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本書介紹了高效可再生能源發(fā)電系統(tǒng)及并網(wǎng)技術，理論與實用性并重，內(nèi)容主要包含電力系統(tǒng)、光伏發(fā)電和風力發(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)、電能質量等專業(yè)知識點，也特別回顧了現(xiàn)代電力工業(yè)的發(fā)展歷程和相關政策法規(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)關鍵技術，包括將太陽能轉換為電能的光伏組件及光伏發(fā)電、光伏抽水等應用系統(tǒng)技術，風能和風力發(fā)電系統(tǒng)的相關技術，以及近年來新興的光熱發(fā)電、波浪能發(fā)電、潮汐能發(fā)電、水力發(fā)電、生物質發(fā)電、地熱發(fā)電、抽水蓄能發(fā)電等技術。*后以智能電表兩側的可再生能源發(fā)電系統(tǒng)與并網(wǎng)電力系統(tǒng)的運行經(jīng)濟性分析為切入點，針對性地介紹了需求側響應、熱電聯(lián)產(chǎn)、電能儲能、燃料電池等關鍵技術。
本書可作為電氣和機械工程本科生和研究生的教科書，但由于它內(nèi)容非常豐富，也可以作為相關專業(yè)的工程技術人員、研究人員和能源決策人員的參考資料。

原書前言
本書從實用性的角度量化分析、全面介紹了多種不同類型的可再生能源系統(tǒng)。對于每一種可再生能源系統(tǒng)，都會介紹其理論背景，給出與系統(tǒng)設計和性能分析有關的實際工程參數(shù)，以及評價該系統(tǒng)效益的經(jīng)濟方法。本書重點介紹了目前發(fā)展最快、最有前景的風能和太陽能技術，此外也介紹了潮汐和波浪發(fā)電、地熱、生物質能、水電和儲能等技術。本書的最后一章介紹了連接供需雙方需求的智能電網(wǎng)技術。
本書的目標讀者是工程技術人員和其他關注該技術的不同類型讀者。例如，我在斯坦福大學講授的該內(nèi)容課程就沒有先修要求，選修該課程的學生中大約一半是本科生，一半是研究生。目前幾乎所有學生都來自工科和理科，但是商科學生也越來越多。本書旨在提供大量完整的、貫穿始終的舉例，來鼓勵讀者自學。書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行講述。
這是本書的第２版，與第１版相比，內(nèi)容進行了更新和重組，補充了大量新素材，既有以新章節(jié)形式出現(xiàn)的，也有在第１版既有章節(jié)基礎上深化補充的內(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)和地熱發(fā)電等。本書也增補了電氣工程基礎知識的介紹，以便于過渡到電氣工程領域的其他高級課程，內(nèi)容包括相量法、無功功率和有功功率、直流－直流變換和直流－交流變換器件，以及發(fā)電機等相關技術�？稍偕茉聪到y(tǒng)不僅涉及流行的電氣及控制技術，而且已經(jīng)成為了一項龐大的產(chǎn)業(yè)。在這一版中，也對大規(guī)模常規(guī)和可再生能源項目的財務分析進行了更多的深入探討。
本書由三部分組成：
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)相關技術（第１章），包括常規(guī)發(fā)電廠技術、電網(wǎng)的監(jiān)管和運行技術，以及核準發(fā)電成本等財務知識。對于剛接觸基礎電氣元件和電路的讀者，或者需要快速復習該部分知識的讀者，請參閱第２章，可以讓具備中專水平的讀者快速掌握這些電氣基本知識。對于已經(jīng)掌握了電氣基礎知識的學生，可跳過第２章，直接學習第３章，第３章為非電氣工程專業(yè)的學生提供了電氣工程高級課程的相關知識。目前，許多以往不太重視電氣工程專業(yè)的學校對這一領域的關注度也日益增長。Ⅱ光伏發(fā)電和風力發(fā)電系統(tǒng)（第４～７章）：這部分內(nèi)容是本書的核心。第４章介紹了太陽能資源，包括太陽高度角、日照遮蔽問題、晴天日照強度、直接和間接太陽輻射（集中式太陽能技術），以及針對某一地點，如何用典型氣象年的每小時太陽能數(shù)據(jù)來開展分析工作。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，讀者可以理解云遮對光伏性能產(chǎn)生的巨大影響，以及如何使用現(xiàn)代電力電子技術來降低這些影響。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)運行的可獨立電量計量的屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)，以及帶有電池儲能的離網(wǎng)運行光伏發(fā)電系統(tǒng)。目前，市場上占主導地位的是并網(wǎng)型的光伏發(fā)電系統(tǒng)，但是具備微網(wǎng)運行能力的離網(wǎng)式光伏發(fā)電系統(tǒng)開始對供電市場產(chǎn)生越來越大的影響。這兩種類型的光伏發(fā)電系統(tǒng)的經(jīng)濟性都受到了很大的關注。第７章介紹了風力發(fā)電系統(tǒng)，包括風資源的統(tǒng)計特性、風力發(fā)電技術的最新進展以及如何有效地結合兩者來實現(xiàn)優(yōu)異的風力發(fā)電出力特性。風力發(fā)電目前在可再生能源市場占據(jù)著主導地位，數(shù)十億美元的投資資金流入到了該領域，因此本章對此類投資的財務分析給予了重點關注。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能發(fā)電系統(tǒng)，可真正意義上實現(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：潮汐能發(fā)電和波浪能發(fā)電。它們在一定程度上表現(xiàn)出了相當可觀的應用前景，原因是它們的功率輸出變化比風能和太陽能更易預測。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）和抽水蓄能系統(tǒng)，它們可為其他類型出力波動的可再生能源提供備用電力。在這一章的最后，介紹了生物質發(fā)電和地熱發(fā)電系統(tǒng)。第９章以計量電表的兩側為分界，描述了可再生能源的出力變化與具備需求響應能力的可控負荷相互作用時遇到的系列問題。本章先介紹了智能電網(wǎng)相關知識，隨后介紹了電網(wǎng)高級控制所需要的先進計量設施和技術，以及如何有效控制負荷的需求響應以應對可再生能源出力的變化。本章還介紹了蓄電池在電動汽車中的作用，并闡明了需求側管理、電能高效使用、燃料電池和熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)都是未來供需
平衡的關鍵技術。
本書已經(jīng)寫了四十多年，從丹尼斯·海耶斯和１９７０年首次確立的地球日對我的影響開始，我的職業(yè)生涯從半導體和計算機技術轉變?yōu)榱谁h(huán)境工程。后來，阿莫里·洛文斯的開創(chuàng)性論文《軟能源之路：未走的道路？》（ＦｏｒｅｉｇｎＡｆｆａｉｒｓ，１９７６）使我對學術的關注集中到了能源與環(huán)境之間的關系，以及可再生能源和效率在迎接未來挑戰(zhàn)中必須發(fā)揮的重要作用。加州大學伯克利分校的阿特·羅森菲爾德的深入分析，以及自然資源保護委員會的拉爾夫·卡瓦納赫敏銳的觀點，一直是指導我和我靈感的源泉。這些人和其他的先驅們照亮了這條道路，但這些年來，一直是斯坦福大學課堂上那些勇于挑戰(zhàn)、執(zhí)著、充滿熱情的學生們讓我精力充沛、興奮并充滿力量，我對他們的激勵和友誼深表感激。最后，我要特別感謝我的老朋友和同事簡·伍德沃德，她的慷慨支持使我能夠繼續(xù)在這個喜歡的領域中耕耘。
我還要特別感謝一些人，他們對本書第２版的部分章節(jié)提供了幫助�？ǖ戏虼髮W的尼克·詹金斯教授在斯坦福大學教授的課程使我提升了對電力系統(tǒng)相關知識的理解。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于風力、潮汐和波浪動力的有益見解。來自國際太陽系公司的埃里克· 揚倫提供的設計指南，幫助我了解了離網(wǎng)光伏系統(tǒng)的實際情況。羅伯特·康羅伊和
亞當·拉烏多尼斯兩名學生，開發(fā)了我用來制作陰影圖的網(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)方面的專家。弗雷德·澤西斯仔細核對了手稿，把我從許多尷尬的小錯誤中拯救了出來，非常感謝他。最后，讓我舉起酒杯，就像四年來幾乎每天晚上做的那樣，敬我的妻子瑪麗，她是我生命中的陽光。
吉爾伯特·Ｍ馬斯特斯
斯坦福大學

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