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第1章 促进可再生能源发展的因素 1

1.1引言 1

1.2美国和全球发电耗能 2

1.3影响可再生能源使用的因素 4

1.3.1高油价的影响 4

1.3.2化石燃料对可再生能源的影响 10

1.4全球变暖和可再生能源使用 17

1.4.1全球变暖概览 20

1.4.2全球变暖和海平面上升 21

1.4.3其他关于全球变暖的忧虑 22

1.4.4遏制全球变暖的措施 23

1.5结论 24

参考文献 24

第2章 光伏发电 26

2.1引言 26

2.2太阳辐射特征 27

2.2.1太阳常数 27

2.2.2太阳辐射的日变化和季节变化 27

2.2.3阳光直射和漫射 27

2.2.4大气质量 27

2.2.5峰值日照时数 29

2.3光伏转换 31

2.3.1原子数 31

2.3.2光伏电池的性质和特征：p-n结 33

2.4光伏电池、模块、面板和阵列的性能评估 35

2.4.1伏安特性 35

2.4.2功率-电压特性 36

2.4.3光伏模块的最大功率点 36

2.4.4电阻负载对工作点的影响 37

2.4.5光伏电池的等效电路 39

2.4.6开路电压和短路电流 41

2.4.7喷气推进实验室模型 41

2.5光伏器件的连接 43

2.5.1光伏器件的串联 43

2.5.2光伏器件的并联 44

2.5.3阻流二极管 45

2.5.4旁路二极管 46

2.5.5光伏电池面板朝向 46

2.6光伏阵列的优化 47

2.6.1简介 47

2.6.2阻抗匹配方法 48

2.6.3电池储能方法 49

2.6.4太阳能聚光方法 49

2.6.5太阳跟踪控制方法 51

2.6.6电动光伏阵列重构方法 52

2.6.7最大功率点跟踪方法 54

2.7光伏系统 58

2.7.1光伏系统的分类 58

2.7.2光伏系统的组成 60

2.7.3带电池储能的独立光伏系统设计 64

2.8光伏技术的应用 69

2.8.1太阳能发电的演变历史 69

2.8.2便携式面板和发电装置 73

2.8.3使用光伏发电的家庭和偏远村庄 74

2.8.4集中式光伏电站 77

2.8.5前景展望 77

2.9并网光伏发电系统的问题和需求 78

2.9.1简介 78

2.9.2电力公司和可再生能源客户的交互 79

习题 82

参考文献 84

第3章 风力发电系统 86

3.1引言 86

3.2风的特性 90

3.2.1平均风速 90

3.2.2风速-持续时间曲线及其随高度的变化 90

3.2.3风速随时间和方向的变化 92

3.2.4风玫瑰图 92

3.2.5风切变和阵风 93

3.2.6风速分布及其概率函数 94

3.3风力发电机的空气动力学理论 96

3.4风力功率曲线 97

3.5风力发电系统的基本组成 101

3.5.1风力发电机的类型 104

3.5.2水平轴和垂直轴风力发电机的对比 109

3.5.3逆风型和顺风型风力发电机 110

3.5.4大型与小型风力发电机的对比 110

3.5.5风力发电机 111

3.6风力发电系统发电方案 118

3.6.1恒速恒频方案 118

3.6.2近恒速恒频方案 118

3.6.3变速恒频方案 119

3.6.4变速变频方案 120

3.7风力发电系统的选址和定容 120

3.8风力发电机选址匹配 123

3.9风力发电系统的应用 124

3.9.1独立运行 124

3.9.2小规模应用 124

3.9.3中等规模应用 128

3.9.4并网风力发电系统 129

3.9.5风电场 131

3.10风力发电在电网系统中的地位 134

3.11风力发电系统的前景展望 137

3.12风光混合发电系统 144

3.12.1概述 144

3.12.2 HWPS的优点 145

习题 147

参考文献 150

第4章 储能系统 153

4.1电池技术 153

4.1.1简介 153

4.1.2电池结构与工作原理 156

4.1.3应用 159

4.1.4用于储能的电池类型 159

4.2燃料电池 171

4.2.1简介 171

4.2.2燃料电池组成部分和运行 172

4.2.3燃料电池的类型 173

4.2.4主要类型燃料电池的对比 181

4.2.5燃料电池的效率 182

4.2.6燃料电池的应用 182

4.2.7燃料电池的未来展望 186

4.2.8重整装置 187

4.2.9储氢 192

4.3压缩空气储能 193

4.3.1简介 194

4.3.2压缩空气储能系统的组成 194

4.3.3压缩空气储能系统的运行 195

4.3.4在燃气发电厂中使用压缩空气储能系统 195

4.3.5压缩空气储能系统的优缺点 196

4.3.6世界各地的压缩空气储能系统 196

4.3.7压缩空气储能系统中的能量储存 198

4.3.8未来的压缩空气储能系统和其建造计划 200

4.4飞轮储能 200

4.4.1工作原理 201

4.4.2飞轮的基本组成部分 201

4.4.3飞轮的运行 204

4.4.4能量储存 204

4.4.5安装 205

4.4.6飞轮储能系统的优缺点 206

4.4.7与其他储能系统的对比 207

4.4.8实际应用 207

4.5水力发电 208

4.5.1简介 208

4.5.2水力发电主要组成部分和工作原理 210

4.5.3水轮机类型 211

4.5.4抽水储能系统的原理 212

4.6超级电容器 213

4.6.1超级电容器的结构、特点和运行 213

4.6.2超级电容器的优缺点 215

4.6.3超级电容器和其他储能技术的差异 216

4.6.4超级电容器的应用 217

4.6.5超级电容器的其他应用 218

4.7超导储能 218

4.7.1简介 218

4.7.2超导的历史 219

4.7.3超导储能系统的组成和运行 219

4.7.4超导储能系统中储存的能量 220

4.7.5超导储能的应用 221

4.7.6超导储能系统的优缺点和未来 222

习题 223

参考文献 223

第5章 新型可再生能源 226

5.1海洋温差发电 226

5.1.1简介 226

5.1.2海洋温差发电方案 226

5.1.3功率和效率计算 227

5.1.4陆基和海基海洋温差发电厂 229

5.1.5海洋温差发电的优缺点 231

5.1.6海洋温差发电的未来 232

5.2潮汐能 232

5.2.1潮汐的背景 232

5.2.2潮汐周期、大小和输出功率计算 233

5.2.3潮汐发电系统 234

5.3波浪发电系统 240

5.3.1波浪发电原理 240

5.3.2波浪发电系统的类型 241

5.4地热能源系统 247

5.4.1简介 247

5.4.2地热资源 248

5.4.3地热发电技术 251

5.5生物质能源系统 254

5.5.1简介 254

5.5.2生物质能转换 255

5.5.3生物能源 256

5.5.4生物燃料的类型 257

5.5.5生物质能的优缺点 265

5.6太阳能热转换系统 265

5.6.1简介 265

5.6.2大型太阳能热转换系统 266

5.6.3小型太阳能热转换系统 270

5.6.4太阳能热转换系统的优缺点 271

5.7微型燃气轮机 273

5.7.1微型燃气轮机的定义和应用 273

5.7.2微型燃气轮机的组成和运行 274

5.7.3微型燃气轮机的优缺点 275

5.8卫星发电系统 275

5.8.1简介 276

5.8.2太阳能发电卫星的类型 276

5.8.3太阳能发电卫星的优缺点 278

5.8.4太阳能发电卫星的未来 279

习题 280

参考文献 281