《可再生能源系统设计》一书的目的是为读者全面提供可再生能源领域的基础知识，使读者对该领域的现状和未来发展趋势有所了解。《可再生能源系统设计》共分为5章。第1章介绍了可再生能源的重要性以及影响可再生能源发展的因素。第2章和第3章介绍了光伏发电和风力发电系统这两种目前应用为广泛的可再生能源系统，并以较为详细的篇幅介绍了各自系统的设计与分析。第4章主要介绍了在可再生能源系统中占有重要地位的储能系统，对蓄电池、燃料电池、飞轮储能、超级电容器、超导储能、抽水储能和压缩空气储能进行了讨论。第5章主要介绍了新型的可再生能源，包括海水温差发电、潮汐能发电、波浪能发电、生物质能发电、地热能发电、太阳热能发电和卫星发电等内容。
适读人群 ：从事可再生能源系统设计和应用的工程师，电气或机械工程专业高年级本科生或低年级研究生
化石燃料的局限性正促使科学家和工程师寻找能够满足未来能源需求的替代能源。《可再生能源系统设计》一书为可再生能源系统的设计和运行提供了重要参考。本书作者Ziyad Salameh博士在可再生能源领域拥有超过30年的教学、研究和设计经验。本书为读者提供了光伏、风能和风光混合系统的基础知识，探讨了可再生能源储能装置，重点是蓄电池和燃料电池，以及包括生物质能、地热能和潮汐能等在内的新兴可再生能源技术。《可再生能源系统设计》为工程师和学生提供了流行的可再生能源系统的特点、运行原理和应用潜力，是一本全面而实用的指导书。
《可再生能源系统设计》的主要特点包括：
1）用图表和示例来说明和演示太阳能、风能、风光混合动力和新兴可再生能源系统的设计和运行原理；
2）利用案例研究帮助工程师预见并克服常见的设计挑战；
3）探讨可再生能源储存方式，特别是蓄电池、燃料电池和新兴可再生能源储能技术。
《可再生能源系统设计》内容丰富，读者可根据具体从事的专业对部分章节予以取舍。
原书前言
近年来，世界对于能源的需求总量不断增长，但地球上的化石燃料储量是有限的，终有一天将难以为继。能源对于工业发展和人类生活都至关重要。对化石燃料枯竭的忧虑促使科学家和工程师们不断寻找可满足未来需求的替代能源。人们逐渐意识到，这种能源必须是可持续供应的，可再生的，而且是无污染的。本书的主要内容就是对这些新型能源进行介绍。
《可再生能源系统设计》是以电气或机械工程专业高年级本科生或低年级研究生为对象的课程教材。此外，本书还可为从事可再生能源系统设计和应用的工程师提供参考。本书要求的先修课程包括基本电路、物理、化学和数学等工程类本科生必修的课程。本书内容可供一个学期的课堂讲授。
《可再生能源系统设计》的目的是为读者全面提供可再生能源领域的知识，并使其对该领域的现状和未来发展趋势有所了解。本着实用的原则，可再生能源相关的概念在本书中都有相应深度的介绍。读者一旦学习了本书内容，即可考虑将所学应用至实际生活中。
《可再生能源系统设计》共分为5章。第1章介绍了可再生能源的重要性。第2章和第3章介绍了光伏发电和风力发电这两种目前应用最为广泛的可再生能源发电技术，并以较为详细的篇幅介绍了其设计与分析。
第4章主要介绍了在可再生能源系统中占有重要地位的储能系统，对蓄电池、燃料电池、飞轮储能、超级电容器、超导储能、抽水储能和压缩空气储能进行了讨论。第5章主要介绍了新型的可再生能源，包括海水温差发电、潮汐能发电、波浪能发电、生物质能发电、地热能发电、太阳热能发电和卫星发电。
Ziyad Salameh博士是马萨诸塞州立大学洛厄尔分校电子与计算机工程系教授，前系主任。他也是该校电动汽车和能源转换中心主任。在过去的30年里，他的研究重点是电力电子、电池的开发和测试、电动汽车、风光混合发电系统、超级电容器和燃料电池的测试。他定期教授可再生能源系统的研究生课程。他是IEEE终身高级会员，并被授予2015年IEEE电力与能源协会Ramakumar Family可再生能源卓越奖。
目录
译者序
原书前言
第1章促进可再生能源发展的因素1
1.1引言1
1.2美国和全球发电耗能2
1.3影响可再生能源使用的因素4
1.3.1高油价的影响4
1.3.2化石燃料对可再生能源的影响10
1.4全球变暖和可再生能源使用17
1.4.1全球变暖概览20
1.4.2全球变暖和海平面上升21
1.4.3其他关于全球变暖的忧虑22
1.4.4遏制全球变暖的措施23
1.5结论24
参考文献24
第2章光伏发电26
2.1引言26
2.2太阳辐射特征27
2.2.1太阳常数27
2.2.2太阳辐射的日变化和季节变化27
2.2.3阳光直射和漫射27
2.2.4大气质量27
2.2.5峰值日照时数29
2.3光伏转换31
2.3.1原子数31
2.3.2光伏电池的性质和特征：p-n结33
2.4光伏电池、模块、面板和阵列的性能评估35
2.4.1伏安特性35
2.4.2功率-电压特性36
2.4.3光伏模块的最大功率点36
2.4.4电阻负载对工作点的影响37
2.4.5光伏电池的等效电路39
2.4.6开路电压和短路电流41
2.4.7喷气推进实验室模型41
2.5光伏器件的连接43
2.5.1光伏器件的串联43
2.5.2光伏器件的并联44
2.5.3阻流二极管45
2.5.4旁路二极管46
2.5.5光伏电池面板朝向46
2.6光伏阵列的优化47
2.6.1简介47
2.6.2阻抗匹配方法48
2.6.3电池储能方法49
2.6.4太阳能聚光方法49
2.6.5太阳跟踪控制方法51
2.6.6电动光伏阵列重构方法52
2.6.7最大功率点跟踪方法54
2.7光伏系统58
2.7.1光伏系统的分类58
2.7.2光伏系统的组成60
2.7.3带电池储能的独立光伏系统设计64
2.8光伏技术的应用69
2.8.1太阳能发电的演变历史69
2.8.2便携式面板和发电装置73
2.8.3使用光伏发电的家庭和偏远村庄74
2.8.4集中式光伏电站77
2.8.5前景展望77
2.9并网光伏发电系统的问题和需求78
2.9.1简介78
2.9.2电力公司和可再生能源客户的交互79
习题82
参考文献84
第3章风力发电系统86
3.1引言86
3.2风的特性90
3.2.1平均风速90
3.2.2风速-持续时间曲线及其随高度的变化90
3.2.3风速随时间和方向的变化92
3.2.4风玫瑰图92
3.2.5风切变和阵风93
3.2.6风速分布及其概率函数94
3.3风力发电机的空气动力学理论96
3.4风力功率曲线97
3.5风力发电系统的基本组成101
3.5.1风力发电机的类型104
3.5.2水平轴和垂直轴风力发电机的对比109
3.5.3逆风型和顺风型风力发电机110
3.5.4大型与小型风力发电机的对比110
3.5.5风力发电机111
3.6风力发电系统发电方案118
3.6.1恒速恒频方案118
3.6.2近恒速恒频方案118
3.6.3变速恒频方案119
3.6.4变速变频方案120
3.7风力发电系统的选址和定容120
3.8风力发电机选址匹配123
3.9风力发电系统的应用124
3.9.1独立运行124
3.9.2小规模应用124
3.9.3中等规模应用128
3.9.4并网风力发电系统129
3.9.5风电场131
3.10风力发电在电网系统中的地位134
3.11风力发电系统的前景展望137
3.12风光混合发电系统144
3.12.1概述144
3.12.2HWPS的优点145
习题147
参考文献150
第4章储能系统153
4.1电池技术153
4.1.1简介153
4.1.2电池结构与工作原理156
4.1.3应用159
4.1.4用于储能的电池类型159
4.2燃料电池171
4.2.1简介171
4.2.2燃料电池组成部分和运行172
4.2.3燃料电池的类型173
4.2.4主要类型燃料电池的对比181
4.2.5燃料电池的效率182
4.2.6燃料电池的应用182
4.2.7燃料电池的未来展望186
4.2.8重整装置187
4.2.9储氢192
4.3压缩空气储能193
4.3.1简介194
4.3.2压缩空气储能系统的组成194
4.3.3压缩空气储能系统的运行195
4.3.4在燃气发电厂中使用压缩空气储能系统195
4.3.5压缩空气储能系统的优缺点196
4.3.6世界各地的压缩空气储能系统196
4.3.7压缩空气储能系统中的能量储存198
4.3.8未来的压缩空气储能系统和其建造计划200
4.4飞轮储能200
4.4.1工作原理201
4.4.2飞轮的基本组成部分201
4.4.3飞轮的运行204
4.4.4能量储存204
4.4.5安装205
4.4.6飞轮储能系统的优缺点206
4.4.7与其他储能系统的对比207
4.4.8实际应用207
4.5水力发电208
4.5.1简介208
4.5.2水力发电主要组成部分和工作原理210
4.5.3水轮机类型211
4.5.4抽水储能系统的原理212
4.6超级电容器213
4.6.1超级电容器的结构、特点和运行213
4.6.2超级电容器的优缺点215
4.6.3超级电容器和其他储能技术的差异216
4.6.4超级电容器的应用217
4.6.5超级电容器的其他应用218
4.7超导储能218
4.7.1简介218
4.7.2超导的历史219
4.7.3超导储能系统的组成和运行219
4.7.4超导储能系统中储存的能量220
4.7.5超导储能的应用221
4.7.6超导储能系统的优缺点和未来222
习题223
参考文献223
第5章新型可再生能源226
5.1海洋温差发电226
5.1.1简介226
5.1.2海洋温差发电方案226
5.1.3功率和效率计算227
5.1.4陆基和海基海洋温差发电厂229
5.1.5海洋温差发电的优缺点231
5.1.6海洋温差发电的未来232
5.2潮汐能232
5.2.1潮汐的背景232
5.2.2潮汐周期、大小和输出功率计算233
5.2.3潮汐发电系统234
5.3波浪发电系统240
5.3.1波浪发电原理240
5.3.2波浪发电系统的类型241
5.4地热能源系统247
5.4.1简介247
5.4.2地热资源248
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