隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，氣候變化問題已經(jīng)成為當今國際政治經(jīng)濟和環(huán)境領(lǐng)域的熱點問題之一，化石能源造成的環(huán)境和氣候變化問題也越來越受到廣泛的關(guān)注。2015年12月巴黎氣候變化大會所達成的《巴黎協(xié)定》主要目標是將本世紀全球平均氣溫上升幅度控制在2℃以內(nèi)，并將全球氣溫上升控制在前工業(yè)化時期水平之上1��5℃以內(nèi)。為實現(xiàn)《巴黎協(xié)定》所提出的目標，開發(fā)和利用可再生能源是全球能源應(yīng)用的大勢所趨。
可再生能源作為一種更加清潔的能源，在能源供應(yīng)多元化發(fā)展中扮演著越來越重要的角色，根據(jù)國際能源署（International Energy Agency,IEA）預(yù)測到2021年，可再生能源在全球能源消費結(jié)構(gòu)中的占比將增至42%，可再生能源發(fā)電在電力能源中的占比將達到28%，到2035年可再生能源發(fā)電（包括水電）占全球發(fā)電量增長的50%，并且在全球發(fā)電總量中的占比將增加至31%，從而成為電力行業(yè)最主要的燃料。按照IEA的推薦，將可再生能源分為三類，第一類為大型水電站，第二類為生物質(zhì)能，第三類為新的可再生能源，即新能源，包括太陽能、風(fēng)能、小水電、海洋能等。此外，新能源除了包含太陽能、風(fēng)能、小水電、海洋能等一次能源外，通常還包含燃料電池等二次能源。
新能源發(fā)電及其產(chǎn)業(yè)的快速崛起，與世界各國日益重視環(huán)境保護，倡導(dǎo)節(jié)能減排密切相關(guān)。風(fēng)電、光伏作為清潔能源，受到全球各國的普遍重視，各國紛紛出臺了鼓勵新能源發(fā)展的措施，促進了風(fēng)電、光伏等新能源的發(fā)展。同時，由于技術(shù)的進步，新能源發(fā)電的成本也快速下降，這是其崛起的另一重要推動力。在1997~2016年這二十年間，全球新能源發(fā)展迅猛。風(fēng)電裝機容量從7��64GW增長到468��99GW，光伏裝機容量從0��23GW增長到301��47GW，分別增長了60倍和1310倍。與此同時，風(fēng)電和光伏發(fā)電量也快速增長，分別從1997年的12TWh和0��8TWh增長到2016年的959��5TWh和331��1TWh，風(fēng)電發(fā)電量增長了79倍，光伏發(fā)電量增長了413倍。顯然，以風(fēng)電、光伏為代表的新能源發(fā)電已經(jīng)成為電力供應(yīng)中不可忽視的成分。另外，據(jù)彭博新能源財經(jīng)發(fā)布的預(yù)測報告《2016年新能源展望》指出，到2040年，歐洲70%的電力將來自風(fēng)能、太陽能、水力發(fā)電和其他可再生能源，而2015年這一占比僅為32%。美國可再生能源發(fā)電的份額將從2015年的14%躍升至2040年的44%。
隨著我國現(xiàn)代化進程的加速和國力的增強，近20年來新能源發(fā)電在我國得以快速發(fā)展，但無論是從裝機容量還是從發(fā)電量來看，新能源占比仍然有較大的提升空間。從裝機容量來看，截止到2017年三季度末，我國煤電裝機10��81億kW，水電3��39億kW，核電3582萬kW，風(fēng)電1��57億kW，光伏1��2億kW，生物質(zhì)1423萬kW；煤電裝機占全部裝機容量的61��87%，水電裝機占19��4%，核電占2��05%，風(fēng)電占9��0%，光伏占6��87%，生物質(zhì)占0��81%。從發(fā)電量來看，2017年前三季度，我國煤電發(fā)電3��45萬億kWh，水電8147億kWh，核電1834億kWh，風(fēng)電2128億kWh，光伏857億kWh，生物質(zhì)568億kWh。煤電發(fā)電量占比高達71��84%，水電占16��95%，核電占3��82%，風(fēng)電占4��43%，光伏占1��78%，生物質(zhì)占1��18%。
新能源發(fā)電變流技術(shù)前言可見，在我國，煤電無論是裝機容量還是發(fā)電量均占絕對優(yōu)勢，風(fēng)電、光伏的發(fā)電量合計僅占全部發(fā)電量的5��21%，而煤電發(fā)電量則占全部發(fā)電量的71��84%，風(fēng)電、光伏等新能源替代煤電的空間巨大，同時也迫切需要加強政策和技術(shù)創(chuàng)新，在提升新能源發(fā)電綜合效率的同時進一步降低新能源發(fā)電成本。
由于當今經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的需要，人們迫切呼吁建立以清潔、可再生能源為主的新能源結(jié)構(gòu)來逐漸取代以污染嚴重、資源有限的化石能源為主的傳統(tǒng)能源結(jié)構(gòu)。大規(guī)模開發(fā)和利用以太陽能、風(fēng)能為代表的新能源對于我國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整具有重要意義。隨著我國社會經(jīng)濟與科技創(chuàng)新能力的快速進步與發(fā)展，我國新能源開發(fā)和利用成果顯著，技術(shù)創(chuàng)新水平不斷提高，涌現(xiàn)出多個世界一流的新能源發(fā)電企業(yè)，新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢頭良好，因此對新能源發(fā)電相關(guān)專業(yè)技術(shù)人才的需求量也隨之大增。
面對如此巨大的國內(nèi)外需求，國內(nèi)諸多高等院校、研究院所以及相關(guān)企業(yè)都已投入了大量的資金和人員積極開展新能源發(fā)電相關(guān)研究和產(chǎn)業(yè)化工作，在大力發(fā)展新能源發(fā)電技術(shù)的形勢下，國內(nèi)一些學(xué)者、專家及時編寫了多部有關(guān)新能源發(fā)電技術(shù)的論著和教材，這些論著和教材在推動新能源發(fā)電技術(shù)的研究和產(chǎn)業(yè)技術(shù)進步方面起到了積極的作用。然而，這些論著和教材大都是從系統(tǒng)層面或從單一新能源發(fā)電技術(shù)層面論述新能源發(fā)電技術(shù)的相關(guān)理論基礎(chǔ)和系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)，更是鮮有系統(tǒng)介紹新能源發(fā)電系統(tǒng)中電力電子變流技術(shù)且適用于電氣和自動化等相關(guān)專業(yè)本科生及研究生的教材問世。編者長期從事電力電子技術(shù)課程的本科和研究生教學(xué)工作，并依托合肥工業(yè)大學(xué)電力電子與電氣傳動國家重點學(xué)科以及教育部光伏系統(tǒng)工程研究中心，與陽關(guān)電源股份有限公司開展了長期的產(chǎn)學(xué)研合作，在光伏、風(fēng)電、微電網(wǎng)以及儲能等新能源發(fā)電中的電力電子變流技術(shù)研究方面有了一定的理論與應(yīng)用技術(shù)積累，也相繼出版了有關(guān)光伏并網(wǎng)和風(fēng)電變流器技術(shù)的相關(guān)學(xué)術(shù)專著。在此基礎(chǔ)上，總結(jié)和編寫一本系統(tǒng)論述新能源發(fā)電變流技術(shù)的本科教材已顯得