.8.2海上风电场343
7.9风力发电的经济效益348
7.9.1风力发电的年均电价348
7.9.2带有改进的加速成本回收系统和生产税抵减的平准化能源成本351
7.9.3风电系统的债务与股权融资354
7.10风力发电对环境的影响356
参考文献357
第8章更多类型可再生能源发电系统358
8.1引言358
8.2聚焦式光热发电系统358
8.2.1热机的卡诺效率359
8.2.2直接日照强度360
8.2.3聚焦式光热发电系统的冷凝器冷却362
8.2.4聚焦式光热发电系统的热能存储364
8.2.5线性槽式光热发电系统366
8.2.6塔式光热发电系统368
8.2.7线性菲涅耳反射式光热发电系统370
8.2.8碟式斯特林光热发电系统371
8.2.9聚焦式光热发电系统技术总结374
8.3波浪能发电376
8.3.1波浪能源376
8.3.2波浪能发电技术380
8.3.3波浪能发电性能预测381
8.3.4波浪能发电的未来383
8.4潮汐能发电384
8.4.1潮汐能发电基本原理384
8.4.2引发潮汐的原因385
8.4.3估算潮汐功率387
8.4.4估算潮汐能发电功率390
8.5水力发电391
8.5.1水力发电系统结构392
8.5.2水力发电的基本原理393
8.5.3水轮机395
8.5.4损耗计算397
8.5.5微型水电系统的流量测量398
8.5.6微型水轮机的电气特性399
8.6抽水蓄能发电400
8.7生物质发电402
8.8地热发电404
参考文献407
第9章以计量电表为分界的两侧系统408
9.1引言408
9.2智能电网409
9.2.1配电自动化系统409
9.2.2电压／无功功率优化410
9.2.3电网控制优化411
9.2.4智能电表413
9.2.5需求侧响应414
9.2.6动态调度415
9.3电能存储417
9.3.1固定式蓄电池存储417
9.3.2电动汽车与移动式电池存储419
9.4需求侧管理421
9.4.1传统电价定价模式导致的不利影响422
9.4.2有效需求侧管理的必要条件423
9.4.3需求侧管理的成本－效益措施425
9.5能源效率的经济性分析426
9.5.1节能特性曲线426
9.5.2温室气体减排曲线429
9.6热电联产系统431
9.6.1热电联产系统提高效率的措施431
9.6.2热电联产系统的经济性分析432
9.7热电联产技术435
9.7.1高热值与低热值435
9.7.2微型燃气轮机436
9.7.3活塞式内燃机438
9.8燃料电池440
9.8.1燃料电池的发展历史440
9.8.2燃料电池的基本原理441
9.8.3燃料电池的热力学：焓442
9.8.4熵与燃料电池的理论效率445
9.8.5吉布斯自由能和燃料电池的效率447
9.8.6燃料电池的理想电气特性448
9.8.7燃料电池的实际电气特性449
9.8.8燃料电池的种类451
9.8.9制氢技术455
参考文献457