新能源的開發與套用已經成為國內外的研究熱點，而電力電子技術也已廣泛套用到生產和生活的各個領域，本書以電力電子技術在新能源開發與套用為切入點，較為深入地解釋了風力發電、光伏發電及太陽能熱套用的相關理論基礎，以及最大功率跟蹤、併網、低電壓穿越和孤島檢測等關鍵技術；進一步介紹了電動汽車常用的拓撲電路和工作原理，以及與蓄電池儲能相關的技術和控制策略，並深入介紹了微電網的電能質量管理、能量管理、體系結構等相關內容，最後簡要介紹了其他新能源的開發與套用。
基本介紹
- 書名：新能源開發與套用
- 出版社：電子工業出版社
- 頁數：280頁
- 開本：16
- 品牌：電子工業出版社
- 作者：於少娟 劉立群
- 出版日期：2014年2月1日
- 語種：簡體中文
- ISBN：7121219247
內容簡介,作者簡介,圖書目錄,序言,
內容簡介
《新能源開發與套用》適合從事電氣工程、能源生產、能源管理和環境保護等領域的工程技術人員和研究人員參考，也可作為高等院校熱能與動力工程、電氣工程及其自動化、電力工程及相近專業本科生和研究生的教材，同時還可作為能源相關從業人員的自學和培訓教材。
作者簡介
劉立群,男，1976年10月生，副教授，碩導，畢業於上海交通大學電子信息與電氣工程學院電氣工程系，獲工學博士學位。已發表學術論文40餘篇，其中SCI已檢索4篇（均為I區，影響因子：4.842，被他引32次），已錄用待SCI檢索3篇，EI檢索20餘篇，參編教材和國外專著2部，已授權國家發明專利2項，已公開和已受理國家發明專利3項
圖書目錄
第1章概述1
1.1能源的含義及其分類1
1.1.1能源的含義和分類1
1.1.2能源的重要性2
1.2中國能源現狀問題及對策3
1.2.1中國能源現狀3
1.2.2中國能源存在的問題及發展對策3
1.3新能源與可再生能源5
1.3.1新能源與可再生能源的含義及分類5
1.3.2新能源與可再生能源的發展前景6
1.3.3發展新能源與可再生能源的重大意義7
第2章太陽能9
2.1太陽能利用基礎知識9
2.1.1太陽9
2.1.2日地天文關係10
2.1.3太陽輻射能計算13
2.2太陽能利用技術15
2.2.1光熱轉換技術15
2.2.2光伏轉換技術20
2.2.3太陽能儲存29
2.3太陽能熱動力發電32
2.3.1塔式太陽能熱動力發電32
2.3.2槽式太陽能熱動力發電33
2.3.3碟式太陽能熱動力發電34
2.3.4太陽池發電35
2.3.5太陽能煙囪熱風發電36
2.4光伏電池建模及輸出特性37
2.5光伏發電關鍵技術43
2.5.1最大功率點跟蹤43
2.5.2併網技術48
2.5.3孤島檢測51
2.5.4低電壓穿越53
2.6MATLAB實例54
2.6.1光伏輸出特性（m檔案）55
2.6.2最大功率跟蹤控制策略（Simulink格式）57
2.7太陽能套用未來發展前景59
第3章風能63
3.1風能利用基礎知識63
3.1.1風63
3.1.2風力機的發展歷史和分類65
3.1.3風力機基礎知識70
3.2風力發電系統79
3.2.1風力發電系統構成及分類79
3.2.2發電機類型發展82
3.3混合光伏/風力發電系統85
3.3.1混合光伏/風力發電系統構成85
3.3.2混合光伏/風力發電系統最佳化85
3.4風力發電關鍵技術94
3.4.1最大功率跟蹤94
3.4.2偏航控制97
3.4.3變槳距97
3.4.4低電壓穿越98
3.5MATLAB實例101
3.5.1風力機特性101
3.5.2風力發電系統仿真104
3.6風能利用未來發展前景106
第4章電動汽車功率變換技術109
4.1電動汽車概述109
4.1.1電動汽車及其分類109
4.1.2電動汽車的發展現狀110
4.1.3電力電子技術在電動汽車中的套用112
4.2電動汽車功率變換器概述117
4.2.1一般功率交換器技術118
4.2.2一般功率變換器分類118
4.2.3一般功率變換器的主要拓撲結構119
4.3電動車用功率變換器131
4.3.1高功率密度變換器131
4.3.2DSPM功率變換器132
4.3.3大功率移相調寬功率變換器133
4.4電動汽車功率變換器的抗干擾（電磁兼容）設計134
4.4.1電動車用功率變換器抗干擾問題的提出134
4.4.2功率變換器電磁干擾產生的原因135
4.4.3功率變換器電磁干擾的輻射與傳導137
4.4.4功率變換器的抗干擾設計138
4.5具有制動能量回饋能力的功率變換器技術141
4.5.1制動能量回收的技術要求141
4.5.2超級電容技術在電動汽車能量回收系統中的套用143
4.6電動汽車用雙向DC/DC變換器145
4.6.1電動汽車發展面臨的問題145
4.6.2雙向DC/DC變換器在電動汽車中的研究現狀146
4.6.3雙向DC/DC變換器的概念148
4.6.4雙向DC/DC變換器的拓撲構成148
4.6.5軟開關控制技術150
4.6.6雙向DC/DC變換器的控制方式150
4.6.7電動汽車雙向DC/DC變換器151
4.6.8雙半橋雙向DC/DC變換器拓撲結構的選擇與分析153
4.7DC/DC變換器的MATLAB仿真160
4.7.1計算機仿真技術簡介160
4.7.2DC/DC變換器MATLAB仿真實例161
4.8電動汽車未來發展前景165
第5章儲能166
5.1概述166
5.1.1儲能技術概況166
5.1.2新能源發電和儲能技術的展望168
5.1.3中國的新能源儲能技術169
5.1.4國際新能源儲能市場與技術169
5.2飛輪儲能技術171
5.2.1飛輪電池的組成與工作原理171
5.2.2飛輪電池的套用領域173
5.2.3國內外飛輪儲能技術的發展概況174
5.2.4飛輪電池能量轉換原理與矢量控制175
5.3飛輪電池在分散式發電系統中的套用195
5.3.1引言195
5.3.2含有飛輪電池的太陽能發電站的系統控制結構196
5.3.3太陽能電池的工作原理、種類及選用197
5.3.4飛輪儲能單元199
5.3.5動力系統的調節與控制200
5.3.6系統仿真204
5.4其他儲能技術207
5.4.1超導儲能207
5.4.2蓄電池儲能208
5.4.3超級電容儲能210
5.4.4電容充放電過程仿真212
5.5儲能技術的展望215
第6章微電網217
6.1微電網概述217
6.1.1微電網的定義217
6.1.2微電網的重要意義218
6.1.3微電網國內外發展狀況219
6.2微電網結構222
6.2.1微電網總體結構222
6.2.2微電網組成部分224
6.2.3微型電源及其特性225
6.2.4微電網接線形式及微電網負荷227
6.3微電網運行和控制方式227
6.3.1微電網運行方式227
6.3.2微電網逆變器控制方法229
6.3.3微電網儲能233
6.4微電網電能質量分析234
6.4.1諧波235
6.4.2電壓波動235
6.4.3電壓暫降237
6.5微電網能量管理系統238
6.5.1微電網能量管理基本概念238
6.5.2微電網能量管理體系結構240
6.5.3能量管理系統通信與控制功能242
6.6微電網控制MATLAB仿真243
6.6.1微電網控制仿真243
6.6.2微電網運行仿真251
6.6.3負荷擾動試驗251
6.7微電網的未來發展方向253
6.7.1高頻交流微電網和直流微電網253
6.7.2微電網智慧型化254
第7章其他新能源簡介255
7.1生物質能發電255
7.1.1生物質能概述255
7.1.2生物質能轉換技術256
7.1.3生物質能發電技術260
7.1.4生物質能發電前景262
7.2地熱能發電263
7.2.1地熱資源263
7.2.2地熱發電原理和發電技術266
7.2.3地熱能發電現狀268
7.3潮汐能發電269
7.3.1潮汐和潮汐能269
7.3.2潮汐能發電原理及技術269
7.3.3潮汐能發電前景272
7.4燃料電池發電273
7.4.1燃料電池發電簡介273
7.4.2幾種典型的燃料電池275
參考文獻280
1.1能源的含義及其分類1
1.1.1能源的含義和分類1
1.1.2能源的重要性2
1.2中國能源現狀問題及對策3
1.2.1中國能源現狀3
1.2.2中國能源存在的問題及發展對策3
1.3新能源與可再生能源5
1.3.1新能源與可再生能源的含義及分類5
1.3.2新能源與可再生能源的發展前景6
1.3.3發展新能源與可再生能源的重大意義7
第2章太陽能9
2.1太陽能利用基礎知識9
2.1.1太陽9
2.1.2日地天文關係10
2.1.3太陽輻射能計算13
2.2太陽能利用技術15
2.2.1光熱轉換技術15
2.2.2光伏轉換技術20
2.2.3太陽能儲存29
2.3太陽能熱動力發電32
2.3.1塔式太陽能熱動力發電32
2.3.2槽式太陽能熱動力發電33
2.3.3碟式太陽能熱動力發電34
2.3.4太陽池發電35
2.3.5太陽能煙囪熱風發電36
2.4光伏電池建模及輸出特性37
2.5光伏發電關鍵技術43
2.5.1最大功率點跟蹤43
2.5.2併網技術48
2.5.3孤島檢測51
2.5.4低電壓穿越53
2.6MATLAB實例54
2.6.1光伏輸出特性（m檔案）55
2.6.2最大功率跟蹤控制策略（Simulink格式）57
2.7太陽能套用未來發展前景59
第3章風能63
3.1風能利用基礎知識63
3.1.1風63
3.1.2風力機的發展歷史和分類65
3.1.3風力機基礎知識70
3.2風力發電系統79
3.2.1風力發電系統構成及分類79
3.2.2發電機類型發展82
3.3混合光伏/風力發電系統85
3.3.1混合光伏/風力發電系統構成85
3.3.2混合光伏/風力發電系統最佳化85
3.4風力發電關鍵技術94
3.4.1最大功率跟蹤94
3.4.2偏航控制97
3.4.3變槳距97
3.4.4低電壓穿越98
3.5MATLAB實例101
3.5.1風力機特性101
3.5.2風力發電系統仿真104
3.6風能利用未來發展前景106
第4章電動汽車功率變換技術109
4.1電動汽車概述109
4.1.1電動汽車及其分類109
4.1.2電動汽車的發展現狀110
4.1.3電力電子技術在電動汽車中的套用112
4.2電動汽車功率變換器概述117
4.2.1一般功率交換器技術118
4.2.2一般功率變換器分類118
4.2.3一般功率變換器的主要拓撲結構119
4.3電動車用功率變換器131
4.3.1高功率密度變換器131
4.3.2DSPM功率變換器132
4.3.3大功率移相調寬功率變換器133
4.4電動汽車功率變換器的抗干擾（電磁兼容）設計134
4.4.1電動車用功率變換器抗干擾問題的提出134
4.4.2功率變換器電磁干擾產生的原因135
4.4.3功率變換器電磁干擾的輻射與傳導137
4.4.4功率變換器的抗干擾設計138
4.5具有制動能量回饋能力的功率變換器技術141
4.5.1制動能量回收的技術要求141
4.5.2超級電容技術在電動汽車能量回收系統中的套用143
4.6電動汽車用雙向DC/DC變換器145
4.6.1電動汽車發展面臨的問題145
4.6.2雙向DC/DC變換器在電動汽車中的研究現狀146
4.6.3雙向DC/DC變換器的概念148
4.6.4雙向DC/DC變換器的拓撲構成148
4.6.5軟開關控制技術150
4.6.6雙向DC/DC變換器的控制方式150
4.6.7電動汽車雙向DC/DC變換器151
4.6.8雙半橋雙向DC/DC變換器拓撲結構的選擇與分析153
4.7DC/DC變換器的MATLAB仿真160
4.7.1計算機仿真技術簡介160
4.7.2DC/DC變換器MATLAB仿真實例161
4.8電動汽車未來發展前景165
第5章儲能166
5.1概述166
5.1.1儲能技術概況166
5.1.2新能源發電和儲能技術的展望168
5.1.3中國的新能源儲能技術169
5.1.4國際新能源儲能市場與技術169
5.2飛輪儲能技術171
5.2.1飛輪電池的組成與工作原理171
5.2.2飛輪電池的套用領域173
5.2.3國內外飛輪儲能技術的發展概況174
5.2.4飛輪電池能量轉換原理與矢量控制175
5.3飛輪電池在分散式發電系統中的套用195
5.3.1引言195
5.3.2含有飛輪電池的太陽能發電站的系統控制結構196
5.3.3太陽能電池的工作原理、種類及選用197
5.3.4飛輪儲能單元199
5.3.5動力系統的調節與控制200
5.3.6系統仿真204
5.4其他儲能技術207
5.4.1超導儲能207
5.4.2蓄電池儲能208
5.4.3超級電容儲能210
5.4.4電容充放電過程仿真212
5.5儲能技術的展望215
第6章微電網217
6.1微電網概述217
6.1.1微電網的定義217
6.1.2微電網的重要意義218
6.1.3微電網國內外發展狀況219
6.2微電網結構222
6.2.1微電網總體結構222
6.2.2微電網組成部分224
6.2.3微型電源及其特性225
6.2.4微電網接線形式及微電網負荷227
6.3微電網運行和控制方式227
6.3.1微電網運行方式227
6.3.2微電網逆變器控制方法229
6.3.3微電網儲能233
6.4微電網電能質量分析234
6.4.1諧波235
6.4.2電壓波動235
6.4.3電壓暫降237
6.5微電網能量管理系統238
6.5.1微電網能量管理基本概念238
6.5.2微電網能量管理體系結構240
6.5.3能量管理系統通信與控制功能242
6.6微電網控制MATLAB仿真243
6.6.1微電網控制仿真243
6.6.2微電網運行仿真251
6.6.3負荷擾動試驗251
6.7微電網的未來發展方向253
6.7.1高頻交流微電網和直流微電網253
6.7.2微電網智慧型化254
第7章其他新能源簡介255
7.1生物質能發電255
7.1.1生物質能概述255
7.1.2生物質能轉換技術256
7.1.3生物質能發電技術260
7.1.4生物質能發電前景262
7.2地熱能發電263
7.2.1地熱資源263
7.2.2地熱發電原理和發電技術266
7.2.3地熱能發電現狀268
7.3潮汐能發電269
7.3.1潮汐和潮汐能269
7.3.2潮汐能發電原理及技術269
7.3.3潮汐能發電前景272
7.4燃料電池發電273
7.4.1燃料電池發電簡介273
7.4.2幾種典型的燃料電池275
參考文獻280
序言
前 言
隨著環境問題在世界範圍內的日益嚴重，新能源的開發和利用日益得到了世界各國的重視。針對我國能源消耗總量大、單位能耗高、污染嚴重的現狀，我國政府非常重視新能源和可再生能源的開發和套用，特別是光伏發電和風力發電系統已經進入了快速發展階段。然而目前國內培養的與新能源開發技術相關的技術人員的數量遠遠不能滿足經濟社會發展的需要，所以新能源的開發與套用是高等院校各相關專業高年級學生應該初步了解和學習的內容。
本書分為7章。第1章對新能源的概念、種類、利用現狀和發展趨勢進行了介紹，第2章對太陽能的資源狀況、太陽能熱套用、光伏發電等進行了介紹，第3章對風能的資源狀況、風能發電技術和發展趨勢進行了介紹和討論，第4章對電動汽車功率變換技術進行了介紹，第5章對儲能技術進行了介紹，第6章對微電網進行了較為全面的描述，第7章對其他可再生能源進行了相關介紹。本書較為全面地介紹了新能源的資源狀況、利用原理與控制技術，以及部分原理的MATLAB仿真過程。適合從事電氣工程、能源生產、能源管理和環境保護等領域的工程技術人員、研究人員參考和使用，也可作為高等院校熱能與動力工程、電氣工程及其自動化、電力工程及相近專業的教材，也可作為研究生的教學參考書，同時也可作為自學、培訓教材。
本書由太原科技大學和太原理工大學聯合編寫，其中第1、6、7章由賈燕冰副教授編寫，第2、3章由劉立群教授編寫，第4、5章由於少娟教授編寫。本書在編寫過程中得到了國家國際科技合作項目（編號：2010DFB63200）、山西省高等學校教學改革項目（編號：J2013064、2011130）和2012年山西省特色專業建設項目（編號：201201）的大力支持，韓肖清教授、韓如成教授、王鵬教授、田建艷教授、曹銳教授和王康寧高工等提出了許多寶貴意見，兗文宇和趙飛等研究生提供了協助，在此表示感謝。
由於編者水平和經驗有限，書中難免存在不足和疏漏之處，敬請讀者批評指正。
編者
2013年10月
隨著環境問題在世界範圍內的日益嚴重，新能源的開發和利用日益得到了世界各國的重視。針對我國能源消耗總量大、單位能耗高、污染嚴重的現狀，我國政府非常重視新能源和可再生能源的開發和套用，特別是光伏發電和風力發電系統已經進入了快速發展階段。然而目前國內培養的與新能源開發技術相關的技術人員的數量遠遠不能滿足經濟社會發展的需要，所以新能源的開發與套用是高等院校各相關專業高年級學生應該初步了解和學習的內容。
本書分為7章。第1章對新能源的概念、種類、利用現狀和發展趨勢進行了介紹，第2章對太陽能的資源狀況、太陽能熱套用、光伏發電等進行了介紹，第3章對風能的資源狀況、風能發電技術和發展趨勢進行了介紹和討論，第4章對電動汽車功率變換技術進行了介紹，第5章對儲能技術進行了介紹，第6章對微電網進行了較為全面的描述，第7章對其他可再生能源進行了相關介紹。本書較為全面地介紹了新能源的資源狀況、利用原理與控制技術，以及部分原理的MATLAB仿真過程。適合從事電氣工程、能源生產、能源管理和環境保護等領域的工程技術人員、研究人員參考和使用，也可作為高等院校熱能與動力工程、電氣工程及其自動化、電力工程及相近專業的教材，也可作為研究生的教學參考書，同時也可作為自學、培訓教材。
本書由太原科技大學和太原理工大學聯合編寫，其中第1、6、7章由賈燕冰副教授編寫，第2、3章由劉立群教授編寫，第4、5章由於少娟教授編寫。本書在編寫過程中得到了國家國際科技合作項目（編號：2010DFB63200）、山西省高等學校教學改革項目（編號：J2013064、2011130）和2012年山西省特色專業建設項目（編號：201201）的大力支持，韓肖清教授、韓如成教授、王鵬教授、田建艷教授、曹銳教授和王康寧高工等提出了許多寶貴意見，兗文宇和趙飛等研究生提供了協助，在此表示感謝。
由於編者水平和經驗有限，書中難免存在不足和疏漏之處，敬請讀者批評指正。
編者
2013年10月
