太陽能：可再生能源與環(huán)境

定　價：￥65.00

作　者：	（美）福斯特，（美）卡西米，（美）科塔著，《太陽能：可再生能源與環(huán)境》翻譯組譯
出版社：	人民郵電出版社
叢編項：
標　簽：	能源與動力工程

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ISBN：	9787115228536	出版時間：	2010-07-01	包裝：	平裝
開本：	16開	頁數：	278	字數：

內容簡介

　　《太陽能：可再生能源與環(huán)境》全面介紹了太陽輻射能轉換為可利用能源的相關知識，包括物理學基礎、工程學基礎和太陽能應用技術，特別重點介紹了目前應用最廣泛的光伏太陽能收集裝置?！短柲埽嚎稍偕茉磁c環(huán)境》還介紹了歷史上太陽能應用中可供參考的經驗和教訓?！短柲埽嚎稍偕茉磁c環(huán)境》適用于太陽能基礎研究、應用等方面的有關人員，包括規(guī)劃、設計、建設和運行人員?！短柲埽嚎稍偕茉磁c環(huán)境》也可作為可再生能源相關專業(yè)的本科生和研究生的參考資料。

作者簡介

　　福斯特（Robert Foster），有25年的太陽能和風能技術應用經驗，并在30多個國家實施了數百項太陽能和風能工程。他從1989年起供職于新墨西哥州立大學（NMSU），任西南區(qū)太陽能試驗站的工程學院及能源與環(huán)境學院的項目經理。他目前正在喀布爾執(zhí)行一項NMSU的任務，任美國國際開發(fā)署（USAID）阿富汗水利及農業(yè)技術轉讓項目組的副主管。他參加了美國能源部（DOE）、可再生能源國家實驗室、Sandia國家實驗室、USAID、國家航天及空間管理局、國家科學基金會、Winrock國際公司、世界銀行、國際教育研究院、產業(yè)界、電力部門及外國政府主辦的很多可再生能源項目。1992-2005年，他任USAID／DOE可再生能源項目下屬Sandia國家實驗室的技術主管，1997-1999年，任Winrock國際公司為多米尼加共和國實施的USAID電力產業(yè)重建項目的技術顧問。Foster先生是一位從多米尼加共和國和平隊（1985-1988年）歸國的志愿者。他在該國建設社區(qū)供水工程，并與太陽能協會（Enersol Associates）合作開拓了農村光伏系統在發(fā)展中國家的應用。此前，他在得克薩斯州Austin制造安裝太陽能熱水器的Cole太陽能系統公司工作。他擁有多個太陽能蒸餾方面的專利，并在得克薩斯與別人合作創(chuàng)建了生產太陽能水凈化裝置的SolAqua公司。他因在墨西哥Chihuahua州開發(fā)可再生能源獲得了州長獎勵，還獲得了危地馬拉太陽能基金會的可再生能源獎。他擁有Austin得克薩斯大學的機械工程學士學位和NMSU的MBA學位，在攻讀后一學位期間，完成了有關墨西哥光伏市場的學位論文。他曾任得克薩斯太陽能學會和El Paso太陽能協會的主席和執(zhí)委會成員。他曾發(fā)表過太陽能、風能、蒸發(fā)冷卻、廢熱和地熱能方面的文章120余篇，技術報告90余份。他還為全球數千名工程技術人員進行過160多次可再生能源技術方面的講座?？ㄎ髅祝∕ajid Ghassemi），是新墨西哥采礦技術大學（NM Tech）工程研究與應用研究學院的副教授。目前他正在為美國能源部進行一項節(jié)能墻板研究。他還任以光伏供電節(jié)能建筑物來減少大氣廢物方面的DOE聯合首席專家。他在2002年入NM Tech任副教授，并曾參與多項科研工作，包括在馬格達萊納嶺天文臺進行的可持續(xù)能源和節(jié)能領域的研究。他一直與麻省理工學院（MIT）和通用電氣公司的研究人員合作進行新墨西哥州的風電研究，還研究用太陽能生產燃料電池用的氫氣。Ghassami博士參與了工程研究與應用研究學院空間應用方面的儲能工程、微電磁泵及液體金屬熱管道項目的工作。他教授熱力學、傳熱學和液態(tài)流體系統設計方面的課程。2002年，他在El Paso的得克薩斯大學任客座副教授，進行燃料電池和太陽能水凈化裝置的研究。他現在是伊朗德黑蘭K.N.Tbosi大學的副教授，負責熱力學領域的本科及研究生課程教學，包括熱傳導、對流和傳熱學、傳熱學理論基礎及熱力學的高級課程。Ghassemi博士指導了數名本科、碩士和博士研究生。他曾任德黑蘭Sharif大學的副教授，教授熱傳導課程。1997-2002年，他任德黑蘭AERC熱力部主任，負責小型衛(wèi)星和空間應用熱力設計和制造。1996-1997年，他還幫助設計了伊朗國家能源實驗室。從1995-1996年，他曾任新墨西哥大學機械工程教授。從1993-1994年，他擔任新墨西哥州Albuquerque研究所的高級學者，從事熱能和環(huán)境科學研究。Ghassemi博士于1993年在艾奧瓦州立大學獲得機械工程博士學位。他在密西西比大學獲得機械工程學士和碩士學位。他與其他人合作出版了5本傳熱學和熱力設計方面的著作，發(fā)表了雜志論文21篇，會議論文30多篇?？扑ˋlma Cota），是墨西哥Ciudad. Iuadrez自治大學的教授，在化學系講授化學、能源和環(huán)境方面的課程。她擁有新墨西哥州立大學的化學工程博士學位，并在該校完成了光伏發(fā)電系統方面的博士后工作。她分別在Sonora大學和墨西哥國立自治大學能源研究中心獲得化學工程學士學位和碩士學位。Cota.博士在各式各樣的太陽能系統方面有豐富經驗，包括太陽能污泥干燥與消毒、水消毒等。她曾在西南區(qū)太陽能試驗站進行光伏系統工作長達6年，在1998-2004年參加了由Sandia國家實驗室開展的DOERJSAID墨西哥可再生能源項目。

圖書目錄

第1章太陽能簡介 1
1.1 21世紀的全面能源風暴 1
1.2 用于農村發(fā)展的可再生能源 2
1.3 可再生能源解決方案 3
1.4 全球的太陽能源 4
習題 4
第2章太陽能資源 5
2.1 引言 5
2.2 太陽與地球之間的幾何關系 5
2.2.1 地球與太陽之間的距離 6
2.2.2 太陽的視路徑 7
2.2.3 地球和天球坐標系 8
2.2.4 太陽對水平面的位置 10
2.2.5 太陽對傾斜面的位置 18
2.3 時差 22
2.4 太陽的構造 24
2.5 電磁輻射 25
2.6 太陽光譜 28
2.7 太陽常數 29
2.8 地外太陽輻射 30
2.9 地上太陽輻射 33
2.10 地上太陽輻射的測量 34
2.11 傾斜集熱器的地上日照 36
2.11.1 瞬時輻射和一小時輻射 39
2.11.2 日日照的月平均值 41
參考文獻 44
習題 45
第3章工程學基礎：熱力學和傳熱學 46
3.1 引言 46
3.2 導熱 46
3.3 直角坐標系中的一維導熱 48
3.4 熱阻回路 49
3.5 圓柱坐標系中的一維導熱 50
3.6 對流傳熱 52
3.7 輻射傳熱 54
3.7.1 表面特性 55
3.7.2 黑體輻射 55
3.7.3 實際物體的輻射 55
3.8 熱力學簡介 56
3.8.1 熱力學第一定律 57
3.8.2 熱力學第二定律 58
3.8.3 熱力學第三定律 58
參考文獻 59
習題 59
第4章太陽能熱系統及應用 60
4.1 引言 60
4.2 太陽能集熱器 60
4.2.1 平板型集熱器 60
4.2.2 真空管太陽能集熱器 65
4.2.3 聚光型集熱器 66
4.2.4 復合拋物型聚能器 73
4.2.5 菲涅耳鏡聚能器 75
4.2.6 定日鏡 76
4.3 跟蹤系統 78
4.4 太陽能熱系統 78
4.4.1 主動式和被動式太陽能熱系統 79
4.4.2 主動式太陽能熱系統實例：污泥干燥系統 85
4.4.3 直接和間接被動式太陽能蒸餾實例：水脫鹽系統 89
4.4.4 被動式太陽能間接干燥系統實例：食品干燥系統 90
4.4.5 主動式太陽能化學過程實例：水解毒系統 90
參考文獻 93
第5章光伏電池 94
5.1 引言 94
5.2 晶體結構 94
5.3 電池物理學 96
5.4 能帶 96
5.5 電子及其能量 97
5.6 電子和空穴 98
5.7 直接和間接帶隙材料 98
5.8 摻雜 99
5.9 輸送 99
5.10 產生與復合 100
5.11 P-N結 100
5.12 太陽能電池方程 101
5.13 特性 102
5.14 效率 103
5.14.1 溫度 104
5.14.2 光 104
5.14.3 材料類型及純度 104
5.13.4 寄生電阻 105
5.15 研究現狀 105
5.15.1 太陽能聚能電池 106
5.15.2 多結電池 106
5.15.3 薄膜技術 106
5.15.4 量子點 107
5.16 太陽能電池的應用 107
5.16.1 公用電網 107
5.16.2 太空系統 108
5.16.3 太陽能產品 108
參考文獻 108
習題 108
第6章光伏轉換系統 109
6.1 太陽能的效益 109
6.2 組件的基本電氣概念 110
6.2.1 光伏發(fā)電的電氣特性 111
6.2.2 常用光伏術語 112
6.2.3 I-V曲線 112
6.3 光伏方陣 114
6.3.1 提高輸出電壓 114
6.3.2 增加輸出電流 115
6.4 光伏方陣傾角 116
6.5 平衡系統 117
6.5.1 儲能 118
6.5.2 充電控制器 118
6.5.3 逆變器和變換器 118
6.6 并網光伏系統 121
6.6.1 接地以及與DC和AC電路的連接 121
6.6.2 凈計量 122
6.7 光伏系統的安全 122
6.8 光伏系統測試要求 123
參考文獻 123
習題 123
第7章光伏發(fā)電系統定容及設計 124
7.1 引言 124
7.2 太陽能資源在定容上的作用 124
7.3 太陽軌跡 125
7.4 太陽能發(fā)電系統的定容因素 126
7.5 太陽能發(fā)電系統定容 126
7.5.1 簡單光伏直流系統容量設計案例 127
7.5.2 逆變器容量設計 128
7.6 太陽能抽水系統定容 130
7.7 水泵系統定容的一般方法 131
7.8 光伏系統設計的電氣規(guī)程 134
7.9 獨立型光伏照明系統設計案例 138
參考文獻 141
習題 141
第8章光伏發(fā)電的應用 142
8.1 引言 142
8.2 并網光伏發(fā)電 142
8.3 日本光伏的發(fā)展和應用 144
8.3.1 日本政府發(fā)展光伏的方法 146
8.3.2 日本的光伏產業(yè) 148
8.3.3 日本的光伏市場 148
8.3.4 日本的光伏發(fā)電導則 149
8.3.5 日本的光伏設計 150
8.3.6 日本光伏系統的保質期 152
8.3.7 日本光伏產業(yè)的發(fā)展 152
8.3.8 日本光伏組件的合格檢測 154
8.4 日本光伏發(fā)展的未來趨勢 154
8.5 獨立光伏應用 155
8.5.1 光伏太陽能家庭照明系統 155
8.5.2 光伏蓄電池充電站 158
8.5.3 光伏工程長期持續(xù)的人類動機：系統成功的最終動力 160
8.5.4 Xenimajuyu的光伏工程：Xocoy家 161
8.6 學校用光伏系統 162
8.7 用于環(huán)境保護地區(qū)的光伏系統 164
8.7.1 光伏制冰和制冷 166
8.7.2 光伏制冰 168
8.8 光伏抽水 169
8.8.1 液壓工作量 169
8.8.2 其他要點 170
8.8.3 水壓 171
8.8.4 靜水頭 171
8.8.5 抽水需求 172
8.8.6 動態(tài)系統 172
8.8.7 水需求量 174
8.8.8 蓄水和蓄電池儲能比較 175
8.8.9 太陽能水泵的抽水機理 176
8.8.10 太陽能水泵使用的電動機類型 179
8.8.11 太陽能水泵控制器 179
8.8.12 水泵選擇 180
8.8.13 安裝、運行和維護 181
8.8.14 系統安裝 181
8.9 太陽能水泵的接地和防雷保護 184
8.9.1 所有金屬構件和電器外殼的互連 184
8.9.2 接地 184
8.9.3 浮控開關電纜 185
8.9.4 防雷保護的補充措施 185
8.10 太陽能水泵的太陽跟蹤系統 185
8.10.1 被動跟蹤 185
8.10.2 主動跟蹤器與被動跟蹤器比較 186
8.11 太陽能水泵系統的運行和維護 186
8.12 光伏方陣 187
8.12.1 水泵和電動機 187
8.12.2 供水系統 188
8.13 光伏水泵的運行結果 188
參考文獻 189
第9章經濟學問題 190
9.1 太陽能是免費的，但它的成本何在？ 190
9.2 經濟可行性 191
9.3 經濟因素 192
9.4 經濟分析 192
9.4.1 簡單回收期 193
9.4.2 電量成本 194
9.5 壽命周期成本 195
9.6 現值和平準化成本 196
9.7 電量的年度化成本 198
9.8 外部性 198
9.8.1 外部性評估方法 199
9.8.2 太陽能利用的社會視角 199
9.9 太陽能灌溉案例研究 200
9.9.1 系統成本估計 200
9.9.2 近似成本表 200
9.9.3 抽水方案的比較 201
9.10 抽水系統實例 202
9.11 小結 203
參考文獻 204
習題 205
第10章體制問題 206
10.1 引言 206
10.2 可持續(xù)性 206
10.3 體制方面的考慮 207
10.3.1 政策問題 207
10.3.2 能力建設 207
10.3.3 教育與培訓 208
10.3.4 技術支持 208
10.3.5 當地基礎設施開發(fā) 208
10.3.6 將社區(qū)包括進來：可持續(xù)性與包含性 209
10.4 利益相關方 209
10.4.1 設備硬件與費用賬單 210
10.4.2 降低盜竊風險 210
10.4.3 光伏發(fā)電和“潔凈循環(huán)” 210
10.5 項目實施 211
10.5.1 進行戰(zhàn)略規(guī)劃 211
10.5.2 實施示范項目 211
10.5.3 創(chuàng)造可持續(xù)性市場 211
10.5.4 基層開發(fā)法 212
10.5.5 安裝適當的硬件 212
10.5.6 監(jiān)控 212
10.6 傳播太陽能技術的體制模式 212
10.6.1 現金出售 214
10.6.2 消費信貸 214
10.6.3 租賃 215
10.6.4 補貼 215
10.7 管理與所有權 216
10.7.1 授權安排 216
10.7.2 合同 216
10.7.3 租賃 216
10.7.4 所有權轉讓（翻轉方式） 216
10.7.5 聯合與合作 217
10.8 收費與付款 217
10.8.1 免費 217
10.8.2 名義收費（補貼） 217
10.8.3 服務費用 217
10.8.4 付款 217
10.9 其他關鍵問題 218
10.10 小結 218
習題 218
第11章儲能 219
11.1 簡介 219
11.2 光伏系統中的蓄電池 219
11.2.1 鉛銻蓄電池 220
11.2.2 鉛鈣蓄電池 220
11.2.3 膠體電解質蓄電池 221
11.2.4 鎳鎘蓄電池 222
11.3 鉛酸蓄電池結構 223
11.4 鉛酸蓄電池的運行 224
11.4.1 放電過程 224
11.4.2 充電過程 225
11.4.3 電解液和比重 226
11.4.4 水 226
11.4.5 蓄電池充放電效率 226
11.5 鉛酸蓄電池的特性 227
11.5.1 儲能容量 227
11.5.2 蓄電池循環(huán)壽命 227
11.5.3 蓄電池的連接方式 228
11.6 蓄電池故障原因 229
11.6.1 過充電 229
11.6.2 充電不足 229
11.6.3 短路 230
11.6.4 硫化 230
11.6.5 水損耗 230
11.6.6 自放電 230
11.7 蓄電池維護 231
11.7.1 液體比重計及其用法 232
11.7.2 溫度校正 232
11.7.3 熱帶氣候 232
11.8 蓄電池的安全措施 233
11.8.1 蓄電池酸液 234
11.8.2 氫氣 234
11.8.3 蓄電池封殼 235
11.9 蓄電池失效原因 236
11.9.1 蓄電池的使用和安裝 236
11.9.2 蓄電池的歷史情況 236
11.9.3 外觀檢查 237
11.9.4 蓄電池年齡 237
11.9.5 過充電或充電不足 237
11.9.6 內部檢查 237
11.9.7 蓄電池容器 238
11.9.8 電解液 238
11.10 蓄電池選擇標準 238
11.10.1 蓄電池購置時應考慮的因素 239
11.10.2 蓄電池系統的其他考慮因素 239
11.11 充電控制器術語 240
11.12 充電控制器工作方式 241
11.12.1 并聯控制器 241
11.12.2 串聯控制器 241
11.13 充電控制器選擇標準 242
11.13.1 充電控制器采購規(guī)范 242
11.13.2 充電控制器的廠家附加說明 243
參考文獻 243
習題 243
詞匯表 244
蓄電池（Batteries） 244
電氣（Electricity） 246
光伏發(fā)電（Photovoltaics） 248
太陽能（Solar Energy Concept） 251
太陽能抽水（Solar Water-Pumping） 252
附錄A 世界太陽輻照數據 255
附錄B 摩擦損失系數 274
附錄C 現值系數 276
附錄D 光伏抽水系統的近似成本 278