新能源发电与控制技术（第3版）

　　本书为“十二五” 普通高等教育本科规划教材。 本书第1 版«新能源转换与控制技术»于2008年2月问世。于2012年对本书进行修订时，考虑到能源转换涉及面极为广泛，而本书的重点是介绍新能源发电及其控制技术，故第2 版更名为«新能源发电与控制技术»。 本书第2 版出版至今，新能源的利用与开发取得了巨大成就，社会与经济价值在国际上获得广泛认可。为了反映新研究成果？体现技术更新，本书在第2 版的基础上再次修订与完善。 本书共分为8 章，主要内容包括： 新能源发电与控制技术导论，电源变换和控制技术基础知识，风能？风力发电与控制技术，太阳能？光伏发电与控制技术，生物质能发电与控制技术，分布式电源与微电网组网技术，核能发电与应用技术，其他形式新能源的发电与应用技术。 本书可作为电气工程及其自动化？新能源科学与工程？自动化？能源动力等专业的本科生教材。 对相关学科的研究生和从事新能源利用与发电的广大工程技术人员也是一本较为系统？完整的参考书。

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目 录
序
前言
本书常用变量及符号说明
第1 章 新能源发电与控制技术导论 1
1.1 能源储备与可持续发展战略 1
1.1.1 我国的能源结构与储备 1
1.1.2 我国的可持续发展战略 3
1.2 能源的分类与基本特征 4
1.2.1 能源的分类 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 新能源发电———能源转换的重要形式 9
1.3.1 新能源发电技术的应用 9
1.3.2 我国新能源发电的现状 10
1.4 新能源发电与控制技术的经济意义 12
1.4.1 能源是经济发展的引擎 12
1.4.2 新能源发电的经济意义 14
第2 章 电源变换和控制技术基础
知识 18
2.1 常用电力电子器件及其分类 18
2.1.1 电力电子器件的特征和分类 18
2.1.2 不可控型器件———电力二极管 19
2.1.3 半控型器件———晶闸管 20
2.1.4 全控型器件———电力MOSFET 和绝缘栅双极型晶体管IGBT 21
2.2 半导体功率器件的驱动与保护电路 24
2.2.1 晶闸管触发驱动器 24
2.2.2 IGBT 和MOSFET 驱动器 25
2.2.3 功率器件的保护电路 30
2.3 常用脉宽调制(PWM) 控制技术 33
2.3.1 直流PWM 控制技术 33
2.3.2 正弦波脉宽调制(SPWM)
控制技术 35
2.3.3 SVPWM 与CHBPWM 控制技术 38
2.4 AC—DC 变换电路 40
2.4.1 二极管整流器———不控整流 40
2.4.2 晶闸管整流器———相控整流 41
2.4.3 PWM 整流器———斩波整流 42
2.5 DC—DC 变换电路 44
2.5.1 单管非隔离式DC—DC 变换器 45
2.5.2 隔离式DC—DC 变换器 46
2.6 DC—AC 变换电路 49
2.6.1 常用DC—AC 变换电路 49
2.6.2 DC—AC 逆变器的分类 50
2.7 AC—AC 变换电路 51
2.7.1 AC—AC 交流斩波(降压)调压器 51
2.7.2 典型AC—AC 变换电路 52
本章小结 54
第3 章 风能?风力发电与控制技术 55
3.1 风的特性及风能利用 55
3.1.1 风的产生 55
3.1.2 风的特性与风能 56
3.1.3 风能的利用 59
3.2 风力发电及其工作原理 60
3.2.1 风力发电机组的分类及结构 60
3.2.2 风力机及风能转换原理 61
3.2.3 风力发电机及工作原理 64
3.3 风力机的调节与控制 72
3.3.1 风力机的定桨距调节与控制 73
3.3.2 风力机的变桨距调节与控制 73
3.3.3 风力机偏航系统的调节与控制 76
3.4 风力发电机组的控制 77
3.4.1 风力发电机组的恒速恒频控制 77
3.4.2 风力发电机组的变速恒频控制 78
3.5 风力发电机组的并网与安全运行 90
3.5.1 同步风力发电机组的并网技术 90
3.5.2 异步风力发电机组的并网技术 93
3.5.3 双馈异步风力发电机的并网运行系统 98
3.5.4 风力发电机组的并网安全运行与防护措施 99
3.6 风力发电的经济技术性评价 105
3.6.1 风力发电的经济性指标 105
3.6.2 影响风力发电经济性的主要因素 107
本章小结 108
第4 章 太阳能?光伏发电与控制技术 110
4.1 太阳的辐射及太阳能利用 110
4.1.1 太阳的辐射 110
4.1.2 太阳能的转换与利用 114
4.2 光伏发电原理与太阳电池 121
4.2.1 太阳能光伏发电的原理 121
4.2.2 太阳电池的发展与分类 123
4.2.3 光伏阵列与输出特性 125
4.2.4 光伏发电系统的构成与分类 128
4.3 光伏发电系统的MPPT 控制技术 133
4.3.1 光伏电池的最大功率点及环境特性影响 133
4.3.2 光伏电池最大功率点跟踪与控制策略 134
4.3.3 光伏电池最大功率点的仿真与实现 138
4.4 独立式光伏发电系统 141
4.4.1 独立式光伏发电系统的结构及工作原理 141
4.4.2 独立式光伏供电系统的储能与充放电控制技术 142
4.5 并网式光伏发电系统 145
4.5.1 并网式光伏发电系统的结构及工作原理 145
4.5.2 并网光伏逆变器的频率跟踪与锁相控制技术 149
4.5.3 光伏发电系统的并网安全运行与防护措施 151
4.6 光伏发电的发展前景与经济技术评价 153
本章小结 155
第5 章 生物质能发电与控制技术 156
5.1 生物质能的形式及其利用 156
5.1.1 生物质能的概念 156
5.1.2 生物质能存在的形式 158
5.1.3 生物质能的开发利用与发展状况 159
5.2 生物质能的制取与发电技术 165
5.2.1 生物质能的制取与发电分类 165
5.2.2 沼气发电技术与控制策略 170
5.2.3 垃圾焚烧发电技术与控制策略 181
5.2.4 生物质燃料电池的发电技术 189
5.2.5 生物质直接液化制燃料油的发电技术 194
5.3 生物质能的并网发电及对电网的影响 198
5.4 生物质能发电的经济技术性评价 200
本章小结 202
第6 章 分布式电源与微电网组网技术 204
6.1 分布式能源的特征及其应用 204
6.1.1 分布式能源的特征 205
6.1.2 分布式能源的应用 206
6.2 分布式供电与储能技术 208
6.2.1 天然气?燃气发电与控制技术 209
6.2.2 氢能?氢燃料电池发电与控制技术 215
6.2.3 分布式供电与混合储能技术 220
6.3 微电网与多单元混合组网技术 225
6.3.1 基于直流母线并网的微电网技术 227
6.3.2 基于交流与直流混合组网的微电网技术 233
6.3.3 微电网的调度与可靠性分析 236
6.4 电能质量与控制技术 243
6.4.1 功率因数校正 244
6.4.2 谐波治理与补偿技术 245
6.4.3 三相电压技术 248
6.5 分布式能源的综合利用及经济技术评价 249
6.5.1 分布式能源的综合利用 249
6.5.2 分布式能源的经济技术与可行性评价 250
本章小结 255
第7 章 核能发电与应用技术 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 核反应原理及反应装置 259
7.2.1 核反应堆工作原理 259
7.2.2 核反应堆装置 260
7.3 核能发电技术与发电设备 261
7.4 核电站的运行与监控系统 263
7.4.1 核电站的运行 263
7.4.2 核电站的监控系统 266
7.5 核能发电的经济技术性评价 271
本章小结 272
第8 章 其他形式新能源的发电与应用技术 274
8.1 其他形式的新能源载体简介 274
8.1.1 水能简介 274
8.1.2 海洋能简介 275
8.1.3 地热能简介 276
8.2 水能与小水力发电技术 276
8.2.1 水力资源与水能的利用 276
8.2.2 水轮机及其工作原理 277
8.2.3 水力发电及其控制技术 282
8.3 海洋能的利用与发电技术 295
8.3.1 海洋能的分类与应用 295
8.3.2 海洋能发电原理与应用技术 299
8.3.3 海洋能发电的综合评价 312
8.4 地热能发电与应用技术 314
8.4.1 地热能概述 314
8.4.2 地热能发电原理与应用技术 316
本章小结 318
参考文献 320