●譯者的話
原書前言
章美國電力工業史1
1.1電磁學：電力基本知識1
1.2愛迪生和西屋的早期之爭2
1.3電力公司的監管制度4
1.3.11935年公用事業控股公司法案4
1.3.21978年公用事業管理政策法案5
1.3.3公用發電與自用發電5
1.3.4向非公用事業發電廠開放電網6
1.3.5競爭性市場的出現7
1.4電力基礎設施：電網11
1.4.1北美電網11
1.4.2電力供需平衡13
1.4.3電網穩定性16
1.4.4行業數據17
1.5電力基礎設施：發電20
1.5.1基荷蒸汽發電廠21
1.5.2燃煤蒸汽發電廠22
1.5.3燃氣輪機發電25
1.5.4聯合循環發電廠26
1.5.5綜合氣化聯合循環發電廠26
1.5.6核能發電28
1.6常規發電廠相關財務知識31
1.6.1年度固定成本31
1.6.2均化發電成本33
1.6.3篩選曲線35
1.6.4負荷時間曲線36
1.6.5碳成本和其他外部費用39
1.7小結40
參考文獻40
第2章電路、磁路基礎42
2.1電路簡介42
2.2重要電氣量定義43
2.2.1電荷43
2.2.2電流43
2.2.3基爾霍夫電流定律44
2.2.4電壓46
2.2.5基爾霍夫電壓定律46
2.2.6功率47
2.2.7功（能量）47
2.2.8小結48
2.3理想電壓源、電流源48
2.3.1理想電壓源48
2.3.2理想電流源49
2.4電阻49
2.4.1歐姆定律49
2.4.2電阻串聯50
2.4.3電阻並聯51
2.4.4分壓器52
2.4.5導線電阻53
2.5電容57
2.6磁路簡介59
2.6.1電磁變換59
2.6.2磁路60
2.7電感62
2.7.1電感的物理特性62
2.7.2電感的電磁特性64
2.8變壓器66
2.8.1理想變壓器67
2.8.2勵磁損耗69
第3章電力繫統基礎72
3.1電壓和電流有效值72
3.2正弦電壓激勵下件74
3.2.1理想電阻74
3.2.2理想電容76
3.2.3理想電感78
3.2.4阻抗79
3.3功率因數82
3.3.1功率三角形83
3.3.2功率因數調整85
3.4單相三線制居民供電86
3.5三相供電繫統89
3.5.1對稱性聯結供電繫統89
3.5.2△聯結三相供電繫統94
3.6同步發電機95
3.6.1旋轉磁場96
3.6.2同步發電機相量模型98
3.7輸電和配電99
3.7.1輸配電網損99
3.7.2輸配電繫統中的無功功率Ｑ102
3.7.3有功功率和無功功率對線路壓降的影響103
3.8電能質量106
3.8.1諧波簡介107
3.8.2總諧波畸變109
3.8.3諧波與中線過載110
3.8.4變壓器內部諧波112
3.9電力電子學112
3.9.1交流－直流變換112
3.9.2直流－直流變換115
3.9.3直流－交流逆變119
3.10背靠背電壓源變換器121
參考文獻122
第4章太陽能資源123
4.1太陽光譜123
4.2地球軌道126
4.3正午太陽高度角128
4.4一天中任意時刻的太陽位置131
4.5用於遮蔽分析的太陽軌跡圖134
4.6利用陰影圖進行遮蔽分析136
4.7太陽時與時鐘時139
4.8日升日落141
4.9晴天太陽直射143
4.10晴天日照強度146
4.10.1直射輻射146
4.10.2散射輻射147
4.10.3反射輻射149
4.10.4太陽跟蹤繫統150
4.11月均晴天日照強度155
4.12太陽輻射測量159
4.13正常環境下日照強度162
4.13.1太陽能采集板上的典型氣像年日照強度162
4.14月均日照強度165
參考文獻172
第5章光伏材料及電氣特性173
5.1簡介173
5.2半導體基本原理174
5.2.1帶隙能175
5.2.2帶隙能對光伏效率的影響178
5.2.3PN結180
5.2.4PN結二極管182
5.2.5通用光伏電池184
5.3光伏材料185
5.3.1晶體硅185
5.3.2非晶硅188
5.3.3砷化鎵189
5.3.4碲化鎘190
5.3.5銅銦鎵硒191
5.4光伏電池的等效電路192
5.4.1光伏電池的簡化等效電路192
5.4.2光伏電池的精確等效電路194
5.5從到模塊、陣列197
5.5.1從到電池模塊198
5.5.2從光伏電池模塊到光伏陣列200
5.6標準測試條件下的光伏電池電流－電壓曲線201
5.7溫度和日照強度對電流－電壓曲線的影響204
5.8遮蔽對電流－電壓曲線的影響206
5.8.1光伏電池被遮蔽的物理原理206
5.8.2采用旁路二極管和阻流二極管改善遮蔽影響209
5.9優選功率點跟蹤器212
5.9.1降壓－升壓變換器212
5.9.2優選功率點跟蹤控制器216
參考文獻219
第6章光伏發電繫統220
6.1簡介220
6.2電表用戶側的並網光伏發電繫統220
6.2.1並網光伏發電繫統組件220
6.2.2微型逆變器222
6.2.3淨電能計量和上網電價224
6.3光伏發電繫統性能預測225
6.3.1與溫度無關的光伏發電功率降額225
6.3.2與溫度相關的光伏發電功率降額229
6.3.3光伏發電繫統運行的“峰值小時”預測方法232
6.3.4估算光伏電池標準化發電量234
6.3.5光伏並網繫統的容量繫數235
6.3.6實際設計中需考慮的相關事項236
6.4光伏發電繫統相關經濟問題239
6.4.1光伏發電繫統成本239
6.4.2攤銷成本241
6.4.3現金流分析244
6.4.4居民的電費費率結構246
6.4.5商業和工業的電費費率結構248
6.4.6商業建築光伏發電繫統的經濟性250
6.4.7購電協議251
6.4.8具備公網供電容量的光伏發電繫統252
6.5帶儲能的獨立光伏發電繫統253
6.5.1獨立光伏發電繫統相關組件254
6.5.2自控式光伏電池模塊255
6.5.3負荷預測257
6.5.4假設帶有優選功率點跟蹤器開始光伏電池陣列設計260
6.5.5電池262
6.5.6鉛酸電池基本原理263
6.5.7電池存儲容量265
6.5.8用庫侖效率代替能量效率268
6.5.9電池容量設計269
6.5.10不帶優選功率點跟蹤器的光伏電池陣列設計272
6.5.11簡單的設計模板274
6.5.12獨立光伏發電繫統的成本277
6.6光伏抽水繫統279
6.6.1光伏抽水繫統的電氣部分280
6.6.2液壓泵特性曲線281
6.6.3液壓繫統特性曲線284
6.6.4綜合性能預測287
參考文獻289
第7章風力發電繫統291
7.1風力發電的發展史291
7.2風力機技術：風輪295
7.3風力機技術：風力發電機298
7.3.1定速同步發電機298
7.3.2籠型感應發電機299
7.3.3雙饋感應發電機301
7.3.4變速同步發電機301
7.4風能302
7.4.1空氣密度的溫度和高度校正304
7.4.2塔筒高度的影響306
7.5風力機輸出功率曲線309
7.5.1貝茨極限309
7.5.2理想風電機組輸出功率曲線311
7.5.3實際功率曲線312
7.5.4國際電工委員會對風電機組的分類315
7.5.5風速測量316
7.6平均風功率密度317
7.6.1離散風速直方圖317
7.6.2風電概率密度函數320
7.6.3威布爾和瑞利統計321
7.6.4利用瑞利統計計算平均風功率密度322
7.6.5風力分級324
7.7風電機組發電量估算325
7.7.1風速累積分布函數326
7.7.2實際功率曲線的威布爾統計328
7.7.3一種估算容量繫數的簡便方法333
7.8風電場337
7.8.1陸上可開發利用的風能337
7.8.2海上風電場343
7.9風力發電的經濟效益348
7.9.1風力發電的年均電價348
7.9.2帶有改進的加速成本回收繫統和生產稅抵減的平準化能源成本351
7.9.3風電繫統的債務與股權融資354
7.10風力發電對環境的影響356
參考文獻357
第8章更多類型可再生能源發電繫統358
8.1引言358
8.2聚焦式光熱發電繫統358
8.2.1熱機的卡諾效率359
8.2.2直接日照強度360
8.2.3聚焦式光熱發電繫統的冷凝器冷卻362
8.2.4聚焦式光熱發電繫統的熱能存儲364
8.2.5線性槽式光熱發電繫統366
8.2.6塔式光熱發電繫統368
8.2.7線性菲涅耳反射式光熱發電繫統370
8.2.8碟式斯特林光熱發電繫統371
8.2.9聚焦式光熱發電繫統技術總結374
8.3波浪能發電376
8.3.1波浪能源376
8.3.2波浪能發電技術380
8.3.3波浪能發電性能預測381
8.3.4波浪能發電的未來383
8.4潮汐能發電384
8.4.1潮汐能發電基本原理384
8.4.2引發潮汐的原因385
8.4.3估算潮汐功率387
8.4.4估算潮汐能發電功率390
8.5水力發電391
8.5.1水力發電繫統結構392
8.5.2水力發電的基本原理393
8.5.3水輪機395
8.5.4損耗計算397
8.5.5微型水電繫統的流量測量398
8.5.6微型水輪機的電氣特性399
8.6抽水蓄能發電400
8.7生物質發電402
8.8地熱發電404
參考文獻407
第9章以計量電表為分界的兩側繫統408
9.1引言408
9.2智能電網409
9.2.1配電自動化繫統409
9.2.2電壓／無功功率優化410
9.2.3電網控制優化411
9.2.4智能電表413
9.2.5需求側響應414
9.2.6動態調度415
9.3電能存儲417
9.3.1固定式蓄電池存儲417
9.3.2電動汽車與移動式電池存儲419
9.4需求側管理421
9.4.1傳統電價定價模式導致的不利影響422
9.4.2有效需求側管理的必要條件423
9.4.3需求側管理的成本－效益措施425
9.5能源效率的經濟性分析426
9.5.1節能特性曲線426
9.5.2溫室氣體減排曲線429
9.6熱電聯產繫統431
9.6.1熱電聯產繫統提高效率的措施431
9.6.2熱電聯產繫統的經濟性分析432
9.7熱電聯產技術435
9.7.1高熱值與低熱值435
9.7.2微型燃氣輪機436
9.7.3活塞式內燃機438
9.8燃料電池440
9.8.1燃料電池的發展歷史440
9.8.2燃料電池的基本原理441
9.8.3燃料電池的熱力學：焓442
9.8.4熵與燃料電池的理論效率445
9.8.5吉布斯自由能和燃料電池的效率447
9.8.6燃料電池的理想電氣特性448
9.8.7燃料電池的實際電氣特性449
9.8.8燃料電池的種類451
9.8.9制氫技術455
參考文獻457