風能與太陽能發(fā)電系統(tǒng)

前言

近年來，國際上風能與太陽能等可再生能源發(fā)電技術發(fā)展迅速，風能發(fā)電裝機容量占電力需求的比例在不斷上升，丹麥、德國、英國與美國等發(fā)達國家都制定了雄心勃勃的風力發(fā)電規(guī)劃。我國風力發(fā)電與太陽能發(fā)電也取得了長足的進展：風力發(fā)電已經(jīng)成為國家新能源發(fā)展的優(yōu)先目標，在內(nèi)蒙、新疆等內(nèi)陸地區(qū)與山東、福建等沿海地區(qū)已經(jīng)建立了很多幾十兆伏安級的風力發(fā)電場；太陽能發(fā)電也已經(jīng)在偏遠地區(qū)（如新疆、四川的部分地區(qū)）獲得了廣泛的應用。

內(nèi)容概要

本書主要包括風力發(fā)電技術、太陽光伏發(fā)電技術、與風力發(fā)電及太陽光伏發(fā)電相關的系統(tǒng)集成技術以及其他新能源發(fā)電技術四部分。書中對風力發(fā)電技術與太陽光伏發(fā)電技術做了全面深入的介紹，在本書的最后介紹了其他新能源發(fā)電技術，如太陽能熱發(fā)電、潮汐發(fā)電、海浪發(fā)電、洋流發(fā)電等技術。本書理論與實踐緊密結(jié)合，書中采用了豐富的實際工程圖表并提供了大量的工程實例。本書不僅可以作為從事新能源發(fā)電科技人員閱讀，也可作為高等院校相關專業(yè)的教學參考書。

作者簡介

MukundcR.Patel博士是一名研究工程師，顧問與教育家，有40年親身參加設計與開發(fā)最新技術電力設備與系統(tǒng)的經(jīng)驗。他是賓夕法尼亞州福吉谷通用電氣(CE)公司的主任工程師，匹茲堡西屋公司研究發(fā)展中心的高級工程師，新澤西州普林斯頓洛克西德•馬丁公司的副主任工程師，印度

書籍目錄

譯者序原書前言關于本書第1篇　風力發(fā)電系統(tǒng)　第1章　緒論　　1.1　工業(yè)概覽　　1.2　對可再生能源的鼓勵措施　　1.3　電力部門的愿景　　　1.3.1　模塊化增長方式　　　1.3.2　排放效益　　　1.3.3　用戶的選擇　　參考文獻　第2章　風力發(fā)電　　2.1　全球風力發(fā)電的發(fā)展　　2.2　美國風力發(fā)電的發(fā)展　　2.3　歐洲與英國風力發(fā)電的發(fā)展　　2.4　印度風力發(fā)電的發(fā)展　　參考文獻　第3章　風速與能量　　3.1　風速與功率的關系　　3.2　從風中獲得能量　　3.3　風輪掃掠面積　　3.4　空氣密度　　3.5　全球風模式　　3.6　風速分布　　　3.6.1　威布爾概率分布　　　3.6.2　眾數(shù)風速和平均風速　　　3.6.3　立方均根速度　　　3.6.4　眾數(shù)風速、平均風速和RMC風速　　　3.6.5　能量分布　　　3.6.6　數(shù)字化數(shù)據(jù)處理　　　3.6.7　輪轂高度效應　　　3.6.8　可靠性數(shù)據(jù)的重要性　　3.7　風速預測　　3.8　風力資源圖　　　3.8.1　美國風力資源圖　　　3.8.2　英國和歐洲的風力資源　　　3.8.3　墨西哥風力資源圖　　　3.8.4　其他國家的風力資源圖　　參考文獻　第4章　風力發(fā)電系統(tǒng)　　4.1　系統(tǒng)元件　　　4.1.1　塔架　　　4.1.2　風力機　　　4.1.3　葉片　　　4.1.4　速度控制　　4.2　風力機的額定容量　　4.3　功率與風速和TSR的關系　　4.4　最大風能捕獲　　4.5　最大功率運行　　　4.5.1　固定TSR方案　　　4.5.2　峰值功率點跟蹤方案　　4.6　系統(tǒng)設計的折衷　　　4.6.1　風力機塔架和間距　　　4.6.2　葉片的數(shù)量　　　4.6.3　風輪的上風向或下風向　　　4.6.4　水平軸和垂直軸　　4.7　系統(tǒng)控制要求　　　4.7.1　速度控制　　　4.7.2　速率控制　　4.8　環(huán)境影響方面　　　4.8.1　可聞噪聲　　　4.8.2　電磁干擾　　　4.8.3　對鳥類的影響　　　4.8.4　其他影響　　4.9　潛在的災難　　　4.9.1　火災　　　4.9.2　地震　　4.10　系統(tǒng)設計趨勢　　參考文獻　第5章　發(fā)電機　第6章　發(fā)電機傳動系統(tǒng)　第7章　海上風電場第2篇　光伏發(fā)電系統(tǒng)　第8章　光伏發(fā)電　第9章　光伏電力系統(tǒng)第3篇　系統(tǒng)集成　第10章　儲能　第11章　電力電子技術　第12章　獨立電力系統(tǒng)　第13章　連網(wǎng)的系統(tǒng)　第14章　電氣性能　第15章　電廠經(jīng)濟　第16章　未來展望第4篇　輔助發(fā)電技術　第17章　太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)　第18章　輔助發(fā)電技術　第19章　相向旋轉(zhuǎn)的風力機附錄

章節(jié)摘錄

第1篇　風力發(fā)電系統(tǒng)第5章　發(fā)電機5.1　直流發(fā)電機所有的電機，在內(nèi)部工作原理上來講，都是交流電機，因為導體交替地在N極和s極的磁場中旋轉(zhuǎn)。直流電機將交流電轉(zhuǎn)換為外部使用的直流電，它通過機械換向器來實現(xiàn)這項功能。換向器通過在一系列的銅導體上滑動碳刷來實現(xiàn)這項功能，它持續(xù)地把正輸出端切換到發(fā)出正極性電壓的導體上，對負極性輸出端同樣如此?；瑒咏佑|內(nèi)在地會導致低可靠性和高維護成本。盡管有這些缺點，但是由于它極為簡單的速度控制模式，所以直流電機直到20世紀80年代早期還被作為電動機廣泛地使用著。直流電機已經(jīng)在少數(shù)小容量風力發(fā)電系統(tǒng)中用作發(fā)電機，特別是在當?shù)厥褂弥绷麟姷牡胤?。然而，常?guī)直流電機帶有機械換向器和滑動碳刷，今天已經(jīng)喪失了優(yōu)勢。其無刷結(jié)構(gòu)在直流電機可以帶來系統(tǒng)優(yōu)勢的場合中得到應用。常規(guī)直流電機靠并聯(lián)直流線圈或者串聯(lián)直流線圈來建立磁場?，F(xiàn)代直流電機經(jīng)常設計成帶有永磁體的結(jié)構(gòu)以消除場電流，進而也消除了換向器。這設計成內(nèi)外倒置的結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子上帶有永磁極，定子帶有電樞線圈。定子發(fā)出交流電，然后經(jīng)過固態(tài)半導體器件整流。這樣的電機不需要換向器和碳刷，因此可靠性大大提高。永磁直流電機用在小型風力發(fā)電機中。然而，由于永磁容量和強度的限制，無刷直流電機容量一般限制在100kw以下。5.2　同步發(fā)電機同步發(fā)電機發(fā)出了世界上所消耗的絕大部分電能。由于這個原因，同步電機是一種成熟的電機。同步電機運行于一個恒定速度，該速度與固定的電源頻率有關系。因此，它并不十分適用于沒有電力電子變頻器的風電場的變速運行。而且，常規(guī)同步發(fā)電機需要直流勵磁來建立轉(zhuǎn)子磁場，在傳統(tǒng)上使用轉(zhuǎn)子軸滑環(huán)上的滑動碳刷。這在使用時引入了一些不可靠因素。

編輯推薦

《風能與太陽能發(fā)電系統(tǒng):設計、分析與運行(原書第2版)》由機械工業(yè)出版社出版。在短短的幾年內(nèi)，對于清潔、可再生能源的探索已經(jīng)獲得了巨大的成績與新的技術進步，推動了成本下降并激勵了許多國家（包括發(fā)達國家與發(fā)展中國家）電力公司增加并擴大了風能與太陽能發(fā)電的容量。《風能與太陽能發(fā)電系統(tǒng)》最暢銷的第1版給出了可再行不通為完整與現(xiàn)代的論述。通過提供風能與太陽能發(fā)電領域更新與更廣泛的內(nèi)容，第2版繼續(xù)保留了第1版的原有特色。《風能與太陽能發(fā)電系統(tǒng):設計、分析與運行(原書第2版)》開始用獨立的章節(jié)分別介紹了風能與太陽能發(fā)電技術，風能與太陽能發(fā)電的工程基礎、轉(zhuǎn)化特性、對于風能發(fā)電的討論包括異步發(fā)電機性能與運行的原理以及發(fā)電機速度控制的原理，而太陽能光伏發(fā)電部分包括陣列的設計、環(huán)境變量與太陽光跟蹤方法。本版有兩章介紹新的特殊的技術。整個電氣系統(tǒng)的性能以及整個發(fā)電廠的經(jīng)濟性。而《風能與太陽能發(fā)電系統(tǒng):設計、分析與運行(原書第2版)》的最后一部分探討了源于太陽能的輔助發(fā)電系統(tǒng)。新版本最暢銷的部分為：探討了多種系統(tǒng)的所有方面．包括單電源的獨立系統(tǒng)與連網(wǎng)系統(tǒng)。探討了法律方面的問題以及違反與遵守可再生能源發(fā)電系統(tǒng)方面法規(guī)的影響。給出了該領域最新技術與進展的新材料：包括了有關反向旋轉(zhuǎn)風力機、海上風電場與光伏發(fā)電技術的新章節(jié)；包含了掃描潛在能源場地址的經(jīng)濟收益率的速查圖。因為《風能與太陽能發(fā)電系統(tǒng):設計、分析與運行(原書第2版)》集中于整個系統(tǒng)而不是單個的部件，所以《風能與太陽能發(fā)電系統(tǒng):設計、分析與運行(原書第2版)》第2版可為現(xiàn)代可再生能源系統(tǒng)各個方面提供最為全面的參考。

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