定 價：49 元
叢書名：“十三五“國家重點出版物出版規(guī)劃項目卓越工程能力培養(yǎng)與工程教育專業(yè)認證系列規(guī)劃教材(電氣工程及其自動化、自動化專業(yè))“十二五”普通高等教育本科國家級規(guī)劃教材
- 作者：惠晶
- 出版時間：2018/7/1
- ISBN：9787111600763
- 出 版 社：機械工業(yè)出版社
- 中圖法分類：TM61
- 頁碼：
- 紙張：膠版紙
- 版次：
- 開本：16開
本書為“十二五” 普通高等教育本科規(guī)劃教材。
本書第1 版新能源轉換與控制技術于2008年2月問世。于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(fā)電及其控制技術，故第2 版更名為新能源發(fā)電與控制技術。 本書第2 版出版至今，新能源的利用與開發(fā)取得了巨大成就，社會與經(jīng)濟價值在國際上獲得廣泛認可。為了反映新研究成果､體現(xiàn)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(fā)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(fā)電與控制技術，太陽能､光伏發(fā)電與控制技術，生物質能發(fā)電與控制技術，分布式電源與微電網(wǎng)組網(wǎng)技術，核能發(fā)電與應用技術，其他形式新能源的發(fā)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(yè)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(fā)電的廣大工程技術人員也是一本較為系統(tǒng)､完整的參考書。
前言
本書第1 版于2008 年2 月出版，書名是新能源轉換與控制技術，由于能源轉換涉及面極其廣泛，而本書內容主要涉及如何將一次能源轉換成電能，即能—電轉換形式，重點介紹利用新能源的發(fā)電及其控制技術，因此，第2 版更名為新能源發(fā)電與控制技術。 本書第2 版出版至今，新能源的利用與開發(fā)已取得巨大成就，社會與經(jīng)濟價值在國際上獲得廣泛認可。 為了反映最新研究成果､體現(xiàn)技術更新，本書在第2 版的基礎上再次修訂與完善。 本書修訂與增補的主要依據(jù)是: ①隨著科學技術的進步，環(huán)境保護意識的加強，世界各國對新能源的開發(fā)與利用已達到前所未有的高度；以風能､太陽能､生物質能為代表的可再生能源發(fā)電與運行成本均大幅度降低，社會和經(jīng)濟效益顯著，本書各章中使用的技術､經(jīng)濟數(shù)據(jù)需要更新。 ②近5 年，物聯(lián)網(wǎng)技術已滲透到生產(chǎn)與消費的各個領域，傳統(tǒng)的發(fā)電—輸電—用電系統(tǒng)開始受到更加靈活､可靠､多樣性并舉的智能電網(wǎng)､分布式發(fā)電與微電網(wǎng)的挑戰(zhàn)，本書增加了“分布式電源與微電網(wǎng)組網(wǎng)技術” 一章。 ③盡管水能是可再生能源的重要表現(xiàn)形式，然而水力發(fā)電技術是相對傳統(tǒng)和成熟的發(fā)電方式之一，水力及水輪機的控制相對簡單，已有許多文獻介紹，因此，本書將其壓縮為一節(jié)，并入第8 章“ 其他形式新能源的發(fā)電與應用技術”。 ④作者在近10 年選擇本書前兩版作為江南大學電氣工程及其自動化本科專業(yè)的教材，切身體會到原書有些內容和結構還不夠科學，對于相關新研究成果和新應用水平，需要與時俱進，力求能比較客觀､全面地反映在本教材中；在第2 版中引用的一些經(jīng)濟､技術數(shù)據(jù)已經(jīng)過時，還發(fā)現(xiàn)個別錯誤需要勘正。 基于上述四點，認為有必要對第2 版的結構進行調整､對內容進行修訂與補充。 本書第3 版?zhèn)鞒辛饲皟砂娴捏w系和特色，將新能源發(fā)電與控制技術有機地結合起來，重點介紹了以可再生能源為主的各類新能源的表現(xiàn)形式､主要利用方式及其發(fā)電原理､電源變換與控制技術。
新能源發(fā)電作為一門涉及多學科的新興技術，已日益受到國際社會的青睞。 “21 世紀可再生能源政策網(wǎng)(REN21，Renewable Energy Policy Network for the 21st Century)” 2017 年發(fā)布的可再生能源全球現(xiàn)狀報告( GSR2017) 稱: 2016 年全球可再生能源繼續(xù)保持增長，年度總投資規(guī)模達2416 億美元。 在2004 ~2016 年的12 年間，可再生能源投資增長了4.4 倍，可再生能源的發(fā)電總量(不含大水電) 自2004 年起增長了10.84 倍，達到921GW (1GW =10 億W)，約占全球總發(fā)電容量的7.9%，其中風電場占4.0%､生物質發(fā)電占2.0%､光伏發(fā)電占1.5%､海洋與太陽能聚熱發(fā)電等占0.4%。 可再生能源產(chǎn)業(yè)為全球提供了約830 萬個就業(yè)崗位(我國364.3 萬個)；2016 年，全球風電場裝機容量達487GW，增長55GW，其中裝機量與發(fā)電量最多的是我國，占全球總量的25.1%；2016 年，全球光伏發(fā)電裝機容量達303GW，增加了75GW，相當于每小時安裝31000 塊光伏板。 目前，全球已有約120 個國家制定了促進使用可再生能源的國家目標。 此外，在我國，隨著 中華人民共和國可再生能源法 國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要(2006 ~2020 年) 等法規(guī)和綱領性文獻的相繼執(zhí)行，對我國在新能源綜合利用方面起到了巨大作用，使我國近10 年持續(xù)保持著世界第一的增長率，新能源發(fā)電無論是裝機容量還是發(fā)電量均處于世界領先地位。
目前，國內外雖已有多種版本可再生能源利用的著作面世，但鑒于新能源利用涉及的能源種類繁多，應用規(guī)模和水平日新月異，主要技術不斷成熟的特點，急需一本能夠兼顧各類新能源發(fā)電與控制技術的綜合性教材。 隨著高等教育課程體系改革的不斷深入，在增加新技術課程､專業(yè)課時大幅度壓縮的情況下，作者在長期的教學實踐中也切身感到十分需要一本結構合理､選材科學､較為系統(tǒng)全面､綜合性和專業(yè)性強的相關教材。 這些因素也是繼2012 年9 月本書第2 版問世以來，對本書再一次修訂､增補的社會需求。
為了保證教學的延續(xù)性，提高本書的合理性與科學性，第3 版保留了第1 版經(jīng)教學實踐檢驗過的多數(shù)內容，對原書結構和章節(jié)做了適當調整與增補。 首先，按可再生能源開發(fā)利用的成熟度､重要性和發(fā)展前景，對第3 章~ 第8 章的內容按風力發(fā)電､光伏發(fā)電､生物質能發(fā)電､分布式電源與微電網(wǎng)､核能發(fā)電和其他新能源發(fā)電的順序重新編排；其次，考慮到第2 版中第5 章介紹的“水能､小水力發(fā)電與控制技術” 雖然屬于可再生能源利用及發(fā)電范疇，但技術成熟，與大型水電站的發(fā)電與控制重合度較高，因此刪除原章節(jié)，將其并到第8章“其他形式新能源的發(fā)電與應用技術” 的第一節(jié)，重點突出“小水力及小水電發(fā)電機組”的特點；近幾年隨著IT 技術的發(fā)展，智能電網(wǎng)快速發(fā)展，分布式電源與微電網(wǎng)是智能電網(wǎng)的重要組成與補充，因此，在第6 章中增加了相關內容；因核能發(fā)電屬于清潔能源利用的重要形式，核電裝置在新能源利用中占據(jù)重要的地位，在本書的第7
目 錄
序
前言
本書常用變量及符號說明
第1 章 新能源發(fā)電與控制技術導論 1
1.1 能源儲備與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)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(xù)發(fā)展戰(zhàn)略 3
1.2 能源的分類與基本特征 4
1.2.1 能源的分類 4
1.2.2 能源的基本特征 4
1.2.3 新能源及主要特征 5
1.2.4 分布式能源及主要特征 6
1.3 新能源發(fā)電———能源轉換的重要形式 9
1.3.1 新能源發(fā)電技術的應用 9
1.3.2 我國新能源發(fā)電的現(xiàn)狀 10
1.4 新能源發(fā)電與控制技術的經(jīng)濟意義 12
1.4.1 能源是經(jīng)濟發(fā)展的引擎 12
1.4.2 新能源發(fā)電的經(jīng)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 電力電子器件的特征和分類 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(fā)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 常用脈寬調制(PWM) 控制技術 33
2.3.1 直流PWM 控制技術 33
2.3.2 正弦波脈寬調制(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(fā)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(chǎn)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(fā)電及其工作原理 60
3.2.1 風力發(fā)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(fā)電機及工作原理 64
3.3 風力機的調節(jié)與控制 72
3.3.1 風力機的定槳距調節(jié)與控制 73
3.3.2 風力機的變槳距調節(jié)與控制 73
3.3.3 風力機偏航系統(tǒng)的調節(jié)與控制 76
3.4 風力發(fā)電機組的控制 77
3.4.1 風力發(fā)電機組的恒速恒頻控制 77
3.4.2 風力發(fā)電機組的變速恒頻控制 78
3.5 風力發(fā)電機組的并網(wǎng)與安全運行 90
3.5.1 同步風力發(fā)電機組的并網(wǎng)技術 90
3.5.2 異步風力發(fā)電機組的并網(wǎng)技術 93
3.5.3 雙饋異步風力發(fā)電機的并網(wǎng)運行系統(tǒng) 98
3.5.4 風力發(fā)電機組的并網(wǎng)安全運行與防護措施 99
3.6 風力發(fā)電的經(jīng)濟技術性評價 105
3.6.1 風力發(fā)電的經(jīng)濟性指標 105
3.6.2 影響風力發(fā)電經(jīng)濟性的主要因素 107
本章小結 108
第4 章 太陽能､光伏發(fā)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(fā)電原理與太陽電池 121
4.2.1 太陽能光伏發(fā)電的原理 121
4.2.2 太陽電池的發(fā)展與分類 123
4.2.3 光伏陣列與輸出特性 125
4.2.4 光伏發(fā)電系統(tǒng)的構成與分類 128
4.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)的MPPT 控制技術 133
4.3.1 光伏電池的最大功率點及環(huán)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(xiàn) 138
4.4 獨立式光伏發(fā)電系統(tǒng) 141
4.4.1 獨立式光伏發(fā)電系統(tǒng)的結構及工作原理 141
4.4.2 獨立式光伏供電系統(tǒng)的儲能與充放電控制技術 142
4.5 并網(wǎng)式光伏發(fā)電系統(tǒng) 145
4.5.1 并網(wǎng)式光伏發(fā)電系統(tǒng)的結構及工作原理 145
4.5.2 并網(wǎng)光伏逆變器的頻率跟蹤與鎖相控制技術 149
4.5.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)安全運行與防護措施 151
4.6 光伏發(fā)電的發(fā)展前景與經(jīng)濟技術評價 153
本章小結 155
第5 章 生物質能發(fā)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(fā)利用與發(fā)展狀況 159
5.2 生物質能的制取與發(fā)電技術 165
5.2.1 生物質能的制取與發(fā)電分類 165
5.2.2 沼氣發(fā)電技術與控制策略 170
5.2.3 垃圾焚燒發(fā)電技術與控制策略 181
5.2.4 生物質燃料電池的發(fā)電技術 189
5.2.5 生物質直接液化制燃料油的發(fā)電技術 194
5.3 生物質能的并網(wǎng)發(fā)電及對電網(wǎng)的影響 198
5.4 生物質能發(fā)電的經(jīng)濟技術性評價 200
本章小結 202
第6 章 分布式電源與微電網(wǎng)組網(wǎng)技術 204
6.1 分布式能源的特征及其應用 204
6.1.1 分布式能源的特征 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(fā)電與控制技術 209
6.2.2 氫能､氫燃料電池發(fā)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(wǎng)與多單元混合組網(wǎng)技術 225
6.3.1 基于直流母線并網(wǎng)的微電網(wǎng)技術 227
6.3.2 基于交流與直流混合組網(wǎng)的微電網(wǎng)技術 233
6.3.3 微電網(wǎng)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(shù)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(jīng)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(jīng)濟技術與可行性評價 250
本章小結 255
第7 章 核能發(fā)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(fā)電技術與發(fā)電設備 261
7.4 核電站的運行與監(jiān)控系統(tǒng) 263
7.4.1 核電站的運行 263
7.4.2 核電站的監(jiān)控系統(tǒng) 266
7.5 核能發(fā)電的經(jīng)濟技術性評價 271
本章小結 272
第8 章 其他形式新能源的發(fā)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(fā)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(fā)電及其控制技術 282
8.3 海洋能的利用與發(fā)電技術 295
8.3.1 海洋能的分類與應用 295
8.3.2 海洋能發(fā)電原理與應用技術 299
8.3.3 海洋能發(fā)電的綜合評價 312
8.4 地熱能發(fā)電與應用技術 314
8.4.1 地熱能概述 314
8.4.2 地熱能發(fā)電原理與應用技術 316
本章小結 318
參考文獻 320
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