太阳光电能供电与照明系统综论(第二版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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　　能源对国家及工商业的影响极大，如何有效取得能源是一极重要课题。台湾目前所耗用能源有95%仰赖进口，更应极力推广太阳能的应用。本书主要是探讨太阳光电能的应用，述及各种系统的制作、转换等各项技术，以使整体系统更有经济效益及更符合实际需求。本书极适合对再生能源、环保有兴趣及热心人士参考使用。

复杂系统建模与优化：面向能源与环境挑战的理论与应用 本书导读 在当前全球面临能源转型与可持续发展双重挑战的背景下，复杂系统的建模、分析与优化已成为解决能源、环境、交通、城市管理等关键领域问题的核心技术。本书《复杂系统建模与优化：面向能源与环境挑战的理论与应用》深入探讨了如何运用先进的数学工具和计算方法，构建能够准确反映现实世界运行规律的系统模型，并在此基础上，设计出高效、鲁棒且可持续的优化策略。全书旨在为研究人员、工程师以及政策制定者提供一套严谨的理论框架和实用的技术指南，以应对日益复杂的工程与社会经济系统问题。 第一部分：复杂系统基础理论与建模范式 本部分聚焦于复杂系统研究的基石——建模理论与方法。我们将系统地回顾系统科学的基本概念，从经典控制论、信息论到现代的复杂性科学，为后续的深入分析奠定基础。 第1章：复杂系统的特性与分类 本章首先界定“复杂系统”的内涵，区别于简单或机械系统。重点分析复杂系统所共有的关键特性，包括非线性和不确定性、涌现现象（Emergence）、自组织性（Self-organization）、反馈机制以及多尺度耦合性。我们将对不同类型的复杂系统进行分类，例如：动力学系统、网络化系统、智能体系统以及数据驱动系统，并初步探讨每类系统适用的主要研究范式。 第2章：经典建模方法与局限性 本章回顾了传统的系统建模技术，如状态空间法、传递函数法以及基于物理定律的机理建模（First-principles modeling）。详细阐述了这些方法在处理大规模、高维度、参数不确定的系统时所遭遇的建模瓶颈，为引入更先进的、适应现代挑战的建模方法提供逻辑过渡。 第3章：基于网络科学的系统结构建模 随着信息技术的发展，将系统抽象为网络结构成为主流。本章深入探讨了图论基础，引入复杂网络（如小世界网络、无标度网络）的概念。内容涵盖网络拓扑分析（中心性度量、社团发现）、网络演化模型（BA模型、ER模型）以及网络鲁棒性与脆弱性评估，特别是针对电网、交通网络等基础设施的结构建模。 第4章：数据驱动与混合建模方法 面对许多物理过程难以精确量化的现实，本章强调数据驱动模型的价值。详细介绍系统辨识的经典算法（如最小二乘法、卡尔曼滤波），并着重引入基于机器学习和深度学习（如循环神经网络RNN、长短期记忆网络LSTM）的建模技术在时间序列预测与系统状态估计中的应用。此外，系统地探讨了机理模型与数据模型相结合的混合建模（Hybrid Modeling）框架，以期兼顾物理可解释性和预测精度。 第二部分：面向性能指标的系统优化理论 本部分将研究如何基于构建的复杂系统模型，设计和实施有效的优化算法，以实现系统性能的最大化或成本的最小化。 第5章：线性与非线性优化基础 本章巩固优化理论的核心。从线性规划（LP）到非线性规划（NLP），介绍KKT条件、拉格朗日乘子法等核心理论。重点分析在系统建模中常见的约束处理技术，包括等式约束和不等式约束的转化与处理策略。 第6章：大规模系统的动态规划与随机优化 对于具有时间依赖性和高维状态变量的复杂系统，动态规划（Dynamic Programming）是关键工具。本章深入探讨了马尔可夫决策过程（MDP）及其在序贯决策问题中的应用。随后，引入随机优化理论，特别是随机规划与场景生成技术，以应对能源系统和环境模型中固有的不确定性（如需求波动、天气变化）。 第7章：鲁棒优化与不确定性下的决策 在实际工程中，模型参数和外部扰动总是存在不确定性。本章专注于鲁棒优化（Robust Optimization）框架，介绍如何定义不确定性集，并求解保证系统性能在整个不确定性区间内得到满足的解。内容涉及保守性与可行性之间的权衡分析。 第8章：多目标优化与Pareto前沿分析 许多工程决策涉及相互冲突的目标（如成本、效率、环境影响）。本章详细介绍多目标优化（Multi-Objective Optimization）的理论，包括加权法、$epsilon$-约束法，并重点讲解如何通过计算Pareto最优解集来辅助决策者理解不同目标之间的权衡关系。 第三部分：复杂系统优化在能源与环境领域的应用 本部分将理论与实践相结合，展示如何将前述建模和优化工具应用于解决当前最紧迫的能源与环境问题。 第9章：智能电网的运行优化与韧性设计 本章聚焦于现代电力系统的复杂性。应用混合建模方法描述含分布式电源（DG）和储能系统的微电网或配电网。优化内容包括：基于日前和实时数据的机组组合优化（Unit Commitment）、潮流优化、电压稳定控制。同时，引入基于网络科学的级联故障分析，探讨如何通过优化调度策略增强电网对自然灾害或网络攻击的韧性（Resilience）。 第10章：交通流的动态分配与拥堵控制 在交通系统中，用户均衡（User Equilibrium）与系统最优（System Optimum）之间的矛盾是核心挑战。本章使用基于运动学的模型描述宏观交通流，并利用随机规划解决动态路径选择问题。优化目标包括最小化平均延误时间、优化信号灯配时以及评估自动驾驶车队接入对现有交通网络的影响。 第11章：可持续资源管理与多尺度决策 本章关注水资源分配、污染物排放控制等环境问题。研究如何将空间不确定性纳入模型，采用区域性或流域尺度的优化方法。重点讨论气候变化情景下的长期投资决策（如碳捕集与封存CCS的选址与规模优化），以及如何将社会经济模型与物理模型耦合，进行跨尺度、跨时段的资源配置优化。 第12章：基于计算智能的求解器设计 对于高度非线性和大规模的实际问题，传统优化算法可能效率低下或陷入局部最优。本章介绍计算智能技术在复杂系统优化中的应用，包括：遗传算法（GA）、粒子群优化（PSO）和模拟退火算法（SA）等元启发式算法（Metaheuristics）的设计原理、参数调优，以及如何将其与精确求解器结合形成混合求解框架，以高效地解决实际的工程优化问题。 全书特色： 本书的显著特点是将系统科学的抽象理论与当代工程的实际需求紧密结合。它不仅提供了解决“是什么”（建模）和“该怎么做”（优化）的系统化方法，更强调在存在高度不确定性和耦合性的真实世界场景中，如何设计出具有可解释性、鲁棒性和可操作性的解决方案。通过丰富的案例分析和模型构建步骤，读者将能够掌握驾驭复杂系统的核心工具集。

第一章 绪论 1-1

1.1前言　1-2
1.2太阳光电池特性简介　1-3
1.3多级太阳光电能照明系统　1-3
1.4单级太阳光电能照明系统　1-4
1.5太阳光电能充电系统　1-5
1.6相位落后(phase-lag)控制之太阳光电能市电併联供电系统　1-6
1.7模煳控制之太阳光电能併网供电系统　1-7
1.8多功能太阳光电能併网供电与照明系统　1-7
1.9多模组换流器并联系统　1-8
1.10参考文献　1-10

第二章 太阳光电池特性简介　2-1

2.1前言　2-2
2.2太阳光电池光电转换原理　2-3
2.3硅太阳光电池介绍　2-6
2.4太阳光电池特性简介　2-10
2.5实现最大功率追踪方法分析　2-15
2.6结论　2-23
2. 7参考文献　2-25

第三章 多级太阳光电能照明系统　3-1

3.1多级照明系统之架构　3-3
3.2 充电器及放电器设计与分析　3-5
3.3调光电子安定器之电路分析与制作　3-22
3.4以微处理器实现最大功率追踪控制　3-32
3.5电脑模拟与硬体实作结果　3-34
3.6结论　3-46
3.7参考文献　3-48

第四章 单级太阳光电能照明系统　4-1

4.1多功能单级电力转换器推导　4-4
4.2单级电力转换器分析　4-18
4.3单级电力转换器之模煳控制器设计　4-31
4.4系统架构介绍　4-38
4.5电脑模拟与硬体实测　4-42
4.6结论　4-53
4.7参考文献　4-54

第五章 太阳光电能充电系统　5-1

5.1前言　5-2
5.2系统架构　5-3
5.3充电器介绍　5-6
5.4讨论　5-13
5.5结论　5-15
5.6参考文献　5-16

第六章 太阳光电能併网供电系统　6-1

6.1系统架构　6-2
6.2太阳能光电板简介　6-3
6.3昇压型转换器　6-4
6.4全桥换流器　6-6
6.5直流侧泸波电路　6-13
6.6参考文献　6-14

第七章 模煳控制之太阳光电能併网供电系统　7-1

7.1前言　7-2
7.2换流器之系统架构　7-3
7.3模煳控制　7-6
7.4模煳控制器之设计　7-9
7.5系统控制电路　7-12
7.6电脑模拟与硬体实测结果　7-21
7.7结论　7-28
7.8参考文献　7-29

第八章 多功能太阳光电能併网供电与照明系统　8-1

8.1系统架构与其操作模式介绍　8-3
8.2功因校正与安定器推导　8-5
8.3各操作模式之动作原理分析　8-7
8.4模拟与实验结果　8-12
8.5结论　8-19
8.6参考文献　8-20

第九章 多模组换流器并联系统　9-1

9.1前言　9-2
9.2单模组换流器之系统架构　9-3
9.3多模组换流器并联运转之分析与设计　9-15
9.4保护电路　9-32
9.5结论 9-36
9.6参考文献　9-37

第十章 孤岛效应防治　10-1

10.1孤岛现象的发生　 10-2
10.2孤岛效应防治技术　10-6
10.3孤岛效应防治测试　10-12
10.4规范比较　10-18
10.5孤岛效应防治机制验证　10-25
10.6参考文献　10-39

第十一章 直流供电暨多功能市电介面处理系统-功因修正与市电併联　11-1

11.1整体系统架构　11-2
11.2功因修正与市电併联　11-8
11.3参考文献　11-54

第十二章 直流供电暨多功能市电介面处理系统-主动电力泸波与市电併联 12-1

12.1系统架构　12-2
12.2系统功能介绍　12-8
12.3系统控制机制　12-11
12.4直流测电压稳压机制　12-17
12.5功能验证　12-21
12.6参考文献　12-35

第十三章 太阳光电能转换系统技术评估　13-1

13.1技术概要　13-2
13.2市场潜力分析　13-34
13.3技术可行性分析　13-38
13.4经营团队　13-42
13.5成功之关键因素　13-44
13.6风险分析　13-45
13.7总结 13-46
13.8参考文献 13-49

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**文稿一** 哇！拿到這本《太陽光電能供電與照明系統綜論(第二版)》，我真的眼睛都亮了！身為一個對綠能議題非常有興趣的台灣讀者，我一直很想深入了解太陽光電的應用，特別是它如何在我們的日常生活中發揮作用，尤其是在照明方面。這本書的書名就直接點出了主題，而且是第二版，表示它一定經過了更新和精煉，內容一定更加扎實、更符合時下的發展趨勢。我尤其好奇的是，它會不會包含一些台灣本地的案例研究？畢竟台灣的地理環境和日照條件都跟其他地方有些不同，有在地化的實際應用分享，絕對能讓我們讀者更有共鳴，也更能理解如何將這些知識應用在台灣的環境中。 我對這本書的架構和內容深度充滿期待。希望它不僅僅是理論的堆疊，更能深入淺出地講解太陽光電系統的設計、安裝、維護等各個環節。從基礎的光電原理，到不同類型的太陽能板、逆變器、儲能設備的選擇，再到照明系統的整合，我希望都能在這本書中找到清晰的指引。特別是關於系統的效率、可靠性以及成本效益的分析，這些都是我們在考慮建置太陽光電系統時最關心的部分。如果書中還能探討一些與台灣電網整合的相關法規、補助政策，那就更棒了！這對於想在家中或社區安裝太陽光電系統的讀者來說，絕對是不可或缺的資訊。總之，我迫不及待想翻開這本書，好好吸收其中的寶貴知識！

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**文稿三** 身為一個對節能減碳非常熱衷的環保志工，我非常關注任何有助於推動綠色能源發展的資訊，而《太陽光電能供電與照明系統綜論(第二版)》這本書，光是書名就讓我覺得非常具有份量。太陽光電供電，本身就是一個龐大的能源議題，而將它與「照明系統」結合，更是貼近我們日常生活、能產生最直接效益的應用。 我特別期待這本書能深入探討太陽光電在偏遠地區、離網環境下的供電與照明應用。台灣雖然地狹人稠，但依然有一些地區的電力供應不那麼便利，太陽光電系統的部署，對於提升當地居民的生活品質，具有不可替代的價值。我希望書中能分享一些實際的案例，例如如何為偏鄉學校、社區活動中心，或是農漁塭的照明及基本用電，建置可靠、穩定的太陽光電系統。同時，我也好奇它對於「照明」部分的論述會有多紮實？是否會涵蓋到不同類型的LED光源、智慧調光技術、感應控制，以及如何最大化利用太陽能供電進行高效照明？對於預算有限的單位或個人，書中是否會提供一些經濟實惠的解決方案或DIY的技巧？這些實際操作層面的資訊，對於推廣太陽光電應用，相信會起到很大的作用。

评分☆☆☆☆☆

**文稿五** 手邊剛好拿到《太陽光電能供電與照明系統綜論(第二版)》這本書，看到「第二版」三個字，就感覺這是一本經過時間考驗、內容不斷精進的專業書籍。身為一個對居家生活品質有所要求，也希望為環境盡一份心力的台灣民眾，我對於如何在家中更有效地運用太陽光電，來提升便利性與節能效益，一直很有興趣。 我希望這本書能提供一些關於「居家應用」的具體建議。例如，如何在屋頂、陽台等空間，規劃最適合自家狀況的太陽光電系統，以供應照明、小型家電甚至電動車充電的需求。我對「照明系統」的論述特別感興趣，希望它能詳細介紹如何挑選適合戶外庭院、室內空間、甚至緊急照明的太陽能燈具，並且說明如何確保這些燈具的亮度、色溫，以及在陰雨天時的供電穩定性。 更重要的是，我希望這本書能解答我在實際操作中可能會遇到的疑惑。像是安裝太陽光電系統的「申請流程」會不會複雜？「維護保養」有哪些注意事項？「長期投資效益」究竟如何評估？如果書中能提供一些成本效益分析的範例，或是對比不同類型系統的優缺點，那將會非常有幫助。我認為，將複雜的太陽光電技術，轉化為一般讀者也能理解的實用資訊，是這本書最大的價值所在。我期待能從這本書中獲得足夠的知識，讓我對居家綠能生活有更實際的規劃與行動。

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**文稿二** 這本《太陽光電能供電與照明系統綜論(第二版)》的出版，對我這個在建築行業打滾多年的設計師來說，簡直是及時雨！近年來，隨著環保意識抬頭，永續建築的概念越來越受到重視，而太陽光電系統，特別是結合照明應用，更是實現綠色建築目標的重要一環。我一直希望能有一本涵蓋全面、專業的參考書，能夠協助我在設計案中更有效地融入太陽光電解決方案。 這本書的「綜論」二字，讓我對它的內容廣度充滿信心。我期待它能從理論基礎出發，系統性地介紹太陽光電的發電原理、不同技術的發展演進，以及在照明應用上的各種可能性。從獨立系統到併網系統，從直流照明到交流照明，從基礎的單一太陽能燈具到複雜的大規模區域供電與照明整合，我希望都能在這本書中找到詳盡的闡述。尤其讓我好奇的是，它對於「照明系統」的涵蓋有多深入？是只涉及基本的光度學、色溫等概念，還是會進一步探討智慧照明、節能調控，以及與太陽光電系統的無縫整合？我非常希望書中能提供一些實用的設計準則、範例，甚至是一些可能遇到的技術挑戰及解決方案。這對於我們在實際專案中，將理論轉化為可行的工程設計，會有極大的幫助。

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**文稿四** 這本《太陽光電能供電與照明系統綜論(第二版)》的標題，瞬間就抓住了我的注意力！身為一個科技愛好者，我一直對各種新興技術充滿好奇，而太陽光電，特別是它與照明的結合，在我看來，絕對是未來智慧城市和綠色生活的重要基石。 我非常期待這本書能為我打開一扇新的視窗，讓我更全面地認識太陽光電的運作原理，以及它在不同場景下的應用潛力。從基礎的光電轉換效率、系統的能量儲存技術（電池儲能），到如何有效地將太陽能轉換為穩定的電力供應給照明設備，我希望這本書能提供清晰、易懂的解釋。我尤其對「照明系統」的技術細節感到好奇，例如不同波長的光對植物生長、人體生理時鐘的影響，或者是在特殊環境（如工廠、運動場館）下，對照明有特殊需求的解決方案。 更讓我感興趣的是，這本書會不會探討太陽光電供電與照明系統的「智能化」趨勢？像是如何透過物聯網（IoT）技術，實現遠端監控、自動調光、預測性維護等功能？在台灣，智慧城市的建置正如火如荼地展開，我認為太陽光電與智慧照明的結合，將是實現節能、環保、高效的城市運作的關鍵。如果書中能分享一些國際上領先的智慧照明案例，或是對台灣未來發展的啟示，那就太棒了！我希望能從這本書中獲取前瞻性的知識，並對未來的技術發展有更深入的理解。