可再生能源及其發(fā)電技術(shù)

前言

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，人類對能源的需求量快速增加，今天，世界已經(jīng)開始面臨資源枯竭的嚴峻現(xiàn)實。大量化石能源的消耗，使二氧化碳等溫室氣體的排放量大幅度增加，人類面臨地球氣候變化等重大環(huán)境問題。人們寄希望于生產(chǎn)技術(shù)與環(huán)境的協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展。近年來，各國在重視開發(fā)和利用高效、節(jié)能技術(shù)的同時，努力改善能源結(jié)構(gòu)，尋求化石燃料的替代能源，把開發(fā)利用可再生能源作為可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。隨著時間的推移，太陽能、水能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、海洋能以及地?zé)崮艿炔粫蛉祟惖拈_發(fā)利用而減少，稱為可再生能源?？稍偕茉窗l(fā)電是可再生能源應(yīng)用的一種主要形式。可以說，可再生能源取之不盡，用之不竭。與化石能源相比，可再生能源又是清潔能源、綠色能源，其開發(fā)利用不僅會帶來明顯的經(jīng)濟效益，而且具有顯著的社會和環(huán)境效益。本書對可再生能源及其發(fā)電技術(shù)做了比較全面的介紹，是作者在多年教學(xué)經(jīng)驗和科研實踐的基礎(chǔ)上，參考了大量文獻資料后編著而成。全書共分7章，第1章對可再生能源及其發(fā)電技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和展望做了簡要的介紹，從第2章到第7章詳細介紹了各種可再生能源及其發(fā)電技術(shù)，包括太陽能及其發(fā)電技術(shù)、風(fēng)能及其發(fā)電技術(shù)、生物質(zhì)能及其發(fā)電技術(shù)、小水力發(fā)電技術(shù)、海洋能及其發(fā)電技術(shù)以及地?zé)崮芗捌浒l(fā)電技術(shù)等。在介紹各種可再生能源及其發(fā)電技術(shù)的基本理論、基本方法和應(yīng)用實例的同時，力求反映出各領(lǐng)域的最新技術(shù)成果和發(fā)展動向，以及國家在可再生能源領(lǐng)域的方針政策，以啟發(fā)和激勵讀者在可再生能源發(fā)電領(lǐng)域的研究和創(chuàng)新。本書由姚興佳教授、劉國喜教授、朱家玲教授、袁振宏研究員、張亮教授、王益全教授、姚建曦副教授等共同編著，王士榮、劉穎明、王曉東、周潔、張雅楠、劉月等收集、整理了部分參考資料。各章節(jié)分工如下：前言、第1章和第3章的3.1 節(jié)、3.2 節(jié)、3.3 節(jié)、3.4 節(jié)和3.8 節(jié)由姚興佳編寫，第2章由姚建曦編寫，第3章的3.5 節(jié)、3.6 節(jié)、3.7 節(jié)由王益全編寫，第4章由袁振宏編寫，第5章由劉國喜編寫，第6章由張亮編寫，第7章由朱家玲編寫，最后，全書由姚興佳教授審閱并定稿。編寫本書過程中所參考的主要著作和論文已列入書后的參考文獻，以便讀者進一步查閱，對于這些文獻作者對本書的貢獻，謹致衷心感謝。由于作者水平有限，書中缺點和錯誤在所難免，敬請讀者批評指正。

內(nèi)容概要

本書對可再生能源發(fā)電技術(shù)做了比較全面的介紹。全書共分7章，第1章對可再生能源發(fā)電技術(shù)及其發(fā)展現(xiàn)狀和展望做了簡要的介紹，從第2章到第7章詳細介紹了各種可再生能源及其發(fā)電技術(shù)，包括太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、小水電、海洋能以及地?zé)崮艿取?   在介紹各種可再生能源發(fā)電技術(shù)的基本理論、基本方法和應(yīng)用實例的同時，力求反映出各領(lǐng)域的最新技術(shù)成果和發(fā)展方向，以及國家在可再生能源領(lǐng)域的方針政策，以啟發(fā)和激勵讀者在可再生能源發(fā)電領(lǐng)域的研究和創(chuàng)新。    本書可作為高等院校新能源專業(yè)本科生和研究生的教材或教學(xué)參考書，也可供有關(guān)科技人員閱讀和參考。

書籍目錄

第1章  緒論  1.1  能源及可再生能源    1.1.1  能源的分類及重要性    1.1.2  積極開發(fā)利用可再生能源  1.2  可再生能源發(fā)電技術(shù)及其發(fā)展概況    1.2.1  太陽能發(fā)電技術(shù)及其發(fā)展概況    1.2.2  風(fēng)力發(fā)電技術(shù)及其發(fā)展概況    1.2.3  生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)及其發(fā)展概況    1.2.4  水力發(fā)電技術(shù)及其發(fā)展概況    1.2.5  海洋能發(fā)電技術(shù)及其發(fā)展概況    1.2.6  地?zé)崮馨l(fā)電技術(shù)及其發(fā)展概況    1.2.7  可再生能源發(fā)電的分布式特征及其存儲技術(shù)  1.3  可再生能源發(fā)電用發(fā)電機    1.3.1  分  類    1.3.2  結(jié)構(gòu)特點    1.3.3  基本工作原理  1.4  我國可再生能源發(fā)展現(xiàn)狀與展望    1.4.1  太陽能產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展    1.4.2  風(fēng)力發(fā)電快速規(guī)?；l(fā)展    1.4.3  生物質(zhì)能的發(fā)展現(xiàn)狀及其預(yù)期    1.4.4  海洋能的發(fā)展現(xiàn)狀及其展望    1.4.5  小水力發(fā)電的現(xiàn)狀及其展望    1.4.6  地?zé)崮馨l(fā)電的現(xiàn)狀及其展望第2章  太陽能發(fā)電  2.1  太陽能基礎(chǔ)知識    2.1.1  太陽和太陽能    2.1.2  太陽與地球的相對位置    2.1.3  影響到達地球表面的太陽輻射能的因素    2.1.4  太陽輻射強度    2.1.5  太陽能資源    2.1.6  太陽能發(fā)電類型  2.2  太陽能光電轉(zhuǎn)換    2.2.1  半導(dǎo)體    2.2.2  太陽電池的基本工作原理    2.2.3  硅太陽電池的結(jié)構(gòu)與特性    2.2.4  太陽電池的單體、組件和方陣    2.2.5  太陽電池的類型  2.3  太陽光發(fā)電系統(tǒng)    2.3.1  太陽光發(fā)電系統(tǒng)的組成    2.3.2  幾個部件的功用    2.3.3  太陽電池方陣    2.3.4  蓄電池    2.3.5  太陽能發(fā)電系統(tǒng)匹配設(shè)計  2.4  太陽光發(fā)電的應(yīng)用與發(fā)展    2.4.1  太陽光發(fā)電應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大    2.4.2  太陽光發(fā)電技術(shù)開發(fā)的進展    2.4.3  我國太陽光發(fā)電的現(xiàn)狀與展望  2.5  太陽能熱發(fā)電    2.5.1  槽形拋物面發(fā)電系統(tǒng)    2.5.2  中央接收器發(fā)電系統(tǒng)    2.5.3  碟形拋物面發(fā)電系統(tǒng)    2.5.4  太陽池發(fā)電    2.5.5  太陽能煙囪發(fā)電技術(shù)第3章風(fēng)力發(fā)電  3.1  風(fēng)力發(fā)電機組構(gòu)成與機組簡介    3.1.1  機組構(gòu)成    3.1.2  運行方式    3.1.3  風(fēng)力發(fā)電機組簡介  3.2  風(fēng)力機的分類與結(jié)構(gòu)    3.2.1  風(fēng)力機的分類    3.2.2  風(fēng)辦機的結(jié)構(gòu)  3.3  風(fēng)能及風(fēng)能資源    3.3.1  風(fēng)的形成    3.3.2  風(fēng)向與風(fēng)速    3.3.3  風(fēng)的能量    3.3.4  風(fēng)能資源  3.4  風(fēng)力機的理論基礎(chǔ)    3.4.1  升力與阻力    3.4.2  風(fēng)力機的基本工作原理    3.4.3  風(fēng)輪功率    3.4.4  尖速比    3.4.5  風(fēng)力機的系統(tǒng)效率、有效功率    3.4.6  風(fēng)輪面積    3.4.7  螺旋槳式葉片外形設(shè)計    3.4.8  水平軸升力型風(fēng)輪及葉片受力    3.4.9  風(fēng)輪的動力特性  3.5  風(fēng)力發(fā)電機    3.5.1  風(fēng)力發(fā)電機分類    3.5.2  籠型感應(yīng)發(fā)電機    3.5.3  同步發(fā)電機    3.5.4  雙饋（繞線轉(zhuǎn)子）感應(yīng)發(fā)電機  3.6  控制系統(tǒng)    3.6.1  對控制系統(tǒng)的基本要求    3.6.2  控制系統(tǒng)的構(gòu)成    3.6.3  定槳距失速控制    3.6.4  變槳距控制    3.6.5  變速變槳距控制    3.6.6  偏航控制  3.7  風(fēng)力發(fā)電機組并網(wǎng)運行    3.7.1  并網(wǎng)運行與電能質(zhì)量    3.7.2  同步發(fā)電機并網(wǎng)運行    3.7.3  感應(yīng)發(fā)電機并網(wǎng)運行    3.7.4  雙饋發(fā)電機并網(wǎng)運行  3.8  風(fēng)力發(fā)電機的選型、供電、場址、安裝與使用    3.8.1  風(fēng)力發(fā)電機的選型與供電    3.8.2  風(fēng)力發(fā)電機的場址    3.8.3  風(fēng)力發(fā)電機的安裝    3.8.4  風(fēng)力發(fā)電機的使用與維護第4章  生物質(zhì)能發(fā)電  4.1  生物質(zhì)能資源及統(tǒng)計方法    4.1.1  生物質(zhì)與生物質(zhì)能的概念    4.1.2  生物質(zhì)的熱值    4.1.3  生物質(zhì)資源量統(tǒng)計方法    4.1.4  生物質(zhì)能資源量    4.1.5  生物質(zhì)能發(fā)電途徑  4.2  生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電    4.2.1  燃煤火力發(fā)電與生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電    4.2.2  鍋爐與汽輪機    4.2.3  鍋爐燃用生物質(zhì)燃料    4.2.4  生物質(zhì)發(fā)電燃燒方式與爐型選擇    4.2.5  生物質(zhì)燃燒發(fā)電應(yīng)用案例介紹  4.3  生物質(zhì)氣化發(fā)電    4.3.1  生物質(zhì)氣化原理    4.3.2  生物質(zhì)氣化爐    4.3.3  生物質(zhì)燃氣的凈化    4.3.4  固定床氣化爐生產(chǎn)燃氣用于發(fā)電    4.3.5  流化床氣化爐生產(chǎn)燃氣用于發(fā)電    4.3.6  生物質(zhì)氣化發(fā)電新技術(shù)的研究舉例  4.4  沼氣發(fā)電    4.4.1  沼氣與沼氣發(fā)酵    4.4.2  發(fā)酵裝置    4.4.3  沼氣發(fā)電站    4.4.4  國內(nèi)外沼氣發(fā)電技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r    4.4.5  沼氣發(fā)電及供燃舉例  4.5  城市生活垃圾發(fā)電    4.5.1  城市生活垃圾是一種可再生能源資源    4.5.2  處理城市生活垃圾的意義與途徑    4.5.3  立圾填埋處理及填埋氣發(fā)電    4.5.4  垃圾焚燒發(fā)電  4.6  生物質(zhì)發(fā)電成本與電價    4.6.1  生物質(zhì)發(fā)電不變成本分析    4.6.2  生物質(zhì)發(fā)電可變成本    4.6.3  生物質(zhì)發(fā)電原料成本區(qū)域性    4.6.4  生物質(zhì)發(fā)電電價第5章  小水力發(fā)電  5.1  水力資源及開發(fā)利用概況    5.1.1  水力發(fā)電的特點與作用    5.1.2  水力能資源及其開發(fā)利用概況    5.1.3  關(guān)于小水力發(fā)電  5.2  水力發(fā)電基礎(chǔ)知識    5.2.1  水力發(fā)電基本原理    5.2.2  水力發(fā)電的開發(fā)方式    5.2.3  水力發(fā)電站簡介  5.3  水電站的建筑物    5.3.1  擋水建筑物    5.3.2  引水建筑物    5.3.3  泄水建筑物    5.3.4  水電站廠房  5.4  水輪發(fā)電機組    5.4.1  水輪機的分類與型號    5.4.2  水輪機的結(jié)構(gòu)及特點    5.4.3  水輪機主要性能參數(shù)和基本工作原理    5.4.4  水輪機選擇    5.4.5  水輪發(fā)電機  5.5  小水電站水輪發(fā)電機組的運行及電能輸送    5.5.1  水輪發(fā)電機組的試運行    5.5.2  水輪發(fā)電機組的正常運行    5.5.3  小水電站的電能輸送  5.6  抽水蓄能電站    5.6.1  抽水蓄能電站的功用與開發(fā)方式    5.6.2  抽水蓄能電站的分類    5.6.3  抽水蓄能機組    5.6.4  抽水蓄能電站特點    5.6.5  抽水蓄能電站發(fā)展簡況    5.6.6  抽水蓄能電站舉例第6章  海洋能發(fā)電  6.1  潮汐能發(fā)電    6.1.1  潮汐現(xiàn)象與潮汐能    6.1.2  潮汐能發(fā)電站    6.1.3  潮汐能發(fā)電的現(xiàn)狀與發(fā)展    6.1.4  潮汐能發(fā)電站舉例  6.2  波浪能發(fā)電    6.2.1  波浪能及其發(fā)電途徑    6.2.2  波浪能發(fā)電裝置中空氣的流動    6.2.3  波浪能發(fā)電舉例    6.2.4  波浪能發(fā)電的發(fā)展  6.3  海水溫差能及其他海洋能發(fā)電    6.3.1  海水溫差能    6.3.2  海水溫差能發(fā)電的方式及其開發(fā)途徑    6.3.3  海水溫差能發(fā)電的發(fā)展    6.3.4  海水溫差能發(fā)電舉例    6.3.5  海洋流能發(fā)電    6.3.6  鹽度差能發(fā)電第7章  地?zé)崮馨l(fā)電  7.1  地?zé)豳Y源    7.1.1地球組成結(jié)構(gòu)    7.1.2  地?zé)豳Y源    7.1.3  地下熱水的形成    7.1.4  地?zé)崽?   7.1.5  全球及我國地?zé)豳Y源分布  7.2  地?zé)崮馨l(fā)電原理及其設(shè)備    7.2.1  地?zé)崮馨l(fā)電原理    7.2.2  地?zé)崮馨l(fā)電的主要設(shè)備    7.2.3  地?zé)崮馨l(fā)電應(yīng)注意的幾個問題  7.3  地?zé)崮馨l(fā)電的進展    7.3.1  世界地?zé)崮馨l(fā)電進展    7.3.2  我國地?zé)崮馨l(fā)電進展    7.3.3  地?zé)崮馨l(fā)電新技術(shù)研究  7.4  地?zé)崮馨l(fā)電實例    7.4.1  意大利拉德瑞羅（Larderello）地?zé)嵴羝娬?   7.4.2  日本Mori和Otake地?zé)犭娬荆ㄖ虚g介質(zhì)法發(fā)電）    7.4.3  冰島現(xiàn)代化地?zé)犭娬?   7.4.4  新西蘭懷拉基地?zé)犭娬?   7.4.5  西藏羊八井地?zé)犭娬荆ㄩW蒸法發(fā)電）參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：生物質(zhì)能發(fā)電主要有以下幾種方法：（1）將生物質(zhì)氣化，產(chǎn)出可燃性氣體，以這種氣體為燃料，通過內(nèi)燃機一發(fā)電機或鍋爐一汽輪機一發(fā)電機或燃氣輪機一發(fā)電機來發(fā)電。（2）將木質(zhì)原料（或秸稈）處理后，投人鍋爐燃燒生產(chǎn)過熱蒸汽，推動汽輪機帶動發(fā)電機發(fā)電。（3）生物質(zhì)經(jīng)過厭氧發(fā)酵產(chǎn)出沼氣，以沼氣為燃料進行發(fā)電。（4）將城市生活垃圾焚燒，生產(chǎn)出過熱蒸汽，用汽輪機一發(fā)電機來發(fā)電。使用現(xiàn)代技術(shù)將生物質(zhì)氣化，進而實現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)，是一個最有前途的生物質(zhì)能現(xiàn)代化利用的方式。生物質(zhì)氣化所用的爐型有固定床和流化床之分，一般前者規(guī)模較小，后者規(guī)模較大。生物質(zhì)氣化發(fā)電發(fā)展較快的地區(qū)是歐洲、巴西和美國。世界上有些生物質(zhì)氣化發(fā)電站單站發(fā)電量已遠超出兆瓦，如巴西31.9 MW、意大利11.9 Mw、英國8Mw、丹麥7.2 Mw、瑞典6Mw、美國5Mw。生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電技術(shù)是生物質(zhì)發(fā)電的主流技術(shù)。將經(jīng)過機械處理的生物質(zhì)作鍋爐燃料來發(fā)電，其工藝流程與燃煤發(fā)電基本類似。生物質(zhì)發(fā)電所用的原料種類很多，如林業(yè)采伐的枝椏、不能成林的樹木、木材加工廠和造紙廠的廢棄物、稻殼、蔗渣、農(nóng)作物秸稈等，可以單獨燃用，也可以與煤混合燃燒。直接燃燒生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)開發(fā)比較好眵國家，有美國、巴西和歐洲的一些國家，其中美國處于領(lǐng)先地位。美國在1980年以前，只有2個用木質(zhì)燃料發(fā)電的廠家，10年之后，生物質(zhì)燃料發(fā)電廠發(fā)展到1000多個，總裝機容量達9000Mw，其中加州WS能源公司木材發(fā)電廠的裝機容量為50MW，每天燃用2000t左右廢木料。生物質(zhì)厭氧發(fā)酵生產(chǎn)氣體燃料——沼氣，沼氣可以單獨燃燒發(fā)電，也可以與柴油混燒發(fā)電。生產(chǎn)沼氣的主要原料是畜禽糞便、工農(nóng)業(yè)排放的有機廢水和農(nóng)作物秸稈等。世界有許多國家在處理畜禽場糞便和各種有機廢水的同時，利用沼氣作燃料發(fā)電，開發(fā)最好的是德國。2000年，德國徹底修訂并實施了“可再生能源優(yōu)先權(quán)法案”，對用沼氣發(fā)電輸送到公用電網(wǎng)的電力補償大大增加，沼氣發(fā)電上網(wǎng)價格比火電上網(wǎng)提高25％，而沼氣發(fā)電上網(wǎng)的增值稅實行全額退稅。該年統(tǒng)計，德國已擁有800多個平均裝機容量達60kw的沼氣發(fā)電裝置，總裝機容量達48Mw。歐洲的多數(shù)國家都開展得比較好。

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《可再生能源及其發(fā)電技術(shù)》是由科學(xué)出版社出版的。

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