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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