风能与太阳能发电系统：设计、分析与运行PDF电子书下载

第1篇 风力发电系统 3

第1章 绪论 3

1.1工业概览 3

1.2对可再生能源的鼓励措施 5

1.3电力部门的愿景 6

模块化增长方式 6

排放效益 7

用户的选择 8

参考文献 9

第2章 风力发电 10

2.1全球风力发电的发展 12

2.2美国风力发电的发展 14

2.3欧洲与英国风力发电的发展 18

2.4印度风力发电的发展 20

参考文献 22

第3章 风速与能量 23

3.1风速与功率的关系 24

3.2从风中获得能量 24

3.3风轮扫掠面积 26

3.4空气密度 27

3.5全球风模式 27

3.6风速分布 29

威布尔概率分布 30

众数风速和平均风速 32

立方均根速度 34

众数风速、平均风速和RMC风速 34

能量分布 36

数字化数据处理 37

轮毂高度效应 39

可靠性数据的重要性 40

3.7风速预测 41

3.8风力资源图 42

美国风力资源图 43

英国和欧洲的风力资源 46

墨西哥风力资源图 46

其他国家的风力资源图 48

参考文献 50

第4章 风力发电系统 52

4.1系统元件 52

塔架 53

风力机 57

叶片 57

速度控制 58

4.2风力机的额定容量 59

4.3功率与风速和TSR的关系 61

4.4最大风能捕获 63

4.5最大功率运行 64

固定TSR方案 64

峰值功率点跟踪方案 65

4.6系统设计的折衷 66

风力机塔架和间距 66

叶片的数量 67

风轮的上风向或下风向 68

水平轴和垂直轴 68

4.7系统控制要求 69

速度控制 69

速率控制 70

4.8环境影响方面 70

可闻噪声 70

电磁干扰 71

对鸟类的影响 72

其他影响 73

4.9潜在的灾难 73

火灾 73

地震 74

4.10系统设计趋势 74

参考文献 74

第5章 发电机 76

5.1直流发电机 77

5.2同步发电机 77

5.3异步发电机 78

结构 78

工作原理 79

转子速度与转差 80

等效电路 81

效率与冷却 83

自励电容 84

转矩—速度特性 85

暂态过程 86

5.4双馈异步发电机 88

5.5直驱发电机 88

参考文献 89

第6章 发电机传动系统 91

6.1速度控制区域 92

6.2发电机的传动 95

单定速传动 95

双定速传动 96

变速齿轮传动 97

变速电力电子技术 97

歇尔皮斯变速传动 98

变速直接传动 99

6.3传动的选择 100

6.4切出速度的选择 100

参考文献 101

第7章 海上风电场 103

7.1海上项目 105

7.2美国的法律问题 106

7.3对环境的影响 108

7.4离岸成本 109

7.5向岸上输送功率 110

交流电缆 111

直流电缆 111

7.6海水的成分 112

7.7海浪的能量与功率 113

7.8海上建筑物设计 115

海上建筑物的受力 115

7.9腐蚀 116

7.10地基 117

单桩式 117

压重式 117

三角桩式 118

7.11建场材料 119

7.12风电场的维护 120

参考文献 121

第2篇 光伏发电系统 125

第8章 光伏发电 125

8.1光伏发电项目 130

8.2光伏发电系统的集成化构建 132

8.3光伏电池技术 134

单晶硅 134

多晶硅和半晶硅 134

薄膜电池 135

非晶硅 136

球形电池 136

聚光电池 136

多结电池 137

8.4太阳能分布图 137

8.5技术发展趋势 139

参考文献 141

第9章 光伏电力系统 142

9.1光伏电池 142

9.2组件与阵列 143

9.3等效电路 145

9.4开路电压与短路电流 146

9.5 I-V曲线和P-V曲线 146

9.6阵列设计 149

阳光强度 149

阳光入射角 150

遮蔽效应 150

温度效应 151

气候效应 153

电气负荷匹配 153

阳光循迹 154

9.7峰值功率运行 156

9.8系统部件 157

参考文献 158

第3篇 系统集成 161

第10章 储能 161

10.1蓄电池 161

10.2蓄电池的种类 162

铅—酸蓄电池 163

镍—镉蓄电池 163

镍—金属氢化物蓄电池 164

锂离子蓄电池 164

锂聚合物蓄电池 164

锌—空气蓄电池 164

10.3等效电路 164

10.4性能特点 166

充／放电电压 166

充／放电比率 166

能效 166

内阻 167

充电效率 168

自放电与涓流充电 168

记忆效应 169

温度效应 169

内部损耗与温升 170

随机失效 172

耗损失效 173

蓄电池类型对比 173

10.5关于铅—酸蓄电池的更多内容 174

10.6蓄电池设计 176

10.7蓄电池充电 177

10.8充电调节器 178

多充电速率 178

单充电速率 178

无调节的充电 179

10.9蓄电池的管理 179

监测与控制 179

安全性 180

10.10飞轮 181

能量关系 181

飞轮系统的元件 182

飞轮比蓄电池的优点 185

10.11超导磁场 186

10.12压缩空气 188

10.13各种储能技术的对比 190

参考文献 191

第11章 电力电子技术 192

11.1基本的开关器件 192

11.2 AC—DC整流器 195

11.3 DC—AC逆变器 196

11.4频率变换电路 198

11.5电网接口控制 198

电压控制 199

频率控制 199

11.6电池充电／放电变换电路 200

电池充电变换电路 200

电池放电变换电路 202

11.7功率分流 203

参考文献 204

第12章 独立电力系统 205

12.1独立的光伏发电系统 205

12.2电力车辆 206

12.3独立的风力发电系统 208

12.4混合系统 210

与柴油机发电混合的系统 210

与燃料电池发电混合的系统 210

模式控制器 216

负荷分配 217

12.5系统容量计算 219

功率与能量估计 219

电池容量计算 220

光伏发电阵列容量计算 221

12.6风力发电场的容量计算 222

参考文献 224

第13章 连网的系统 225

13.1连网的要求 228

13.2与电网同步 228

涌流 229

同步运行 230

负荷暂态 231

安全性 231

13.3运行极限 232

电压调节 232

稳定极限 233

13.4能量存储与负荷计划 234

13.5电源规划工具 235

13.6风力发电场与电网的集成 236

13.7电网稳定问题 237

低电压的克服 237

用于提高稳定性的能量储存技术 238

13.8分布式发电 239

参考文献 240

第14章 电气性能 242

14.1电压、电流与功率的关系 242

14.2最大效率的元件设计 243

14.3电气系统模型 244

14.4静态节点阻抗与电压调节 245

14.5动态节点阻抗与纹波 247

14.6谐波 247

14.7电能质量 249

谐波畸变因子 249

电压瞬态与暂降 250

电压闪变 251

14.8可再生能源发电系统容量限制 252

系统强度 253

连网标准 254

14.9雷击保护 256

14.10美国电气标准 258

参考文献 258

第15章 电厂经济 259

15.1能量传递因子 259

15.2初始投资成本 260

15.3可用性与维护 261

15.4能量成本估计 263

15.5灵敏度分析 264

风速的影响 264

塔高的影响 265

15.6收益率指标 266

风力发电厂扫描图 267

太阳光伏发电扫描图 268

独立的太阳光伏发电厂供电及与电网线路相连供电的比较 270

15.7混合经济性 272

15.8工程财务 272

参考文献 275

第16章 未来展望 276

16.1到2015年全世界的电力需求 276

16.2京都议定书 278

16.3风力发电的未来 279

16.4太阳光伏发电的未来 285

16.5风力发电与光伏发电的成长 286

16.6生产成本的下降 288

16.7市场的占有率 289

16.8电力公司重组的影响 292

1992年的能源政策法案 293

对绿色电能的影响 294

绿色电力市场 295

16.9紧张的电力网络 296

参考文献 297

第4篇 辅助发电技术 301

第17章 太阳能热发电系统 301

17.1能量收集 302

抛物槽型 302

中央接收器型 303

抛物形碟型 303

17.2太阳Ⅱ电厂 303

17.3同步发电机 306

等效电路 307

励磁方法 307

电力的输出 308

暂态稳定极限 309

17.4商业发电厂 310

17.5近来的发展趋势 311

参考文献 313

第18章 辅助发电技术 314

18.1热致风力发电 314

18.2洋流发电 315

18.3海洋波浪发电 317

18.4压电发电机 318

18.5喷气辅助风力机 319

18.6太阳热微型透平机 320

18.7热光伏系统 321

参考文献 322

第19章 相向旋转的风力机 323

19.1引言 323

19.2潜在的应用 324

19.3数学模型 325

速度分量 325

力分量 326

19.4试验样机设计 328

设计方法 329

传感器的选择 331

19.5试验样机测试 334

发电机性能测试 334

风力机性能测试 335

现场测试仪器 335

现场测试数据讨论 337

扰流抖振 343

19.6风电场功率密度 344

19.7设备更新及其回收 344

双风力机背靠背前后安装 344

单个发电机上的相向旋转转子 345

设备升级成本及其回收期 345

19.8结论 346

致谢 346

参考文献 346

附录 348

附录A 缩略语 348

附录B 单位的前缀与换算 349