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本書(shū)介紹了高效可再生能源發(fā)電系統(tǒng)及并網(wǎng)技術(shù)，理論與實(shí)用性并重，內(nèi)容主要包含電力系統(tǒng)、光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，以及其他可再生能源、能源效率和智能電網(wǎng)三部分。第壹部分內(nèi)容從電路的基本原理出發(fā)，由淺入深地給出了諸如功率因數(shù)、三相電力系統(tǒng)、電能質(zhì)量等專(zhuān)業(yè)知識(shí)點(diǎn)，也特別回顧了現(xiàn)代電力工業(yè)的發(fā)展歷程和相關(guān)政策法規(guī)的演化史，使讀者能盡快地掌握和熟悉電力系統(tǒng)的基本原理和發(fā)展歷史；第二和第三部分內(nèi)容主要涉及高效可再生能源發(fā)電系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，包括將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能的光伏組件及光伏發(fā)電、光伏抽水等應(yīng)用系統(tǒng)技術(shù)，風(fēng)能和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)，以及近年來(lái)新興的光熱發(fā)電、波浪能發(fā)電、潮汐能發(fā)電、水力發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電、地?zé)岚l(fā)電、抽水蓄能發(fā)電等技術(shù)。*后以智能電表兩側(cè)的可再生能源發(fā)電系統(tǒng)與并網(wǎng)電力系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性分析為切入點(diǎn)，針對(duì)性地介紹了需求側(cè)響應(yīng)、熱電聯(lián)產(chǎn)、電能儲(chǔ)能、燃料電池等關(guān)鍵技術(shù)。
本書(shū)可作為電氣和機(jī)械工程本科生和研究生的教科書(shū)，但由于它內(nèi)容非常豐富，也可以作為相關(guān)專(zhuān)業(yè)的工程技術(shù)人員、研究人員和能源決策人員的參考資料。

原書(shū)前言
本書(shū)從實(shí)用性的角度量化分析、全面介紹了多種不同類(lèi)型的可再生能源系統(tǒng)。對(duì)于每一種可再生能源系統(tǒng)，都會(huì)介紹其理論背景，給出與系統(tǒng)設(shè)計(jì)和性能分析有關(guān)的實(shí)際工程參數(shù)，以及評(píng)價(jià)該系統(tǒng)效益的經(jīng)濟(jì)方法。本書(shū)重點(diǎn)介紹了目前發(fā)展最快、最有前景的風(fēng)能和太陽(yáng)能技術(shù)，此外也介紹了潮汐和波浪發(fā)電、地?zé)�、生物質(zhì)能、水電和儲(chǔ)能等技術(shù)。本書(shū)的最后一章介紹了連接供需雙方需求的智能電網(wǎng)技術(shù)。
本書(shū)的目標(biāo)讀者是工程技術(shù)人員和其他關(guān)注該技術(shù)的不同類(lèi)型讀者。例如，我在斯坦福大學(xué)講授的該內(nèi)容課程就沒(méi)有先修要求，選修該課程的學(xué)生中大約一半是本科生，一半是研究生。目前幾乎所有學(xué)生都來(lái)自工科和理科，但是商科學(xué)生也越來(lái)越多。本書(shū)旨在提供大量完整的、貫穿始終的舉例，來(lái)鼓勵(lì)讀者自學(xué)。書(shū)中幾乎每一種適合定量分析的可再生能源系統(tǒng)都用這樣的舉例方式進(jìn)行講述。
這是本書(shū)的第２版，與第１版相比，內(nèi)容進(jìn)行了更新和重組，補(bǔ)充了大量新素材，既有以新章節(jié)形式出現(xiàn)的，也有在第１版既有章節(jié)基礎(chǔ)上深化補(bǔ)充的內(nèi)容。新內(nèi)容包括了波浪能和潮汐能發(fā)電、抽水蓄能、智能電網(wǎng)和地?zé)岚l(fā)電等。本書(shū)也增補(bǔ)了電氣工程基礎(chǔ)知識(shí)的介紹，以便于過(guò)渡到電氣工程領(lǐng)域的其他高級(jí)課程，內(nèi)容包括相量法、無(wú)功功率和有功功率、直流－直流變換和直流－交流變換器件，以及發(fā)電機(jī)等相關(guān)技術(shù)�？稍偕茉聪到y(tǒng)不僅涉及流行的電氣及控制技術(shù)，而且已經(jīng)成為了一項(xiàng)龐大的產(chǎn)業(yè)。在這一版中，也對(duì)大規(guī)模常規(guī)和可再生能源項(xiàng)目的財(cái)務(wù)分析進(jìn)行了更多的深入探討。
本書(shū)由三部分組成：
Ⅰ電力工業(yè)背景介紹（第１～３章）； Ⅱ光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)（第４～７章）； Ⅲ其他可再生能源、能源效率和智能電網(wǎng)（第８、９章）。Ⅰ電力工業(yè)背景介紹（第１～３章）：主要介紹了電力工業(yè)相關(guān)技術(shù)（第１章），包括常規(guī)發(fā)電廠技術(shù)、電網(wǎng)的監(jiān)管和運(yùn)行技術(shù)，以及核準(zhǔn)發(fā)電成本等財(cái)務(wù)知識(shí)。對(duì)于剛接觸基礎(chǔ)電氣元件和電路的讀者，或者需要快速?gòu)?fù)習(xí)該部分知識(shí)的讀者，請(qǐng)參閱第２章，可以讓具備中專(zhuān)水平的讀者快速掌握這些電氣基本知識(shí)。對(duì)于已經(jīng)掌握了電氣基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)生，可跳過(guò)第２章，直接學(xué)習(xí)第３章，第３章為非電氣工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生提供了電氣工程高級(jí)課程的相關(guān)知識(shí)。目前，許多以往不太重視電氣工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)校對(duì)這一領(lǐng)域的關(guān)注度也日益增長(zhǎng)。Ⅱ光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)（第４～７章）：這部分內(nèi)容是本書(shū)的核心。第４章介紹了太陽(yáng)能資源，包括太陽(yáng)高度角、日照遮蔽問(wèn)題、晴天日照強(qiáng)度、直接和間接太陽(yáng)輻射（集中式太陽(yáng)能技術(shù)），以及針對(duì)某一地點(diǎn)，如何用典型氣象年的每小時(shí)太陽(yáng)能數(shù)據(jù)來(lái)開(kāi)展分析工作。第５章介紹了光伏材料以及電池、模塊和陣列的電氣特性。有了這些背景知識(shí)，讀者可以理解云遮對(duì)光伏性能產(chǎn)生的巨大影響，以及如何使用現(xiàn)代電力電子技術(shù)來(lái)降低這些影響。第６章介紹的是光伏發(fā)電系統(tǒng)，包括與公共電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行的可獨(dú)立電量計(jì)量的屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)，以及帶有電池儲(chǔ)能的離網(wǎng)運(yùn)行光伏發(fā)電系統(tǒng)。目前，市場(chǎng)上占主導(dǎo)地位的是并網(wǎng)型的光伏發(fā)電系統(tǒng)，但是具備微網(wǎng)運(yùn)行能力的離網(wǎng)式光伏發(fā)電系統(tǒng)開(kāi)始對(duì)供電市場(chǎng)產(chǎn)生越來(lái)越大的影響。這兩種類(lèi)型的光伏發(fā)電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性都受到了很大的關(guān)注。第７章介紹了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，包括風(fēng)資源的統(tǒng)計(jì)特性、風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的最新進(jìn)展以及如何有效地結(jié)合兩者來(lái)實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的風(fēng)力發(fā)電出力特性。風(fēng)力發(fā)電目前在可再生能源市場(chǎng)占據(jù)著主導(dǎo)地位，數(shù)十億美元的投資資金流入到了該領(lǐng)域，因此本章對(duì)此類(lèi)投資的財(cái)務(wù)分析給予了重點(diǎn)關(guān)注。Ⅲ其他可再生能源、能源效率和智能電網(wǎng)（第８、９章）：第８章介紹了包含蓄熱裝置的聚焦式太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，可真正意義上實(shí)現(xiàn)電力輸出可調(diào)控。還介紹了兩種新興的海洋發(fā)電技術(shù)：潮汐能發(fā)電和波浪能發(fā)電。它們?cè)谝欢ǔ潭壬媳憩F(xiàn)出了相當(dāng)可觀的應(yīng)用前景，原因是它們的功率輸出變化比風(fēng)能和太陽(yáng)能更易預(yù)測(cè)。這一章還介紹了水力發(fā)電，包括微型水力發(fā)電系統(tǒng)（同樣適用于新興市場(chǎng)）和抽水蓄能系統(tǒng)，它們可為其他類(lèi)型出力波動(dòng)的可再生能源提供備用電力。在這一章的最后，介紹了生物質(zhì)發(fā)電和地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)。第９章以計(jì)量電表的兩側(cè)為分界，描述了可再生能源的出力變化與具備需求響應(yīng)能力的可控負(fù)荷相互作用時(shí)遇到的系列問(wèn)題。本章先介紹了智能電網(wǎng)相關(guān)知識(shí)，隨后介紹了電網(wǎng)高級(jí)控制所需要的先進(jìn)計(jì)量設(shè)施和技術(shù)，以及如何有效控制負(fù)荷的需求響應(yīng)以應(yīng)對(duì)可再生能源出力的變化。本章還介紹了蓄電池在電動(dòng)汽車(chē)中的作用，并闡明了需求側(cè)管理、電能高效使用、燃料電池和熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)都是未來(lái)供需
平衡的關(guān)鍵技術(shù)。
本書(shū)已經(jīng)寫(xiě)了四十多年，從丹尼斯·海耶斯和１９７０年首次確立的地球日對(duì)我的影響開(kāi)始，我的職業(yè)生涯從半導(dǎo)體和計(jì)算機(jī)技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)榱谁h(huán)境工程。后來(lái)，阿莫里·洛文斯的開(kāi)創(chuàng)性論文《軟能源之路：未走的道路？》（ＦｏｒｅｉｇｎＡｆｆａｉｒｓ，１９７６）使我對(duì)學(xué)術(shù)的關(guān)注集中到了能源與環(huán)境之間的關(guān)系，以及可再生能源和效率在迎接未來(lái)挑戰(zhàn)中必須發(fā)揮的重要作用。加州大學(xué)伯克利分校的阿特·羅森菲爾德的深入分析，以及自然資源保護(hù)委員會(huì)的拉爾夫·卡瓦納赫敏銳的觀點(diǎn)，一直是指導(dǎo)我和我靈感的源泉。這些人和其他的先驅(qū)們照亮了這條道路，但這些年來(lái)，一直是斯坦福大學(xué)課堂上那些勇于挑戰(zhàn)、執(zhí)著、充滿(mǎn)熱情的學(xué)生們讓我精力充沛、興奮并充滿(mǎn)力量，我對(duì)他們的激勵(lì)和友誼深表感激。最后，我要特別感謝我的老朋友和同事簡(jiǎn)·伍德沃德，她的慷慨支持使我能夠繼續(xù)在這個(gè)喜歡的領(lǐng)域中耕耘。
我還要特別感謝一些人，他們對(duì)本書(shū)第２版的部分章節(jié)提供了幫助�？ǖ戏虼髮W(xué)的尼克·詹金斯教授在斯坦福大學(xué)教授的課程使我提升了對(duì)電力系統(tǒng)相關(guān)知識(shí)的理解。博士生（現(xiàn)已畢業(yè)）埃里克·斯托滕堡、伊萊恩·哈特和邁克·德沃夏克為我提供了關(guān)于風(fēng)力、潮汐和波浪動(dòng)力的有益見(jiàn)解。來(lái)自國(guó)際太陽(yáng)系公司的埃里克· 揚(yáng)倫提供的設(shè)計(jì)指南，幫助我了解了離網(wǎng)光伏系統(tǒng)的實(shí)際情況。羅伯特·康羅伊和
亞當(dāng)·拉烏多尼斯兩名學(xué)生，開(kāi)發(fā)了我用來(lái)制作陰影圖的網(wǎng)站。我的老朋友，如今在ＳｕｎＰｏｗｅｒ公司工作的鮑勃·雷丁格，一直是我在可再生能源金融和商業(yè)方面的專(zhuān)家。弗雷德·澤西斯仔細(xì)核對(duì)了手稿，把我從許多尷尬的小錯(cuò)誤中拯救了出來(lái)，非常感謝他。最后，讓我舉起酒杯，就像四年來(lái)幾乎每天晚上做的那樣，敬我的妻子瑪麗，她是我生命中的陽(yáng)光。
吉爾伯特·Ｍ馬斯特斯
斯坦福大學(xué)

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