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高效可再生能源发电系统及并网技术（原书第2版）
作者：[美] 吉尔伯特·M.马斯特斯，[Gilbert，M.，Masters] 著，王宾 杨尚霖 龚立娇 译
出版社：机械工业出版社
出版时间：2019-07-01
ISBN：9787111621003
定价：¥150.00
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内容简介
本书介绍了高效可再生能源发电系统及并网技术，理论与实用性并重，内容主要包含电力系统、光伏发电和风力发电系统，以及其他可再生能源、能源效率和智能电网三部分。第壹部分内容从电路的基本原理出发，由浅入深地给出了诸如功率因数、三相电力系统、电能质量等专业知识点，也特别回顾了现代电力工业的发展历程和相关政策法规的演化史， 使读者能尽快地掌握和熟悉电力系统的基本原理和发展历史；第二和第三部分内容主要涉及高效可再生能源发电系统关键技术，包括将太阳能转换为电能的光伏组件及光伏发电、光伏抽水等应用系统技术，风能和风力发电系统的相关技术，以及近年来新兴的光热发电、波浪能发电、潮汐能发电、水力发电、生物质发电、地热发电、抽水蓄能发电等技术。*后以智能电表两侧的可再生能源发电系统与并网电力系统的运行经济性分析为切入点，针对性地介绍了需求侧响应、热电联产、电能储能、燃料电池等关键技术。 本书可作为电气和机械工程本科生和研究生的教科书，但由于它内容非常丰富，也可以作为相关专业的工程技术人员、研究人员和能源决策人员的参考资料。
作者简介
Gilbert M. Masters 斯坦福大学电气工程专业博士学位，主要从事能源与环境，特别是高效可再生能源方向的相关教学工作。目前他是斯坦福大学土木与环境工程专业的名誉教授，已经出版了多部关于环境工程的著作。
目录
目 录
译者的话
原书前言
第１章 美国电力工业史１
１１ 电磁学：电力基本知识１
１２ 爱迪生和西屋的早期之争２
１３ 电力公司的监管制度４
１３１ １９３５年公用事业控股公司法案４
１３２ １９７８年公用事业管理政策法案５
１３３ 公用发电与自用发电５
１３４ 向非公用事业发电厂开放电网６
１３５ 竞争性市场的出现７
１４ 电力基础设施：电网１１
１４１ 北美电网１１
１４２ 电力供需平衡１３
１４３ 电网稳定性１６
１４４ 行业数据１７
１５ 电力基础设施：发电２０
１５１ 基荷蒸汽发电厂２１
１５２ 燃煤蒸汽发电厂２２
１５３ 燃气轮机发电２５
１５４ 联合循环发电厂２６
１５５ 综合气化联合循环发电厂２６
１５６ 核能发电２８
１６ 常规发电厂相关财务知识３１
１６１ 年度固定成本３１
１６２ 均化发电成本３３
１６３ 筛选曲线３５
１６４ 负荷时间曲线３６
１６５ 碳成本和其他外部费用３９
１７ 小结４０
参考文献４０
第２章 电路、磁路基础４２
２１ 电路简介４２
２２ 重要电气量定义４３
２２１ 电荷４３
Ⅷ 高效可再生能源发电系统及并网技术（原书第２版）
２２２ 电流４３
２２３ 基尔霍夫电流定律４４
２２４ 电压４６
２２５ 基尔霍夫电压定律４６
２２６ 功率４７
２２７ 功（能量） ４７
２２８ 小结４８
２３ 理想电压源、电流源４８
２３１ 理想电压源４８
２３２ 理想电流源４９
２４ 电阻４９
２４１ 欧姆定律４９
２４２ 电阻串联５０
２４３ 电阻并联５１
２４４ 分压器５２
２４５ 导线电阻５３
２５ 电容５７
２６ 磁路简介５９
２６１ 电磁变换５９
２６２ 磁路６０
２７ 电感６２
２７１ 电感的物理特性６２
２７２ 电感的电磁特性６４
２８ 变压器６６
２８１ 理想变压器６７
２８２ 励磁损耗６９
第３章 电力系统基础７２
３１ 电压和电流有效值７２
３２ 正弦电压激励下的理想元件７４
３２１ 理想电阻７４
３２２ 理想电容７６
３２３ 理想电感７８
３２４ 阻抗７９
３３ 功率因数８２
３３１ 功率三角形８３
３３２ 功率因数调整８５
３４ 单相三线制居民供电８６
３５ 三相供电系统８９
３５１ 对称性联结供电系统８９
目 录 Ⅸ
３５２ △联结三相供电系统９４
３６ 同步发电机９５
３６１ 旋转磁场９６
３６２ 同步发电机相量模型９８
３７ 输电和配电９９
３７１ 输配电网损９９
３７２ 输配电系统中的无功功率Ｑ １０２
３７３ 有功功率和无功功率对线路压降的影响１０３
３８ 电能质量１０６
３８１ 谐波简介１０７
３８２ 总谐波畸变１０９
３８３ 谐波与中线过载１１０
３８４ 变压器内部谐波１１２
３９ 电力电子学１１２
３９１ 交流－直流变换１１２
３９２ 直流－直流变换１１５
３９３ 直流－交流逆变１１９
３１０ 背靠背电压源变换器１２１
参考文献１２２
第４章 太阳能资源１２３
４１ 太阳光谱１２３
４２ 地球轨道１２６
４３ 正午太阳高度角１２８
４４ 一天中任意时刻的太阳位置１３１
４５ 用于遮蔽分析的太阳轨迹图１３４
４６ 利用阴影图进行遮蔽分析１３６
４７ 太阳时与时钟时１３９
４８ 日升日落１４１
４９ 晴天太阳直射１４３
４１０ 晴天日照强度１４６
４１０１ 直射辐射１４６
４１０２ 散射辐射１４７
４１０３ 反射辐射１４９
４１０４ 太阳跟踪系统１５０
４１１ 月均晴天日照强度１５５
４１２ 太阳辐射测量１５９
４１３ 正常环境下日照强度１６２
４１３１ 太阳能采集板上的典型气象年日照强度１６２
４１４ 月均日照强度１６５
Ⅹ 高效可再生能源发电系统及并网技术（原书第２版）
参考文献１７２
第５章 光伏材料及电气特性１７３
５１ 简介１７３
５２ 半导体基本原理１７４
５２１ 带隙能１７５
５２２ 带隙能对光伏效率的影响１７８
５２３ ＰＮ结１８０
５２４ ＰＮ结二极管１８２
５２５ 通用光伏电池１８４
５３ 光伏材料１８５
５３１ 晶体硅１８５
５３２ 非晶硅１８８
５３３ 砷化镓１８９
５３４ 碲化镉１９０
５３５ 铜铟镓硒１９１
５４ 光伏电池的等效电路１９２
５４１ 光伏电池的简化等效电路１９２
５４２ 光伏电池的精确等效电路１９４
５５ 从电池单元到模块、阵列１９７
５５１ 从电池单元到电池模块１９８
５５２ 从光伏电池模块到光伏阵列２００
５６ 标准测试条件下的光伏电池电流－电压曲线２０１
５７ 温度和日照强度对电流－电压曲线的影响２０４
５８ 遮蔽对电流－电压曲线的影响２０６
５８１ 光伏电池被遮蔽的物理原理２０６
５８２ 采用旁路二极管和阻流二极管改善遮蔽影响２０９
５９ 最大功率点跟踪器２１２
５９１ 降压－升压变换器２１２
５９２ 最大功率点跟踪控制器２１６
参考文献２１９
第６章 光伏发电系统２２０
６１ 简介２２０
６２ 电表用户侧的并网光伏发电系统２２０
６２１ 并网光伏发电系统组件２２０
６２２ 微型逆变器２２２
６２３ 净电能计量和上网电价２２４
６３ 光伏发电系统性能预测２２５
６３１ 与温度无关的光伏发电功率降额２２５
６３２ 与温度相关的光伏发电功率降额２２９
目 录 Ⅺ
６３３ 光伏发电系统运行的“峰值小时”预测方法２３２
６３４ 估算光伏电池标准化发电量２３４
６３５ 光伏并网系统的容量系数２３５
６３６ 实际设计中需考虑的相关事项２３６
６４ 光伏发电系统相关经济问题２３９
６４１ 光伏发电系统成本２３９
６４２ 摊销成本２４１
６４３ 现金流分析２４４
６４４ 居民的电费费率结构２４６
６４５ 商业和工业的电费费率结构２４８
６４６ 商业建筑光伏发电系统的经济性２５０
６４７ 购电协议２５１
６４８ 具备公网供电容量的光伏发电系统２５２
６５ 带储能的独立光伏发电系统２５３
６５１ 独立光伏发电系统相关组件２５４
６５２ 自控式光伏电池模块２５５
６５３ 负荷预测２５７
６５４ 假设带有最大功率点跟踪器开始光伏电池阵列设计２６０
６５５ 电池２６２
６５６ 铅酸电池基本原理２６３
６５７ 电池存储容量２６５
６５８ 用库仑效率代替能量效率２６８
６５９ 电池容量设计２６９
６５１０ 不带最大功率点跟踪器的光伏电池阵列设计２７２
６５１１ 简单的设计模板２７４
６５１２ 独立光伏发电系统的成本２７７
６６ 光伏抽水系统２７９
６６１ 光伏抽水系统的电气部分２８０
６６２ 液压泵特性曲线２８１
６６３ 液压系统特性曲线２８４
６６４ 综合性能预测２８７
参考文献２８９
第７章 风力发电系统２９１
７１ 风力发电的发展史２９１
７２ 风力机技术：风轮２９５
７３ 风力机技术：风力发电机２９８
７３１ 定速同步发电机２９８
７３２ 笼型感应发电机２９９
７３３ 双馈感应发电机３０１
Ⅻ 高效可再生能源发电系统及并网技术（原书第２版）
７３４ 变速同步发电机３０１
７４ 风能３０２
７４１ 空气密度的温度和高度校正３０４
７４２ 塔筒高度的影响３０６
７５ 风力机输出功率曲线３０９
７５１ 贝茨极限３０９
７５２ 理想风电机组输出功率曲线３１１
７５３ 实际功率曲线３１２
７５４ 国际电工委员会对风电机组的分类３１５
７５５ 风速测量３１６
７６ 平均风功率密度３１７
７６１ 离散风速直方图３１７
７６２ 风电概率密度函数３２０
７６３ 威布尔和瑞利统计３２１
７６４ 利用瑞利统计计算平均风功率密度３２２
７６５ 风力分级３２４
７７ 风电机组发电量估算３２５
７７１ 风速累积分布函数３２６
７７２ 实际功率曲线的威布尔统计３２８
７７３ 一种估算容量系数的简便方法３３３
７８
译者的话
原书前言
第１章 美国电力工业史１
１１ 电磁学：电力基本知识１
１２ 爱迪生和西屋的早期之争２
１３ 电力公司的监管制度４
１３１ １９３５年公用事业控股公司法案４
１３２ １９７８年公用事业管理政策法案５
１３３ 公用发电与自用发电５
１３４ 向非公用事业发电厂开放电网６
１３５ 竞争性市场的出现７
１４ 电力基础设施：电网１１
１４１ 北美电网１１
１４２ 电力供需平衡１３
１４３ 电网稳定性１６
１４４ 行业数据１７
１５ 电力基础设施：发电２０
１５１ 基荷蒸汽发电厂２１
１５２ 燃煤蒸汽发电厂２２
１５３ 燃气轮机发电２５
１５４ 联合循环发电厂２６
１５５ 综合气化联合循环发电厂２６
１５６ 核能发电２８
１６ 常规发电厂相关财务知识３１
１６１ 年度固定成本３１
１６２ 均化发电成本３３
１６３ 筛选曲线３５
１６４ 负荷时间曲线３６
１６５ 碳成本和其他外部费用３９
１７ 小结４０
参考文献４０
第２章 电路、磁路基础４２
２１ 电路简介４２
２２ 重要电气量定义４３
２２１ 电荷４３
Ⅷ 高效可再生能源发电系统及并网技术（原书第２版）
２２２ 电流４３
２２３ 基尔霍夫电流定律４４
２２４ 电压４６
２２５ 基尔霍夫电压定律４６
２２６ 功率４７
２２７ 功（能量） ４７
２２８ 小结４８
２３ 理想电压源、电流源４８
２３１ 理想电压源４８
２３２ 理想电流源４９
２４ 电阻４９
２４１ 欧姆定律４９
２４２ 电阻串联５０
２４３ 电阻并联５１
２４４ 分压器５２
２４５ 导线电阻５３
２５ 电容５７
２６ 磁路简介５９
２６１ 电磁变换５９
２６２ 磁路６０
２７ 电感６２
２７１ 电感的物理特性６２
２７２ 电感的电磁特性６４
２８ 变压器６６
２８１ 理想变压器６７
２８２ 励磁损耗６９
第３章 电力系统基础７２
３１ 电压和电流有效值７２
３２ 正弦电压激励下的理想元件７４
３２１ 理想电阻７４
３２２ 理想电容７６
３２３ 理想电感７８
３２４ 阻抗７９
３３ 功率因数８２
３３１ 功率三角形８３
３３２ 功率因数调整８５
３４ 单相三线制居民供电８６
３５ 三相供电系统８９
３５１ 对称性联结供电系统８９
目 录 Ⅸ
３５２ △联结三相供电系统９４
３６ 同步发电机９５
３６１ 旋转磁场９６
３６２ 同步发电机相量模型９８
３７ 输电和配电９９
３７１ 输配电网损９９
３７２ 输配电系统中的无功功率Ｑ １０２
３７３ 有功功率和无功功率对线路压降的影响１０３
３８ 电能质量１０６
３８１ 谐波简介１０７
３８２ 总谐波畸变１０９
３８３ 谐波与中线过载１１０
３８４ 变压器内部谐波１１２
３９ 电力电子学１１２
３９１ 交流－直流变换１１２
３９２ 直流－直流变换１１５
３９３ 直流－交流逆变１１９
３１０ 背靠背电压源变换器１２１
参考文献１２２
第４章 太阳能资源１２３
４１ 太阳光谱１２３
４２ 地球轨道１２６
４３ 正午太阳高度角１２８
４４ 一天中任意时刻的太阳位置１３１
４５ 用于遮蔽分析的太阳轨迹图１３４
４６ 利用阴影图进行遮蔽分析１３６
４７ 太阳时与时钟时１３９
４８ 日升日落１４１
４９ 晴天太阳直射１４３
４１０ 晴天日照强度１４６
４１０１ 直射辐射１４６
４１０２ 散射辐射１４７
４１０３ 反射辐射１４９
４１０４ 太阳跟踪系统１５０
４１１ 月均晴天日照强度１５５
４１２ 太阳辐射测量１５９
４１３ 正常环境下日照强度１６２
４１３１ 太阳能采集板上的典型气象年日照强度１６２
４１４ 月均日照强度１６５
Ⅹ 高效可再生能源发电系统及并网技术（原书第２版）
参考文献１７２
第５章 光伏材料及电气特性１７３
５１ 简介１７３
５２ 半导体基本原理１７４
５２１ 带隙能１７５
５２２ 带隙能对光伏效率的影响１７８
５２３ ＰＮ结１８０
５２４ ＰＮ结二极管１８２
５２５ 通用光伏电池１８４
５３ 光伏材料１８５
５３１ 晶体硅１８５
５３２ 非晶硅１８８
５３３ 砷化镓１８９
５３４ 碲化镉１９０
５３５ 铜铟镓硒１９１
５４ 光伏电池的等效电路１９２
５４１ 光伏电池的简化等效电路１９２
５４２ 光伏电池的精确等效电路１９４
５５ 从电池单元到模块、阵列１９７
５５１ 从电池单元到电池模块１９８
５５２ 从光伏电池模块到光伏阵列２００
５６ 标准测试条件下的光伏电池电流－电压曲线２０１
５７ 温度和日照强度对电流－电压曲线的影响２０４
５８ 遮蔽对电流－电压曲线的影响２０６
５８１ 光伏电池被遮蔽的物理原理２０６
５８２ 采用旁路二极管和阻流二极管改善遮蔽影响２０９
５９ 最大功率点跟踪器２１２
５９１ 降压－升压变换器２１２
５９２ 最大功率点跟踪控制器２１６
参考文献２１９
第６章 光伏发电系统２２０
６１ 简介２２０
６２ 电表用户侧的并网光伏发电系统２２０
６２１ 并网光伏发电系统组件２２０
６２２ 微型逆变器２２２
６２３ 净电能计量和上网电价２２４
６３ 光伏发电系统性能预测２２５
６３１ 与温度无关的光伏发电功率降额２２５
６３２ 与温度相关的光伏发电功率降额２２９
目 录 Ⅺ
６３３ 光伏发电系统运行的“峰值小时”预测方法２３２
６３４ 估算光伏电池标准化发电量２３４
６３５ 光伏并网系统的容量系数２３５
６３６ 实际设计中需考虑的相关事项２３６
６４ 光伏发电系统相关经济问题２３９
６４１ 光伏发电系统成本２３９
６４２ 摊销成本２４１
６４３ 现金流分析２４４
６４４ 居民的电费费率结构２４６
６４５ 商业和工业的电费费率结构２４８
６４６ 商业建筑光伏发电系统的经济性２５０
６４７ 购电协议２５１
６４８ 具备公网供电容量的光伏发电系统２５２
６５ 带储能的独立光伏发电系统２５３
６５１ 独立光伏发电系统相关组件２５４
６５２ 自控式光伏电池模块２５５
６５３ 负荷预测２５７
６５４ 假设带有最大功率点跟踪器开始光伏电池阵列设计２６０
６５５ 电池２６２
６５６ 铅酸电池基本原理２６３
６５７ 电池存储容量２６５
６５８ 用库仑效率代替能量效率２６８
６５９ 电池容量设计２６９
６５１０ 不带最大功率点跟踪器的光伏电池阵列设计２７２
６５１１ 简单的设计模板２７４
６５１２ 独立光伏发电系统的成本２７７
６６ 光伏抽水系统２７９
６６１ 光伏抽水系统的电气部分２８０
６６２ 液压泵特性曲线２８１
６６３ 液压系统特性曲线２８４
６６４ 综合性能预测２８７
参考文献２８９
第７章 风力发电系统２９１
７１ 风力发电的发展史２９１
７２ 风力机技术：风轮２９５
７３ 风力机技术：风力发电机２９８
７３１ 定速同步发电机２９８
７３２ 笼型感应发电机２９９
７３３ 双馈感应发电机３０１
Ⅻ 高效可再生能源发电系统及并网技术（原书第２版）
７３４ 变速同步发电机３０１
７４ 风能３０２
７４１ 空气密度的温度和高度校正３０４
７４２ 塔筒高度的影响３０６
７５ 风力机输出功率曲线３０９
７５１ 贝茨极限３０９
７５２ 理想风电机组输出功率曲线３１１
７５３ 实际功率曲线３１２
７５４ 国际电工委员会对风电机组的分类３１５
７５５ 风速测量３１６
７６ 平均风功率密度３１７
７６１ 离散风速直方图３１７
７６２ 风电概率密度函数３２０
７６３ 威布尔和瑞利统计３２１
７６４ 利用瑞利统计计算平均风功率密度３２２
７６５ 风力分级３２４
７７ 风电机组发电量估算３２５
７７１ 风速累积分布函数３２６
７７２ 实际功率曲线的威布尔统计３２８
７７３ 一种估算容量系数的简便方法３３３
７８
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