太阳能发电及氢电耦合技术 / 新能源与智能网联汽车新技术系列丛书，未来能源与动力卓越工程师培养系列教材
定价：￥75.00
作者： 陈敬炜
出版时间：2026-01-26
出版社：机械工业出版社
“十四五”国家重点出版物出版规划项目
- 机械工业出版社
- 9787111795322
- 1-1
- 2026-01-26
- 600
内容简介
随着全球能源需求的增长和环境保护的迫切需求，太阳能发电制氢技术作为一种清洁、可持续的能源利用方式，受到了广泛关注。本书是一部系统阐述太阳能发电制氢技术原理、系统组成、应用前景及挑战的教材。全书从基础知识逐步深入，既注重理论深度，又强调实践应用，全面覆盖了太阳能发电制氢领域的核心内容。首先，本书介绍了太阳能发电制氢技术的发展简史、太阳与太阳辐射以及太阳能发电制氢的基本方式，为后续内容奠定了理论基础。接着，本书详细探讨了太阳能光热发电和光伏发电的原理、系统组成及关键部件，分析了其技术特点和发展路径，并深入研究了太阳能发电系统的储能技术，系统介绍了多种储能方式及其优化设计方法。随后，本书聚焦于太阳能发电制氢耦合系统及其微电网技术，分析了不同类型的制氢系统和微电网的建模与优化方法。此外，本书还从能量管理和多维评价的角度，探讨了太阳能氢电耦合系统的技术应用、优化策略，并对其经济性、环境影响和能量转换效率进行了分析。本书适合用作新能源领域相关专业本科生和研究生的教材，也可作为从事太阳能发电和制氢技术研究的科研人员和工程技术人员的参考书。
目录
丛书序
前言
>>> 第1章 太阳能利用的基本知识1
1.1 太阳能发电制氢技术发展简史1
1.2 太阳与太阳辐射4
1.2.1 太阳的基本特征4
1.2.2 太阳角度7
1.2.3 太阳辐射8
1.3 太阳能发电制氢基本方式10
1.3.1 太阳能光伏发电10
1.3.2 太阳能光热发电15
1.3.3 其他太阳能转换技术17
1.3.4 太阳能发电制氢19
1.3.5 太阳能发电制氢技术发展趋势24
思考题25
>>> 第2章 太阳能光热发电原理及其系统组成26
2.1 太阳能光热发电技术分类及发展历程26
2.2 基本概念29
2.3 槽式太阳能热动力发电30
2.3.1 系统基本组成30
2.3.2 槽式抛物面聚光器及跟踪系统31
2.3.3 线聚焦接收器及集热性能33
2.4 塔式太阳能热动力发电43
2.4.1 系统基本组成43
2.4.2 塔式聚光镜场及跟踪系统44
2.4.3 塔顶接收器及集热性能47
2.5 线性菲涅耳式太阳能热动力发电54
2.5.1 系统基本组成54
2.5.2 线性菲涅耳式聚光器及跟踪系统54
2.5.3 塔顶接收器57
2.6 碟式太阳能热动力发电58
2.6.1 系统基本组成58
2.6.2 旋转抛物面聚光器及跟踪系统58
2.6.3 空腔型接收器及集热性能59
2.7 集热工质及基本热力循环63
2.7.1 可选集热工质63
2.7.2 基本热力循环65
2.7.3 多能源联合系统70
2.8 太阳能光热电站的优化设计71
2.8.1 有限时间热力学分析原理及应用71
2.8.2 工程经济性分析77
2.8.3 常用软件79
思考题80
>>> 第3章 太阳能光伏发电原理及其系统组成81
3.1 太阳能光伏发电技术的发展历程81
3.2 太阳能光伏发电系统工作原理82
3.3 太阳能光伏电池83
3.3.1 半导体基础理论83
3.3.2 太阳能电池材料87
3.3.3 太阳能电池组件90
3.3.4 太阳能电池制造95
3.3.5 太阳能电池性能96
3.4 光伏逆变器99
3.4.1 逆变器工作原理99
3.4.2 逆变器基本结构100
3.4.3 光伏并网逆变器101
3.4.4 逆变器性能108
3.5 太阳能光伏发电系统109
3.5.1 独立太阳能光伏发电系统109
3.5.2 并网太阳能光伏发电系统110
3.5.3 风光互补太阳能光伏发电系统112
3.5.4 聚光型太阳能光伏发电系统113
3.6 太阳能光伏发电系统工程设计115
3.6.1 项目概述115
3.6.2 太阳能资源分析116
3.6.3 光伏系统主要设备选型118
3.6.4 光伏方阵设计119
3.6.5 电气系统设计120
3.6.6 发电量计算及节能效益分析122
思考题124
>>> 第4章 太阳能发电系统的储能装置125
4.1 热储能系统125
4.1.1 显热储热126
4.1.2 相变储热130
4.2 电储能系统132
4.2.1 电化学储能技术132
4.2.2 电能储能技术140
4.3 机械类储能系统144
4.3.1 抽水蓄能144
4.3.2 飞轮储能146
4.3.3 压缩空气储能149
4.3.4 三种机械储能方式对比分析151
4.4 化学类储能系统151
4.4.1 氢储能151
4.4.2 碳氢储能156
4.5 储能系统的性能157
4.6 光伏耦合储能示范系统158
4.6.1 太阳能电池158
4.6.2 光伏、光热发电系统159
4.6.3 光伏光热耦合储热示范系统160
思考题164
>>> 第5章 太阳能发电制氢耦合原理及系统165
5.1 氢能源基础165
5.1.1 氢能源的特点165
5.1.2 氢能源的分类及应用168
5.2 电氢耦合—新型电力系统发展的新路径170
5.2.1 氢能对构建新型电力系统的价值170
5.2.2 电氢耦合的典型模式171
5.2.3 电氢耦合发展趋势与未来展望174
5.3 太阳能发电耦合制氢系统原理及类型176
5.3.1 电解水制氢系统原理176
5.3.2 光伏－水解耦合制氢系统184
5.3.3 热电联产-水解耦合制氢系统188
5.3.4 风光互补多能耦合制氢系统191
5.3.5 光热电一体化制氢系统194
5.4 其他类型太阳能制氢技术197
5.4.1 太阳能热化学循环制氢198
5.4.2 光电化学制氢203
5.4.3 太阳能光催化制氢205
5.4.4 太阳能与化石燃料互补制氢207
5.4.5 微生物分解制氢211
思考题213
>>> 第6章 太阳能发电制氢微电网214
6.1 微电网的基本概念214
6.1.1 微电网的分类214
6.1.2 微电网关键技术218
6.1.3 微电网研究和发展现状224
6.2 微电网的结构227
6.3 微电网建模228
6.3.1 微电网建模原理228
6.3.2 太阳能发电系统建模229
6.3.3 制氢系统建模231
6.3.4 储能系统建模237
6.4 微电网运行与控制241
6.4.1 微电网的运行模式241
6.4.2 微电网控制策略242
6.5 晶科科技上饶源网荷储微电网项目实例分析245
6.5.1 微电网项目概况245
6.5.2 项目接入电网方案247
6.5.3 电能质量分析249
6.5.4 项目微电网系统249
6.6 阳光产业园内屋顶光伏发电系统制氢示范项目263
6.7 太阳能发电制氢微电网的未来发展方向264
思考题267
>>> 第7章 太阳能氢电耦合系统的能量管理268
7.1 太阳能氢电耦合系统能量管理系统组成268
7.1.1 能量管理系统架构268
7.1.2 能量管理系统基本功能271
7.2 模型预测控制（MPC）275
7.2.1 MPC在EMS中的功能275
7.2.2 MPC范式277
7.2.3 MPC具体方法279
7.2.4 基于MPC的EMS控制算法284
7.3 EMS的运行与优化290
7.3.1 EMS运行机制290
7.3.2 EMS优化策略292
7.4 太阳能氢电耦合系统的能量管理应用实例293
7.4.1 项目概况293
7.4.2 制氢系统控制方案294
7.4.3 能量管理系统设计296
思考题301
>>> 第8章 太阳能氢电耦合系统的多维评价302
8.1 经济性分析302
8.1.1 经济性评价分析方法302
8.1.2 经济性分析的影响因素307
8.1.3 太阳能氢电耦合系统经济性分析实例310
8.2 环境影响评价313
8.2.1 环境影响评价方法313
8.2.2 环境影响因素317
8.2.3 环境影响分析工具318
8.2.4 太阳能氢电耦合系统环境评价实例319
8.3 能量转换效率分析323
8.3.1 能量转换效率分析方法323
8.3.2 能量转换效率影响因素334
8.3.3 太阳能氢电耦合系统能量转换效率分析实例336
8.4 系统多目标优化341
8.4.1 多目标优化的基本理论341
8.4.2 多目标优化的经典方法341
8.4.3 太阳能氢电耦合系统多目标优化实例345
思考题349
>>> 参考文献350
前言
>>> 第1章 太阳能利用的基本知识1
1.1 太阳能发电制氢技术发展简史1
1.2 太阳与太阳辐射4
1.2.1 太阳的基本特征4
1.2.2 太阳角度7
1.2.3 太阳辐射8
1.3 太阳能发电制氢基本方式10
1.3.1 太阳能光伏发电10
1.3.2 太阳能光热发电15
1.3.3 其他太阳能转换技术17
1.3.4 太阳能发电制氢19
1.3.5 太阳能发电制氢技术发展趋势24
思考题25
>>> 第2章 太阳能光热发电原理及其系统组成26
2.1 太阳能光热发电技术分类及发展历程26
2.2 基本概念29
2.3 槽式太阳能热动力发电30
2.3.1 系统基本组成30
2.3.2 槽式抛物面聚光器及跟踪系统31
2.3.3 线聚焦接收器及集热性能33
2.4 塔式太阳能热动力发电43
2.4.1 系统基本组成43
2.4.2 塔式聚光镜场及跟踪系统44
2.4.3 塔顶接收器及集热性能47
2.5 线性菲涅耳式太阳能热动力发电54
2.5.1 系统基本组成54
2.5.2 线性菲涅耳式聚光器及跟踪系统54
2.5.3 塔顶接收器57
2.6 碟式太阳能热动力发电58
2.6.1 系统基本组成58
2.6.2 旋转抛物面聚光器及跟踪系统58
2.6.3 空腔型接收器及集热性能59
2.7 集热工质及基本热力循环63
2.7.1 可选集热工质63
2.7.2 基本热力循环65
2.7.3 多能源联合系统70
2.8 太阳能光热电站的优化设计71
2.8.1 有限时间热力学分析原理及应用71
2.8.2 工程经济性分析77
2.8.3 常用软件79
思考题80
>>> 第3章 太阳能光伏发电原理及其系统组成81
3.1 太阳能光伏发电技术的发展历程81
3.2 太阳能光伏发电系统工作原理82
3.3 太阳能光伏电池83
3.3.1 半导体基础理论83
3.3.2 太阳能电池材料87
3.3.3 太阳能电池组件90
3.3.4 太阳能电池制造95
3.3.5 太阳能电池性能96
3.4 光伏逆变器99
3.4.1 逆变器工作原理99
3.4.2 逆变器基本结构100
3.4.3 光伏并网逆变器101
3.4.4 逆变器性能108
3.5 太阳能光伏发电系统109
3.5.1 独立太阳能光伏发电系统109
3.5.2 并网太阳能光伏发电系统110
3.5.3 风光互补太阳能光伏发电系统112
3.5.4 聚光型太阳能光伏发电系统113
3.6 太阳能光伏发电系统工程设计115
3.6.1 项目概述115
3.6.2 太阳能资源分析116
3.6.3 光伏系统主要设备选型118
3.6.4 光伏方阵设计119
3.6.5 电气系统设计120
3.6.6 发电量计算及节能效益分析122
思考题124
>>> 第4章 太阳能发电系统的储能装置125
4.1 热储能系统125
4.1.1 显热储热126
4.1.2 相变储热130
4.2 电储能系统132
4.2.1 电化学储能技术132
4.2.2 电能储能技术140
4.3 机械类储能系统144
4.3.1 抽水蓄能144
4.3.2 飞轮储能146
4.3.3 压缩空气储能149
4.3.4 三种机械储能方式对比分析151
4.4 化学类储能系统151
4.4.1 氢储能151
4.4.2 碳氢储能156
4.5 储能系统的性能157
4.6 光伏耦合储能示范系统158
4.6.1 太阳能电池158
4.6.2 光伏、光热发电系统159
4.6.3 光伏光热耦合储热示范系统160
思考题164
>>> 第5章 太阳能发电制氢耦合原理及系统165
5.1 氢能源基础165
5.1.1 氢能源的特点165
5.1.2 氢能源的分类及应用168
5.2 电氢耦合—新型电力系统发展的新路径170
5.2.1 氢能对构建新型电力系统的价值170
5.2.2 电氢耦合的典型模式171
5.2.3 电氢耦合发展趋势与未来展望174
5.3 太阳能发电耦合制氢系统原理及类型176
5.3.1 电解水制氢系统原理176
5.3.2 光伏－水解耦合制氢系统184
5.3.3 热电联产-水解耦合制氢系统188
5.3.4 风光互补多能耦合制氢系统191
5.3.5 光热电一体化制氢系统194
5.4 其他类型太阳能制氢技术197
5.4.1 太阳能热化学循环制氢198
5.4.2 光电化学制氢203
5.4.3 太阳能光催化制氢205
5.4.4 太阳能与化石燃料互补制氢207
5.4.5 微生物分解制氢211
思考题213
>>> 第6章 太阳能发电制氢微电网214
6.1 微电网的基本概念214
6.1.1 微电网的分类214
6.1.2 微电网关键技术218
6.1.3 微电网研究和发展现状224
6.2 微电网的结构227
6.3 微电网建模228
6.3.1 微电网建模原理228
6.3.2 太阳能发电系统建模229
6.3.3 制氢系统建模231
6.3.4 储能系统建模237
6.4 微电网运行与控制241
6.4.1 微电网的运行模式241
6.4.2 微电网控制策略242
6.5 晶科科技上饶源网荷储微电网项目实例分析245
6.5.1 微电网项目概况245
6.5.2 项目接入电网方案247
6.5.3 电能质量分析249
6.5.4 项目微电网系统249
6.6 阳光产业园内屋顶光伏发电系统制氢示范项目263
6.7 太阳能发电制氢微电网的未来发展方向264
思考题267
>>> 第7章 太阳能氢电耦合系统的能量管理268
7.1 太阳能氢电耦合系统能量管理系统组成268
7.1.1 能量管理系统架构268
7.1.2 能量管理系统基本功能271
7.2 模型预测控制（MPC）275
7.2.1 MPC在EMS中的功能275
7.2.2 MPC范式277
7.2.3 MPC具体方法279
7.2.4 基于MPC的EMS控制算法284
7.3 EMS的运行与优化290
7.3.1 EMS运行机制290
7.3.2 EMS优化策略292
7.4 太阳能氢电耦合系统的能量管理应用实例293
7.4.1 项目概况293
7.4.2 制氢系统控制方案294
7.4.3 能量管理系统设计296
思考题301
>>> 第8章 太阳能氢电耦合系统的多维评价302
8.1 经济性分析302
8.1.1 经济性评价分析方法302
8.1.2 经济性分析的影响因素307
8.1.3 太阳能氢电耦合系统经济性分析实例310
8.2 环境影响评价313
8.2.1 环境影响评价方法313
8.2.2 环境影响因素317
8.2.3 环境影响分析工具318
8.2.4 太阳能氢电耦合系统环境评价实例319
8.3 能量转换效率分析323
8.3.1 能量转换效率分析方法323
8.3.2 能量转换效率影响因素334
8.3.3 太阳能氢电耦合系统能量转换效率分析实例336
8.4 系统多目标优化341
8.4.1 多目标优化的基本理论341
8.4.2 多目标优化的经典方法341
8.4.3 太阳能氢电耦合系统多目标优化实例345
思考题349
>>> 参考文献350
