目 錄
第1章 緒論 1
1.1 人類利用能源的歷史 1
1.2 可再生能源的發(fā)展背景與概念 2
1.2.1 可再生能源的發(fā)展背景 2
1.2.2 可再生能源的概念 4
1.3 能量的基本形式 5
1.3.1 動能 5
1.3.2 勢能 6
1.3.3 電能 6
1.3.4 核能 7
1.3.5 熱能 7
1.3.6 光能 8
1.3.7 化學能 8
1.4 可再生能源的各種形式 9
1.4.1 太陽能 9
1.4.2 水能 13
1.4.3 風能 15
1.4.4 波浪能 16
1.4.5 生物質(zhì)能 16
1.4.6 潮汐能 16
1.4.7 地熱能 16
1.5 可再生能源與能源可持續(xù)性 18
1.5.1 能源可持續(xù)性的解釋、定義和需求 19
1.5.2 提高能源可持續(xù)性的措施 22
1.5.3 實例：凈零能耗建筑 23
1.6 我國能源發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展目標 24
1.6.1 發(fā)展現(xiàn)狀 24
1.6.2 發(fā)展目標 25
第2章 光伏與光熱利用技術(shù) 26
2.1 太陽與太陽能 26
2.1.1 太陽結(jié)構(gòu)和運動規(guī)律 26
2.1.2 到達地面的太陽能 27
2.1.3 全球和我國的太陽能資源 27
2.2 光伏、光熱的發(fā)展背景 28
2.2.1 光伏發(fā)電面臨的問題 28
2.2.2 光伏發(fā)電的前景 29
2.2.3 光熱發(fā)電面臨的問題 31
2.2.4 光熱發(fā)電的前景 31
2.3 光伏發(fā)電技術(shù) 32
2.3.1 光伏發(fā)電的概念 32
2.3.2 光伏發(fā)電的分類 33
2.4 光伏發(fā)電原理與系統(tǒng) 33
2.4.1 光伏發(fā)電技術(shù)的背景知識 34
2.4.2 光伏電池特性 39
2.4.3 光伏發(fā)電系統(tǒng) 43
2.5 光熱利用技術(shù)與分類 46
2.5.1 太陽房 47
2.5.2 太陽灶 54
2.5.3 太陽能吸收式制冷 62
2.5.4 太陽能集熱器 63
2.6 光熱發(fā)電技術(shù)原理與相關(guān)分析 66
2.6.1 塔式光熱發(fā)電系統(tǒng)理論分析 69
2.6.2 光熱發(fā)電技術(shù)4E分析 71
2.7 光伏光熱實例 74
2.7.1 光伏實例 74
2.7.2 光熱實例 77
2.7.3 光伏光熱組合實例 79
2.7.4 光熱發(fā)電與光伏發(fā)電的區(qū)別 80
2.8 光熱發(fā)電技術(shù)的最新進展及未來方向 80
2.8.1 在太陽能集熱器上的改進 80
2.8.2 在傳熱流體上的改進 81
2.8.3 光伏發(fā)電未來發(fā)展方向 82
第3章 生物質(zhì) 83
3.1 生物質(zhì)簡介 83
3.2 生物質(zhì)能的形成、來源與利用轉(zhuǎn)化 83
3.2.1 生物質(zhì)能的形成 83
3.2.2 生物質(zhì)能的來源 85
3.2.3 生物質(zhì)能的利用轉(zhuǎn)化 86
3.3 直接燃燒 88
3.3.1 生物質(zhì)燃料的特性 88
3.3.2 生物質(zhì)燃料的燃燒過程 88
3.3.3 生物質(zhì)直接燃燒利用形式 89
3.4 壓縮成型 91
3.4.1 生物質(zhì)壓縮成型燃料的構(gòu)成 91
3.4.2 壓縮成型原理 92
3.4.3 壓縮成型工藝 92
3.4.4 壓縮成型工藝流程 94
3.5 氣化 96
3.5.1 氣化原理 96
3.5.2 氣化原料及應用 96
3.5.3 氣化中的熱化學反應 97
3.5.4 氣化設備 99
3.5.5 生物質(zhì)氣化技術(shù)面臨的問題及展望 100
3.6 熱裂解 100
3.6.1 熱裂解工藝 100
3.6.2 熱裂解的基本過程 101
3.6.3 生物質(zhì)油的性質(zhì) 101
3.7 化學轉(zhuǎn)化 102
3.7.1 生物柴油 102
3.7.2 生物柴油的來源 103
3.7.3 生物柴油的反應過程 103
3.7.4 生物柴油的優(yōu)點 104
3.8 生物轉(zhuǎn)化 104
3.8.1 厭氧消化 104
3.8.2 發(fā)酵 106
3.8.3 沼氣 107
3.8.4 生物醇 110
3.8.5 生物轉(zhuǎn)化法的應用 114
3.9 生物質(zhì)能的利用現(xiàn)狀 117
3.9.1 主要障礙和挑戰(zhàn) 117
3.9.2 生物質(zhì)能與環(huán)境 118
3.9.3 生物質(zhì)能的未來 120
第4章 風能與水力發(fā)電 123
4.1 風的形成及風能的利用 123
4.1.1 風的形成 123
4.1.2 風能的利用 125
4.2 風能資源的分布 128
4.2.1 全球的風能資源及分布 128
4.2.2 我國的風能資源及其劃分 128
4.3 風能的計算 129
4.3.1 風能公式 129
4.3.2 風力機理想能量輸出公式 130
4.4 風力機的介紹 132
4.4.1 風力機的類型和基本結(jié)構(gòu) 132
4.4.2 風力發(fā)電機的輸出功率 134
4.5 世界風電發(fā)展與環(huán)境影響 135
4.5.1 世界風電發(fā)展概況 135
4.5.2 我國的風能利用與存在的問題 136
4.5.3 風電的環(huán)境影響及展望 137
4.6 水力發(fā)電 138
4.6.1 水力發(fā)電基本原理 138
4.6.2 小型水電站類型 139
4.6.3 我國水電工程—白鶴灘水電站 141
4.7 水輪機的工作參數(shù)及類型 142
4.7.1 水輪機的工作參數(shù) 142
4.7.2 水輪機的類型 143
4.8 潮汐發(fā)電技術(shù) 145
4.8.1 潮汐發(fā)電的基本原理 145
4.8.2 我國潮汐能的開發(fā)利用概況 145
4.9 抽水蓄能電站 146
4.9.1 抽水蓄能電站的工作原理、類型及特點 147
4.9.2 全球抽水蓄能的發(fā)展概況 148
4.10 波浪能發(fā)電 150
4.10.1 波浪能資源 150
4.10.2 波浪能轉(zhuǎn)換技術(shù) 151
4.10.3 各國的波浪能研發(fā)活動 153
4.10.4 波浪能發(fā)電的經(jīng)濟性、環(huán)境影響和技術(shù)展望 155
第5章 地熱能 157
5.1 地熱能概述 157
5.2 地球內(nèi)部構(gòu)造 157
5.3 地熱傳遞方式 158
5.4 地熱資源 160
5.4.1 地熱資源的分類及特性 160
5.4.2 地熱資源的研究狀況 164
5.4.3 地熱資源的評估方法 165
5.4.4 地熱資源的開采技術(shù) 165
5.4.5 地熱資源的生成與分布 166
5.4.6 我國地熱資源 167
5.5 地熱能的利用 169
5.5.1 地熱流體的物理和化學性質(zhì) 169
5.5.2 地熱能的利用概況 169
5.5.3 我國地熱電站應用實例 179
5.6 地熱能的前景 181
第6章 氫和燃料電池 183
6.1 氫能 183
6.2 氫的制備 185
6.2.1 熱化學制氫 185
6.2.2 電解制氫 188
6.2.3 生物制氫 189
6.2.4 微生物電解池制氫 190
6.3 氫的儲存 191
6.3.1 高壓氣態(tài)儲氫 191
6.3.2 液態(tài)儲氫 192
6.3.3 固態(tài)儲氫 192
6.4 燃料電池概述 193
6.4.1 燃料電池的構(gòu)成與原理 193
6.4.2 常見的燃料電池 194
6.4.3 燃料電池的反應與能量 196
6.4.4 我國燃料電池事業(yè)的發(fā)展—衣寶廉院士五十載的堅守與創(chuàng)新 197
6.5 燃料電池的類型 199
6.5.1 AFC 200
6.5.2 MCFC 200
6.5.3 PAFC 201
6.5.4 SOFC 202
6.5.5 PEMFC 203
6.5.6 各類燃料電池的運行特性 204
6.6 燃料電池中電解質(zhì)的類型 206
6.6.1 堿性電解質(zhì)燃料電池 206
6.6.2 酸性電解質(zhì)燃料電池 207
6.7 微生物燃料電池 207
6.7.1 微生物燃料電池的歷史和演變 208
6.7.2 微生物燃料電池的原理 208
6.7.3 微生物燃料電池的優(yōu)點與應用 209
參考文獻 211