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目次
商品簡介
本書為“十二五” 普通高等教育本科規劃教材。
本書第1 版新能源轉換與控制技術於2008年2月問世。於2012年對本書進行修訂時，考慮到能源轉換涉及面極為廣泛，而本書的重點是介紹新能源發電及其控制技術，故第2 版更名為新能源發電與控制技術。 本書第2 版出版至今，新能源的利用與開發取得了巨大成就，社會與經濟價值在國際上獲得廣泛認可。為了反映新研究成果體現技術更新，本書在第2 版的基礎上再次修訂與完善。
本書共分為8 章，主要內容包括: 新能源發電與控制技術導論，電源變換和控制技術基礎知識，風能風力發電與控制技術，太陽能光伏發電與控制技術，生物質能發電與控制技術，分布式電源與微電網組網技術，核能發電與應用技術，其他形式新能源的發電與應用技術。
本書可作為電氣工程及其自動化新能源科學與工程自動化能源動力等專業的本科生教材。 對相關學科的研究生和從事新能源利用與發電的廣大工程技術人員也是一本較為系統完整的參考書。
本書第1 版新能源轉換與控制技術於2008年2月問世。於2012年對本書進行修訂時，考慮到能源轉換涉及面極為廣泛，而本書的重點是介紹新能源發電及其控制技術，故第2 版更名為新能源發電與控制技術。 本書第2 版出版至今，新能源的利用與開發取得了巨大成就，社會與經濟價值在國際上獲得廣泛認可。為了反映新研究成果體現技術更新，本書在第2 版的基礎上再次修訂與完善。
本書共分為8 章，主要內容包括: 新能源發電與控制技術導論，電源變換和控制技術基礎知識，風能風力發電與控制技術，太陽能光伏發電與控制技術，生物質能發電與控制技術，分布式電源與微電網組網技術，核能發電與應用技術，其他形式新能源的發電與應用技術。
本書可作為電氣工程及其自動化新能源科學與工程自動化能源動力等專業的本科生教材。 對相關學科的研究生和從事新能源利用與發電的廣大工程技術人員也是一本較為系統完整的參考書。
目次
目 錄
序
前言
本書常用變量及符號說明
第1 章 新能源發電與控制技術導論 1
1.1 能源儲備與可持續發展戰略 1
1.1.1 我國的能源結構與儲備 1
1.1.2 我國的可持續發展戰略 3
1.2 能源的分類與基本特徵 4
1.2.1 能源的分類 4
1.2.2 能源的基本特徵 4
1.2.3 新能源及主要特徵 5
1.2.4 分布式能源及主要特徵 6
1.3 新能源發電―――能源轉換的重要形式 9
1.3.1 新能源發電技術的應用 9
1.3.2 我國新能源發電的現狀 10
1.4 新能源發電與控制技術的經濟意義 12
1.4.1 能源是經濟發展的引擎 12
1.4.2 新能源發電的經濟意義 14
第2 章 電源變換和控制技術基礎
知識 18
2.1 常用電力電子器件及其分類 18
2.1.1 電力電子器件的特徵和分類 18
2.1.2 不可控型器件―――電力二極管 19
2.1.3 半控型器件―――晶閘管 20
2.1.4 全控型器件―――電力MOSFET 和絕緣柵雙極型晶體管IGBT 21
2.2 半導體功率器件的驅動與保護電路 24
2.2.1 晶閘管觸發驅動器 24
2.2.2 IGBT 和MOSFET 驅動器 25
2.2.3 功率器件的保護電路 30
2.3 常用脈寬調製(PWM) 控制技術 33
2.3.1 直流PWM 控制技術 33
2.3.2 正弦波脈寬調製(SPWM)
控制技術 35
2.3.3 SVPWM 與CHBPWM 控制技術 38
2.4 AC―DC 變換電路 40
2.4.1 二極管整流器―――不控整流 40
2.4.2 晶閘管整流器―――相控整流 41
2.4.3 PWM 整流器―――斬波整流 42
2.5 DC―DC 變換電路 44
2.5.1 單管非隔離式DC―DC 變換器 45
2.5.2 隔離式DC―DC 變換器 46
2.6 DC―AC 變換電路 49
2.6.1 常用DC―AC 變換電路 49
2.6.2 DC―AC 逆變器的分類 50
2.7 AC―AC 變換電路 51
2.7.1 AC―AC 交流斬波(降壓)調壓器 51
2.7.2 典型AC―AC 變換電路 52
本章小結 54
第3 章 風能､風力發電與控制技術 55
3.1 風的特性及風能利用 55
3.1.1 風的產生 55
3.1.2 風的特性與風能 56
3.1.3 風能的利用 59
3.2 風力發電及其工作原理 60
3.2.1 風力發電機組的分類及結構 60
3.2.2 風力機及風能轉換原理 61
3.2.3 風力發電機及工作原理 64
3.3 風力機的調節與控制 72
3.3.1 風力機的定槳距調節與控制 73
3.3.2 風力機的變槳距調節與控制 73
3.3.3 風力機偏航系統的調節與控制 76
3.4 風力發電機組的控制 77
3.4.1 風力發電機組的恒速恒頻控制 77
3.4.2 風力發電機組的變速恒頻控制 78
3.5 風力發電機組的並網與安全運行 90
3.5.1 同步風力發電機組的並網技術 90
3.5.2 異步風力發電機組的並網技術 93
3.5.3 雙饋異步風力發電機的並網運行系統 98
3.5.4 風力發電機組的並網安全運行與防護措施 99
3.6 風力發電的經濟技術性評價 105
3.6.1 風力發電的經濟性指標 105
3.6.2 影響風力發電經濟性的主要因素 107
本章小結 108
第4 章 太陽能､光伏發電與控制技術 110
4.1 太陽的輻射及太陽能利用 110
4.1.1 太陽的輻射 110
4.1.2 太陽能的轉換與利用 114
4.2 光伏發電原理與太陽電池 121
4.2.1 太陽能光伏發電的原理 121
4.2.2 太陽電池的發展與分類 123
4.2.3 光伏陣列與輸出特性 125
4.2.4 光伏發電系統的構成與分類 128
4.3 光伏發電系統的MPPT 控制技術 133
4.3.1 光伏電池的最大功率點及環境特性影響 133
4.3.2 光伏電池最大功率點跟蹤與控制策略 134
4.3.3 光伏電池最大功率點的仿真與實現 138
4.4 獨立式光伏發電系統 141
4.4.1 獨立式光伏發電系統的結構及工作原理 141
4.4.2 獨立式光伏供電系統的儲能與充放電控制技術 142
4.5 並網式光伏發電系統 145
4.5.1 並網式光伏發電系統的結構及工作原理 145
4.5.2 並網光伏逆變器的頻率跟蹤與鎖相控制技術 149
4.5.3 光伏發電系統的並網安全運行與防護措施 151
4.6 光伏發電的發展前景與經濟技術評價 153
本章小結 155
第5 章 生物質能發電與控制技術 156
5.1 生物質能的形式及其利用 156
5.1.1 生物質能的概念 156
5.1.2 生物質能存在的形式 158
5.1.3 生物質能的開發利用與發展狀況 159
5.2 生物質能的制取與發電技術 165
5.2.1 生物質能的制取與發電分類 165
5.2.2 沼氣發電技術與控制策略 170
5.2.3 垃圾焚燒發電技術與控制策略 181
5.2.4 生物質燃料電池的發電技術 189
5.2.5 生物質直接液化制燃料油的發電技術 194
5.3 生物質能的並網發電及對電網的影響 198
5.4 生物質能發電的經濟技術性評價 200
本章小結 202
第6 章 分布式電源與微電網組網技術 204
6.1 分布式能源的特徵及其應用 204
6.1.1 分布式能源的特徵 205
6.1.2 分布式能源的應用 206
6.2 分布式供電與儲能技術 208
6.2.1 天然氣､燃氣發電與控制技術 209
6.2.2 氫能､氫燃料電池發電與控制技術 215
6.2.3 分布式供電與混合儲能技術 220
6.3 微電網與多單元混合組網技術 225
6.3.1 基於直流母線並網的微電網技術 227
6.3.2 基於交流與直流混合組網的微電網技術 233
6.3.3 微電網的調度與可靠性分析 236
6.4 電能質量與控制技術 243
6.4.1 功率因數校正 244
6.4.2 諧波治理與補償技術 245
6.4.3 三相電壓技術 248
6.5 分布式能源的綜合利用及經濟技術評價 249
6.5.1 分布式能源的綜合利用 249
6.5.2 分布式能源的經濟技術與可行性評價 250
本章小結 255
第7 章 核能發電與應用技術 256
7.1 核能的形式及其利用 256
7.1.1 核能的主要形式 256
7.1.2 核能的和平利用 259
7.2 核反應原理及反應裝置 259
7.2.1 核反應堆工作原理 259
7.2.2 核反應堆裝置 260
7.3 核能發電技術與發電設備 261
7.4 核電站的運行與監控系統 263
7.4.1 核電站的運行 263
7.4.2 核電站的監控系統 266
7.5 核能發電的經濟技術性評價 271
本章小結 272
第8 章 其他形式新能源的發電與應用技術 274
8.1 其他形式的新能源載體簡介 274
8.1.1 水能簡介 274
8.1.2 海洋能簡介 275
8.1.3 地熱能簡介 276
8.2 水能與小水力發電技術 276
8.2.1 水力資源與水能的利用 276
8.2.2 水輪機及其工作原理 277
8.2.3 水力發電及其控制技術 282
8.3 海洋能的利用與發電技術 295
8.3.1 海洋能的分類與應用 295
8.3.2 海洋能發電原理與應用技術 299
8.3.3 海洋能發電的綜合評價 312
8.4 地熱能發電與應用技術 314
8.4.1 地熱能概述 314
8.4.2 地熱能發電原理與應用技術 316
本章小結 318
參考文獻 320
序
前言
本書常用變量及符號說明
第1 章 新能源發電與控制技術導論 1
1.1 能源儲備與可持續發展戰略 1
1.1.1 我國的能源結構與儲備 1
1.1.2 我國的可持續發展戰略 3
1.2 能源的分類與基本特徵 4
1.2.1 能源的分類 4
1.2.2 能源的基本特徵 4
1.2.3 新能源及主要特徵 5
1.2.4 分布式能源及主要特徵 6
1.3 新能源發電―――能源轉換的重要形式 9
1.3.1 新能源發電技術的應用 9
1.3.2 我國新能源發電的現狀 10
1.4 新能源發電與控制技術的經濟意義 12
1.4.1 能源是經濟發展的引擎 12
1.4.2 新能源發電的經濟意義 14
第2 章 電源變換和控制技術基礎
知識 18
2.1 常用電力電子器件及其分類 18
2.1.1 電力電子器件的特徵和分類 18
2.1.2 不可控型器件―――電力二極管 19
2.1.3 半控型器件―――晶閘管 20
2.1.4 全控型器件―――電力MOSFET 和絕緣柵雙極型晶體管IGBT 21
2.2 半導體功率器件的驅動與保護電路 24
2.2.1 晶閘管觸發驅動器 24
2.2.2 IGBT 和MOSFET 驅動器 25
2.2.3 功率器件的保護電路 30
2.3 常用脈寬調製(PWM) 控制技術 33
2.3.1 直流PWM 控制技術 33
2.3.2 正弦波脈寬調製(SPWM)
控制技術 35
2.3.3 SVPWM 與CHBPWM 控制技術 38
2.4 AC―DC 變換電路 40
2.4.1 二極管整流器―――不控整流 40
2.4.2 晶閘管整流器―――相控整流 41
2.4.3 PWM 整流器―――斬波整流 42
2.5 DC―DC 變換電路 44
2.5.1 單管非隔離式DC―DC 變換器 45
2.5.2 隔離式DC―DC 變換器 46
2.6 DC―AC 變換電路 49
2.6.1 常用DC―AC 變換電路 49
2.6.2 DC―AC 逆變器的分類 50
2.7 AC―AC 變換電路 51
2.7.1 AC―AC 交流斬波(降壓)調壓器 51
2.7.2 典型AC―AC 變換電路 52
本章小結 54
第3 章 風能､風力發電與控制技術 55
3.1 風的特性及風能利用 55
3.1.1 風的產生 55
3.1.2 風的特性與風能 56
3.1.3 風能的利用 59
3.2 風力發電及其工作原理 60
3.2.1 風力發電機組的分類及結構 60
3.2.2 風力機及風能轉換原理 61
3.2.3 風力發電機及工作原理 64
3.3 風力機的調節與控制 72
3.3.1 風力機的定槳距調節與控制 73
3.3.2 風力機的變槳距調節與控制 73
3.3.3 風力機偏航系統的調節與控制 76
3.4 風力發電機組的控制 77
3.4.1 風力發電機組的恒速恒頻控制 77
3.4.2 風力發電機組的變速恒頻控制 78
3.5 風力發電機組的並網與安全運行 90
3.5.1 同步風力發電機組的並網技術 90
3.5.2 異步風力發電機組的並網技術 93
3.5.3 雙饋異步風力發電機的並網運行系統 98
3.5.4 風力發電機組的並網安全運行與防護措施 99
3.6 風力發電的經濟技術性評價 105
3.6.1 風力發電的經濟性指標 105
3.6.2 影響風力發電經濟性的主要因素 107
本章小結 108
第4 章 太陽能､光伏發電與控制技術 110
4.1 太陽的輻射及太陽能利用 110
4.1.1 太陽的輻射 110
4.1.2 太陽能的轉換與利用 114
4.2 光伏發電原理與太陽電池 121
4.2.1 太陽能光伏發電的原理 121
4.2.2 太陽電池的發展與分類 123
4.2.3 光伏陣列與輸出特性 125
4.2.4 光伏發電系統的構成與分類 128
4.3 光伏發電系統的MPPT 控制技術 133
4.3.1 光伏電池的最大功率點及環境特性影響 133
4.3.2 光伏電池最大功率點跟蹤與控制策略 134
4.3.3 光伏電池最大功率點的仿真與實現 138
4.4 獨立式光伏發電系統 141
4.4.1 獨立式光伏發電系統的結構及工作原理 141
4.4.2 獨立式光伏供電系統的儲能與充放電控制技術 142
4.5 並網式光伏發電系統 145
4.5.1 並網式光伏發電系統的結構及工作原理 145
4.5.2 並網光伏逆變器的頻率跟蹤與鎖相控制技術 149
4.5.3 光伏發電系統的並網安全運行與防護措施 151
4.6 光伏發電的發展前景與經濟技術評價 153
本章小結 155
第5 章 生物質能發電與控制技術 156
5.1 生物質能的形式及其利用 156
5.1.1 生物質能的概念 156
5.1.2 生物質能存在的形式 158
5.1.3 生物質能的開發利用與發展狀況 159
5.2 生物質能的制取與發電技術 165
5.2.1 生物質能的制取與發電分類 165
5.2.2 沼氣發電技術與控制策略 170
5.2.3 垃圾焚燒發電技術與控制策略 181
5.2.4 生物質燃料電池的發電技術 189
5.2.5 生物質直接液化制燃料油的發電技術 194
5.3 生物質能的並網發電及對電網的影響 198
5.4 生物質能發電的經濟技術性評價 200
本章小結 202
第6 章 分布式電源與微電網組網技術 204
6.1 分布式能源的特徵及其應用 204
6.1.1 分布式能源的特徵 205
6.1.2 分布式能源的應用 206
6.2 分布式供電與儲能技術 208
6.2.1 天然氣､燃氣發電與控制技術 209
6.2.2 氫能､氫燃料電池發電與控制技術 215
6.2.3 分布式供電與混合儲能技術 220
6.3 微電網與多單元混合組網技術 225
6.3.1 基於直流母線並網的微電網技術 227
6.3.2 基於交流與直流混合組網的微電網技術 233
6.3.3 微電網的調度與可靠性分析 236
6.4 電能質量與控制技術 243
6.4.1 功率因數校正 244
6.4.2 諧波治理與補償技術 245
6.4.3 三相電壓技術 248
6.5 分布式能源的綜合利用及經濟技術評價 249
6.5.1 分布式能源的綜合利用 249
6.5.2 分布式能源的經濟技術與可行性評價 250
本章小結 255
第7 章 核能發電與應用技術 256
7.1 核能的形式及其利用 256
7.1.1 核能的主要形式 256
7.1.2 核能的和平利用 259
7.2 核反應原理及反應裝置 259
7.2.1 核反應堆工作原理 259
7.2.2 核反應堆裝置 260
7.3 核能發電技術與發電設備 261
7.4 核電站的運行與監控系統 263
7.4.1 核電站的運行 263
7.4.2 核電站的監控系統 266
7.5 核能發電的經濟技術性評價 271
本章小結 272
第8 章 其他形式新能源的發電與應用技術 274
8.1 其他形式的新能源載體簡介 274
8.1.1 水能簡介 274
8.1.2 海洋能簡介 275
8.1.3 地熱能簡介 276
8.2 水能與小水力發電技術 276
8.2.1 水力資源與水能的利用 276
8.2.2 水輪機及其工作原理 277
8.2.3 水力發電及其控制技術 282
8.3 海洋能的利用與發電技術 295
8.3.1 海洋能的分類與應用 295
8.3.2 海洋能發電原理與應用技術 299
8.3.3 海洋能發電的綜合評價 312
8.4 地熱能發電與應用技術 314
8.4.1 地熱能概述 314
8.4.2 地熱能發電原理與應用技術 316
本章小結 318
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