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第1章　可再生能源基础1

1.1　可再生能源1

1.1.1　可再生能源概述1

1.1.2　常用的可再生能源1

1.2　可再生能源发电技术及其基本分类2

1.3　可再生能源离网发电4

1.3.1 可再生能源离网发电的主要应用4

1.3.2 可再生能源并网发电和离网发电的主要区别6

1.4　发展可再生能源离网发电的意义7

1.4.1　社会效益7

1.4.2　可再生能源离网发电的经济效益9

1.4.3　可再生能源离网发电的环境效益10

1.5　风能、光伏发电产业现状和前景11

1.5.1 风能发电产业现状和前景11

1.5.2　光伏发电产业现状和前景14

习题16

第2章　风能和风资源评估17

2.1　风能基础17

2.1.1 风17

2.1.2　描述风力的主要参数18

2.1.3　风能23

2.1.4　风和风能的其他特征26

2.2　我国的风能分布28

2.2.1 中国的风能分布28

2.2.2 主要风带28

2.2.3　影响中国风能资源的主要因素30

2.3　风能的主要特点31

2.3.1　风能的优点31

2.3.2　风能的缺点32

2.4　风资源测量和评估32

2.4.1　风能资源评估方法32

2.4.2　风资源测量和评估程序33

2.4.3　风资源评估的重要性34

2.5　风力发电机选址34

2.5.1 风力发电机选址的原则35

2.5.2 具体判断分析风力发电机的选址36

2.5.3　气象站的风资源数据37

2.5.4　风向数据对中小型离网风力发电机应用的意义37

2.5.5 小规模离网发电时的风资源评估38

习题40

第3章　风力发电技术41

3.1　风力发电基本原理41

3.2　风力机主要类型与结构41

3.2.1　风力发电机类型41

3.2.2　小型风力发电机组的分类43

3.3　风力发电机组工作原理和特性45

3.3.1　小型风力发电机组工作原理45

3.3.2　小型风力发电机组的基本组成45

3.3.3　风力机的输出功率53

3.4　独立运行的风力发电机组55

3.4.1　风力发电机组的运行55

3.4.2　独立运行风力发电机组55

3.4.3　风力发电机组性能评价56

3.4.4　独立运行风力发电系统的特点58

3.5　多台风力发电机组组成的风力发电系统58

3.6　风力发电系统的主要应用59

习题64

第4章　太阳辐射原理和太阳能资源65

4.1　太阳辐射的基本概念65

4.1.1　基本概念65

4.1.2　符号及定义67

4.2　太阳辐射的基本定律67

4.2.1　直散分离原理67

4.2.2 布格-朗伯定律（Bouguer-Lambert Law）68

4.2.3　余弦定律68

4.3 太阳电池方阵不同运行方式的数学模型70

4.3.1 太阳电池方阵面上辐射量的计算70

4.3.2　地平坐标系数学模型70

4.3.3　赤道坐标系数学模型71

4.4　太阳电池方阵面所接收到的太阳辐射的计算73

4.5　中国的太阳能资源75

4.5.1　世界太阳能资源及基本分布75

4.5.2　我国太阳能资源及基本分布75

4.5.3　太阳能资源的测量78

4.6　太阳能光伏电站选址和定位80

4.6.1　确定方位角80

4.6.2　确定倾角81

4.6.3　场地日照条件评价82

习题83

第5章　太阳能光伏发电技术84

5.1　太阳电池组件及方阵84

5.1.1　太阳电池组件的I-V特性和相关参数85

5.1.2　温度和辐照度对太阳电池组件输出特性的影响86

5.1.3　太阳电池的“热斑效应”86

5.2 太阳能光伏发电系统的主要应用89

习题98

第6章　储能蓄电池99

6.1　蓄电池的应用99

6.1.1 蓄电池在可再生能源离网发电中的应用99

6.1.2　常用蓄电池类型99

6.1.3　蓄电池的命名方法、型号组成及其代表意义103

6.2　铅酸蓄电池103

6.2.1 铅酸蓄电池结构及工作原理103

6.2.2 阀控密封式铅酸蓄电池（VRLA）的基本结构和工作原理105

6.3　铅酸蓄电池主要性能及影响因素107

6.3.1　蓄电池容量107

6.3.2　蓄电池使用寿命109

6.3.3　蓄电池效率111

6.4　蓄电池的选择111

6.4.1 可再生能源独立供电系统对储能蓄电池的要求111

6.4.2　选择蓄电池类型112

6.5　蓄电池组112

6.5.1 蓄电池的串联、并联和蓄电池组112

6.5.2　确定蓄电池组的储电容量113

习题115

第7章 充放电控制器116

7.1　充放电控制器的功能116

7.2　蓄电池过放电保护基本原理118

7.2.1　铅酸蓄电池放电特性118

7.2.2　常规过放电保护原理119

7.2.3　蓄电池剩余容量控制法119

7.2.4 蓄电池剩余容量（SOC）的数学模型120

7.2.5 蓄电池剩余容量（SOC）放电过程控制122

7.3　充放电控制器的基本技术参数123

7.4　充放电控制器的分类123

7.5 可再生能源充电控制器的基本电路与工作原理124

7.5.1　单路并联型充放电控制器124

7.5.2 串联型充放电控制器125

7.5.3　脉宽调制（PWM）三阶段充电控制器125

7.5.4　带最大功率跟踪电路（MPPT）型充电控制器126

7.5.5　智能型控制器129

7.6　风力发电系统控制器输入端的整流部分131

7.6.1 蓄电池稳压型风能控制器的工作原理132

7.6.2 AC-DC风能控制器的原理和特点132

7.7　其他太阳能供电系统充电控制器133

7.7.1 多路控制器（蓄电池稳压模式）133

7.7.2　最大功率跟踪型控制器MPPT133

习题137

第8章　直流-交流逆变器138

8.1 可再生能源供电系统对逆变器的技术要求138

8.2　逆变器的分类和电路结构139

8.2.1　逆变器的基本电路139

8.2.2　电力电子器件的分类140

8.3　常见逆变器交流输出类型140

8.3.1　方波逆变器140

8.3.2　阶梯波逆变器140

8.3.3　正弦波逆变器141

8.3.4　并网型逆变器141

8.3.5　几种功率转换电路的比较141

8.4　逆变器的控制电路143

8.5　逆变器的保护电路144

8.6　逆变器检测电路144

8.7　逆变器的显示与通信144

8.8　逆变器功率器件的选择144

8.9　逆变器的主要技术性能指标145

习题146

第9章　可再生能源互补系统147

9.1　可再生能源互补系统概述147

9.1.1 开发可再生能源互补发电系统的意义147

9.1.2　互补系统的分类147

9.2　风光互补发电系统148

9.2.1　风光互补发电系统组成148

9.2.2　风光互补发电系统的合理配置149

9.3　风柴互补发电系统149

9.3.1 直流总线型风柴混合发电系统150

9.3.2　交流总线型风柴混合发电系统151

9.4　风光柴互补发电系统153

9.5　风水互补系统154

9.5.1　风水互补系统概念154

9.5.2　风水互补发电系统的设计154

9.6　柴油发电机基础154

9.6.1　柴油发电机154

9.6.2　汽油发电机156

9.6.3　柴油发电机组或汽油发电机组的选型156

9.7　其他互补和后备电源157

9.8　互补系统的经济性157

9.9　科学合理地选择和设计可再生能源供电技术158

习题158

第10章 交流配电和局域电网159

10.1 可再生能源离网独立供电系统的构成和局域（村落）电网159

10.2　村落电网基本要求160

10.2.1　站内线路160

10.2.2　输配电线路160

10.3　交流配电160

10.3.1 可再生能源交流配电装置基本原理结构161

10.3.2　可再生能源交流配电装置的技术要求163

10.3.3 可再生能源交流配电装置的其他要求164

10.4　低压配电线路164

10.4.1　导线类型简介164

10.4.2　确定导线截面165

10.4.3　选择导线类型165

10.4.4　低压配电线路的其他组成部件165

10.5　接地和防雷166

10.5.1　雷击的危害166

10.5.2　可再生能源离网独立供电系统的防雷措施166

10.5.3　可再生能源离网独立供电系统的接地要求167

10.6　低压配电168

10.6.1　总配电盘168

10.6.2　定时控制配电盘169

10.6.3　户用配电盘169

10.7　用户负载170

10.7.1　电阻性负载170

10.7.2　感性负载171

10.7.3　典型负载应用171

习题172

第11章　户用系统173

11.1　专门设计的户用系统173

11.2　商品化户用系统175

11.2.1　太阳能户用系统175

11.2.2　商品化风能户用系统176

11.2.3　商品化风光互补户用系统177

习题178

第12章 风能太阳能社区供电系统设计179

12.1　负荷分析和负荷增长估算179

12.1.1 负荷类型179

12.1.2　负荷与用电量计算179

12.1.3　负荷增长评估180

12.2　选择适合的可再生能源发电技术181

12.3　发电系统的设计182

12.3.1　风力独立发电系统设计182

12.3.2　太阳能光伏发电系统设计184

12.3.3　再生能源互补发电系统185

12.3.4　燃油后备供电设备的容量设计（使用柴油、汽油或其他燃料）186

12.4　系统综合设计187

12.4.1　蓄电池容量确定187

12.4.2　控制器187

12.4.3 DC/AC逆变器187

12.4.4 监测设备188

12.5　系统设计实例188

12.5.1　风力发电系统设计实例188

12.5.2　太阳能发电系统设计实例191

12.5.3　互补系统设计实例194

习题196

第13章 风能太阳能发电系统的安装和试运行197

13.1 风力发电系统的安装和试运行197

13.1.1　收货和搬运197

13.1.2　安装塔架时的安全性198

13.1.3　上倾拉索塔的安装199

13.1.4　拉索张力调整203

13.1.5 风力发电机的装配和系统吊装204

13.1.6　接线盒和控制器的连接206

13.1.7　试运行206

13.1.8　风力发电系统的验收207

13.2　安装太阳能系统208

13.2.1　安装准备208

13.2.2　工具和材料208

13.2.3　安装太阳电池方阵208

13.2.4　安装控制器和逆变器210

13.2.5　安装交流配电柜（箱）211

13.2.6　光伏系统布线211

13.2.7　光伏发电系统安装调试大纲212

13.3　风光互补系统的安装214

13.4　蓄电池组的安装214

13.4.1　安全第一214

13.4.2　安装蓄电池要领214

13.4.3　安装蓄电池组214

13.5　安装柴油发电机215

13.5.1　安装柴油发电机组215

13.5.2　安装／调试备用充电机216

习题216

第14章　风能太阳能发电系统的运行和维护保养217

14.1　风能太阳能供电系统的运行217

14.1.1　集中供电系统217

14.1.2　户用系统220

14.2　风能太阳能发电系统的维护保养220

14.2.1 风力发电机组的日常维护220

14.2.2　太阳能阵列的日常维护221

14.2.3　蓄电池的日常维护221

14.2.4　控制器、逆变器等电子设备的日常维护223

14.2.5　柴油发电机的日常维护224

14.2.6　输电线路的日常维护225

14.2.7　低压配电盘维护管理225

习题226

第15章　风能太阳能发电系统的故障诊断及处理227

15.1　风力发电机组的故障诊断及处理227

15.2　太阳能阵列的故障诊断及处理229

15.2.1　电池板组件的维护229

15.2.2　太阳能电池板支架230

15.3　蓄电池的故障诊断及处理230

15.4　控制器、逆变器等电子设备的故障诊断及处理233

15.4.1　充电控制器的常见故障233

15.4.2　逆变器的常见故障233

15.5　柴油发电机的故障诊断及处理233

15.6　局域电网的常见故障、原因和处理方法235

15.7　低压配电盘故障诊断及处理236

习题237

第16章　风能太阳能发电系统及电站安全238

16.1　安全概述238

16.2　基本安全信息238

16.2.1　系统电流和电压238

16.2.2　布线和断开要求238

16.2.3　接地239

16.2.4　可再生能源供电系统输出239

16.3　现场安全须知239

16.3.1　现场不安全因素239

16.3.2　现场工作安全要求240

习题242

参考文献243