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第一章 导论1

1.1 设计理念2

1.2 教学方法4

1.3 建议的课程计划以及相关课本6

1.4 太阳能领域使用的单位和标准语言7

参考文献9

第二章 设计内容及基本原理10

2.1 太阳能转换系统设计的基本原理和历史10

2.2 系统和模式14

2.3 系统设计15

2.4 可持续性的道德层面16

2.5 生态系统服务18

2.6 目标的局限性20

2.7 问题29

2.8 推荐拓展读物30

参考文献30

第三章 光学定律33

3.1 光是泵浦系统35

3.2 太阳能转换系统和光39

3.3 光的定向性40

3.4 光谱42

3.5 光随距离增加而衰减45

3.6 光的四个定律46

3.7 基尔霍夫定律47

3.8 维恩位移定律48

3.9 普朗克定律49

3.1 0斯特藩-玻尔兹曼方程和辐射系数50

3.1 1 问题52

3.1 2推荐拓展读物53

参考文献54

第四章 光、热、功、光伏转换物理55

4.1 光热领域的重大突破56

4.2 光的热反应58

4.3 能源转换系统中的材料59

4.4 选择面和灰体：不反光60

4.5 一个表面的辐射交换63

4.6 两个表面的辐射交换67

4.7 半透明材料的反射率和反射比70

4.8 问题77

4.9 推荐拓展读物78

参考文献78

第五章 气象学：研究大气各个特征的学科80

5.1 气团81

5.2 多种气候型84

5.3 假设大气不存在的模型84

5.4 黑体能量收支核算（假设大气层不存在）85

5.5 变量变化：0—100的整数87

5.6 黑体和灰体的能量收支核算（无大气覆盖层）89

5.7 含有大气的灰体能量收支平衡90

5.8 含有大气层和大气窗的灰体能量核算92

5.9 云的作用94

5.1 0晴空模型建立95

5.1 1太阳光组分97

5.1 2 Hottel晴空辐照模型（1976）100

5.1 3 Bird晴空模型（1981）100

5.1 4时空不确定性102

5.1 5机器猴认知：时空102

5.1 6问题105

5.1 7推荐拓展阅读105

参考文献105

第六章 太阳—地球几何学108

6.1 激光实验109

6.2 空间关系111

6.3 球面坐标113

6.4 地球—太阳角114

6.5 时间转换120

6.6 时刻、小时和天129

6.7 计算日落时刻、日长及H0131

6.8 太阳—观测者角度134

6.9 集热器—太阳角度138

6.1 0关于最佳倾角的意见140

6.1 1机器猴的认知：球面推导！141

6.1 2问题143

6.1 3推荐拓展读物144

参考文献145

第七章 角度在（日照）阴影和跟踪中的应用147

7.1 阴影估算147

7.2 球面数据的投影147

7.3 阴影估算：临界点和绘图151

7.4 侧壁法151

7.5 顶棚法154

7.6 阵列法156

7.7 追踪系统157

7.8 问题160

7.9 建议参考读物161

参考文献161

第八章 太阳能资源的估算和测量163

8.1 光的测量164

8.2 气象年：数据的收集167

8.3 人类视觉：对数检测和线性检测对比168

8.4 总测量：日照时数170

8.5 日射强度计：总辐照度测量171

8.6 散射和直射法向测量174

8.7 辐照度的卫星测量175

8.8 光成分经验关系式176

8.9 不适用经验关系式185

8.1 0机器猴的认知：网络太阳能资源评估187

8.1 1 问题189

8.1 2推荐拓展读物189

参考文献190

第九章 太阳能经济192

9.1 流量和储藏量195

9.2 光的价值、储量和灵活性196

9.3 能源约束和响应201

9.4 丰富的联产品和联产202

9.5 政府和市场203

9.6 电网管理204

9.7 外部效应205

9.8 公共设施、风险和回报207

9.9 问题210

9.1 0推荐拓展读物210

参考文献211

第十章 太阳能项目融资213

10.1 货币时间价值213

10.2 太阳能储蓄215

10.3 生命周期成本分析217

10.4 成本和储蓄217

10.5 离散性分析219

10.6 回收223

10.7 收益、负荷损失224

10.8 太阳能指数226

10.9 连续性分析227

10.1 0问题229

10.1 1推荐拓展读物229

参考文献230

第十一章 太阳是一种公共资源231

11.1 产品和价值233

11.2 私人产品235

11.3 俱乐部产品236

11.4 共享资源236

11.5 公共产品237

11.6 公共资源的管理238

11.7 框架：作为仲裁人介入客户239

11.8 新兴的地方政策策略240

11.9 系统可持续性评估，例如生命周期评估241

11.1 0问题244

11.1 1推荐拓展读物244

参考文献245

第十二章 装置的系统逻辑：不同模式247

12.1 太阳能转换系统模式语言249

12.2 腔式太阳能集热器——房屋模式249

12.3 平板式太阳能集热器——简单平面模式252

12.4 管式集热器——利用太阳能进行工作的一种几何模型253

12.5 对位遮阳板——遮阳模式253

12.6 问题255

12.7 推荐拓展读物255

参考文献255

第十三章 设备系统逻辑：光电能257

13.1 盖吸收层：光学性能258

13.2 机器猴“盖”：偏振光（极化光）反射率264

13.3 吸收片—升液管—传热流体系统的热学性能265

13.4 集热器效率因子：F′270

13.5 集热器热转移因子：FR271

13.6 太阳能计算公式整合272

13.7 太阳能热水器示例275

13.8 问题278

13.9 推荐拓展读物279

参考文献280

第十四章 设备系统逻辑结构：光电学282

14.1 电子态的变化285

14.2 光伏效应286

14.3 光伏电池—光伏组件—光伏阵列287

14.4 光伏电池特征289

14.5 光伏电池和光伏阵列特征参数291

14.6 光伏系统资源整合和系统模拟工具293

14.7 光伏系统的本质属性和非本质属性298

14.8 机器猴认知：少数载流子303

14.9 度量：性能和成本305

14.1 0利用率：美国306

14.1 1 问题308

14.1 2推荐拓展读物308

参考文献310

第十五章 聚光—光线操纵模式312

15.1 聚光限度313

15.2 聚光方法315

15.3 平面镜和透镜316

15.4 蒸汽318

15.5 聚光式太阳能发电系统（CPS）性能320

15.6 数据采集与监视控制系统（SCADA）323

15.7 问题323

15.8 推荐扩展阅读323

参考文献323

第十六章 项目设计325

16.1 整体化设计的重要性325

16.2 模式解决方案328

16.3 为客户和特定区域提供的太阳能设施329

16.4 太阳能设计目标的重新审视330

16.5 问题332

16.6 推荐拓展读物332

参考文献332

附录A：能量转换系统333

机器猴的最后一战：热泵，热机熵，以及现代热力学333

熵不是“混乱”336

热力学状态参数：蛋糕和臭蛋337

非平衡态热力学基础339

参考文献341

附录B：太阳能计算和单位342

参考文献350

书目提要351