中國電氣工程大典 第7卷 可再生能源發(fā)電工程

前言

　　電的產(chǎn)生和應(yīng)用是人類有史以來最偉大的科學(xué)技術(shù)成就之一。電力作為目前最清潔和使用最方便的二次能源，在推動社會發(fā)展、促進(jìn)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步和提高人民生活質(zhì)量方面發(fā)揮著越來越重要的作用。一個(gè)多世紀(jì)以來，電氣技術(shù)的不斷發(fā)展，電力生產(chǎn)及應(yīng)用的日益增長，迅速改變了人類社會的面貌，也深深影響著人們的生活方式。電氣化的程度已成為國家文明程度的重要標(biāo)志之一?！　「母镩_放30年來，我國科學(xué)技術(shù)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，科技創(chuàng)新已成為國家發(fā)展的重要戰(zhàn)略。在電氣工程領(lǐng)域，新原理、新技術(shù)、新工藝、新材料得到了廣泛應(yīng)用，涌現(xiàn)出一大批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的科研成果和產(chǎn)品。三峽電站的建設(shè)，大容量高效清潔超臨界和超超臨界壓力機(jī)組的迅速發(fā)展，特高壓交直流輸電技術(shù)和靈活交流輸電技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，先進(jìn)的核能發(fā)電廠及可再生能源發(fā)電廠的成功建造，大電網(wǎng)智能化動態(tài)穩(wěn)定監(jiān)控系統(tǒng)和信息管理系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，具有先進(jìn)水平的電氣裝備制造業(yè)的高速發(fā)展，大容量電能變換與節(jié)能節(jié)電技術(shù)，風(fēng)力發(fā)電、太陽能光伏發(fā)電等資源節(jié)約、環(huán)境友好的新技術(shù)的大量應(yīng)用，計(jì)算機(jī)和信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在電氣領(lǐng)域的普及，明顯改變著電氣工程領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r。超導(dǎo)電工技術(shù)、脈沖功率技術(shù)，納米材料、永磁材料、有機(jī)硅材料等各類電工新技術(shù)和新材料的探索與應(yīng)用，都充分展示了中國電氣工程領(lǐng)域所取得的驕人業(yè)績，引起了世界的高度關(guān)注。其中許多科研成果和產(chǎn)品，已達(dá)到國際先進(jìn)水平?！　‰姎夤こ虖臉I(yè)人員多，涉及面廣，技術(shù)進(jìn)步快，科研成果多，許多科研成果需要總結(jié)和積累，許多新的知識需要普及和傳播。盛世修典，素有遺風(fēng)。為反映電氣工程領(lǐng)域最新的發(fā)展成就，總結(jié)已有的科研成果，傳播工程領(lǐng)域最新的科學(xué)技術(shù)知識，中國電工技術(shù)學(xué)會、中國機(jī)械工程學(xué)會、中國電機(jī)工程學(xué)會、中國動力工程學(xué)會和中國水力發(fā)電工程學(xué)會五個(gè)學(xué)會，聯(lián)合組織了電氣工程各領(lǐng)域的約2000位專家和學(xué)者，編撰了《中國電氣工程大典》。

內(nèi)容概要

　　《中國電氣工程大典》是由中國電工技術(shù)學(xué)會、中國機(jī)械工程學(xué)會、中國電機(jī)工程學(xué)會、中國動力工程學(xué)會和中國水力發(fā)電工程學(xué)會共同組織全國電氣工程各領(lǐng)域的著名專家、學(xué)者編纂而成的。它是一部全面系統(tǒng)反映電氣工程各領(lǐng)域最新成就和技術(shù)水平的綜合性工具書?！吨袊姎夤こ檀蟮洹钒ìF(xiàn)代電氣工程基礎(chǔ)、電力電子技術(shù)、電氣工程材料及器件、火力發(fā)電工程、水力發(fā)電工程、核能發(fā)電工程、可再生能源發(fā)電工程、電力系統(tǒng)工程、電機(jī)工程、輸變電工程、配電工程、船舶電氣工程、交通電氣工程、建筑電氣工程、電氣傳動自動化15卷。
　　本書為第7卷，可再生能源發(fā)電工程卷。主要內(nèi)容包括概論、太陽能光伏發(fā)電技術(shù)、太陽熱發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電、海洋能發(fā)電、地?zé)岚l(fā)電。
　　本書主要供電氣工程領(lǐng)域技術(shù)人員和管理人員使用，也可供高等院校相關(guān)專業(yè)師生參考。

書籍目錄

序
前言
本卷前言
第1篇　概論
　第1章　概述
　　1.1　可再生能源
　　1.2　可再生能源資源
　　1.3　可再生能源發(fā)電技術(shù)
　第2章　開發(fā)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
　　2.1　風(fēng)力發(fā)電
　　2.2　光伏發(fā)電
　　2.3　太陽熱發(fā)電
　　2.4　生物質(zhì)能發(fā)電
　　2.5　海洋能發(fā)電
　　2.6　地?zé)岚l(fā)電
　參考文獻(xiàn)
第2篇　太陽能光伏發(fā)電技術(shù)
　第1章　太陽能輻射原理
　　1　太陽輻射的基本定律
　　　1.1　直散分離原理
　　　1.2　布格-朗伯定律(Bouguer-Lambert Low)
　　　1.3　余弦定律
　　2　太陽電池方陣不同運(yùn)行方式的數(shù)學(xué)模型
　　　2.1　輻射量計(jì)算的一般方法
　　　2.2　固定安裝時(shí)的模型
　　　2.3　極軸跟蹤時(shí)的模型
　　　2.4　?跟蹤時(shí)的模型
　　3　太陽電池方陣面所接收到的太陽輻射的計(jì)算
　　　3.1　傾斜面上太陽輻射的軟件輔助計(jì)算
　　　3.2　傾斜面上太陽輻射的估算
　　4　中國的太陽能資源
　第2章　晶體硅太陽電池
　　1　硅的晶體結(jié)構(gòu)
　　　1.1　化學(xué)鍵
　　　1.2　硅的晶體結(jié)構(gòu)
　　　1.3　硅晶體的表面與界面
　　2　晶體硅的基本物理與化學(xué)性質(zhì)
　　　2.1　硅的電學(xué)性質(zhì)
　　　2.2　硅的化學(xué)性質(zhì)
　　　2.3　硅的光學(xué)性質(zhì)
　　　2.4　硅的力學(xué)和熱學(xué)性質(zhì)
　　　2.5　硅的相圖
　　3　硅的半導(dǎo)體性質(zhì)
　　　3.1　晶體硅的能帶結(jié)構(gòu)
　　　3.2　半導(dǎo)體的能帶模型
　　　3.3　硅晶體的能帶結(jié)構(gòu)
　　　3.4　本征半導(dǎo)體硅與非本征半導(dǎo)體硅
　　　3.5　n型晶體硅和p型晶體硅
　　　3.6　摻雜半導(dǎo)體的載流子濃度
　　　3.7　載流子的輸運(yùn)性質(zhì)
　　　3.8　非平衡載流子
　　4　晶體硅太陽電池物理基礎(chǔ)
　　　4.1　半導(dǎo)體pn結(jié)
　　　4.2　非平衡狀態(tài)下的pn結(jié)
　　　4.3　pn結(jié)電容
　　　4.4　濃度結(jié)
　　　4.5　?太陽電池構(gòu)造和工作原理
　　5　晶體硅太陽電池的性質(zhì)
　　　5.1　光電流和光電壓
　　　5.2　等效電路、輸出功率和填充因子
　　　5.3　太陽電池的效率
　　　5.4　晶體硅太陽電池效率極限
　　　5.5　影響太陽電池效率的因素
　　　5.6　硅太陽電池的光譜特性
　　　5.7　硅太陽電池的溫度特性和光照特性
　　6　晶體硅太陽電池的制造
　　　6.1　硅材料的制備
　　　6.2　單晶硅錠的制備
　　　6.3　多晶硅錠的制備
　　　6.4　硅片的加工
　　　6.5　帶硅的制備
　　　6.6　太陽電池的制造
　　　6.7　太陽電池組件的封裝
　　　6.8　太陽電池和組件性能檢測
　　7　肖特基結(jié)太陽電池
　　　7.1　肖特基結(jié)
　　　7.2　肖特基結(jié)太陽電池的結(jié)構(gòu)和工作原理
　　　7.3　斜向蒸發(fā)電極(OECO)太陽電池
　　8　異質(zhì)結(jié)太陽電池
　　　8.1　異質(zhì)結(jié)
　　　8.2　異質(zhì)結(jié)太陽電池結(jié)構(gòu)和工作原理
　　　8.3　a-Si/c-Si異質(zhì)結(jié)(HIT)太陽電池
　　9　高效太陽電池
　　　9.1　發(fā)射極鈍化及背面局部擴(kuò)散(PERL)太陽電池
　　　9.2　刻槽埋柵太陽電池(BCSC)
　　　9.3　叉指式背接觸電極太陽電池(IBC)
　　　9.4　雙面太陽電池
　　　9.5　高效低阻硅太陽電池(RESC)
　　　9.6　背表面反射層(BSR)太陽電池
　　　9.7　黑硅太陽電池
　　10　晶體硅太陽電池的發(fā)展趨勢
　第3　章薄膜太陽電池
　　1　多晶硅薄膜太陽電池
　　　1.1　概述
　　　1.2　多晶硅薄膜電池發(fā)展概況
　　　1.3　薄膜硅太陽電池設(shè)計(jì)概念
　　2　非晶硅薄膜太陽電池
　　　2.1　概述
　　　2.2　摻氫非晶硅的原子和電子結(jié)構(gòu)
　……
　第4章　其他太陽電池
　第5章　光伏發(fā)電系統(tǒng)
　第6章　光伏系統(tǒng)應(yīng)用
　參考文獻(xiàn)
第3篇　太陽熱發(fā)電
　第1章　概述
　第2章　太陽輻射能
　第3章　太陽熱發(fā)電基礎(chǔ)
　第4章　太陽熱發(fā)電系統(tǒng)
　第5章　前景展望
　參考文獻(xiàn)
第4篇　風(fēng)力發(fā)電
　第1章　概述
　第2章　風(fēng)特性與風(fēng)能資源
　第3章　風(fēng)力發(fā)電機(jī)組
　第4章　離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電
　第5章　并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電
　第6章　風(fēng)電場
　第7章?風(fēng)力發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)、檢測和認(rèn)證
　參考文獻(xiàn)
第5篇　生物質(zhì)能發(fā)電
　第1章　綜述
　第2章　生物質(zhì)資源
　第3章　生物質(zhì)燃燒發(fā)電
　第4章　生物質(zhì)氣化發(fā)電
　第5章　垃圾發(fā)電
　第6章　生物質(zhì)發(fā)電的環(huán)境性和經(jīng)濟(jì)性
　參考文獻(xiàn)
第6篇　海洋能發(fā)電
　第1章　總論
　第2章　海洋能資源與評價(jià)
　第3章　潮汐能發(fā)電
　第4章　波浪能
　第5章　潮流能
　第6章　溫差能
　參考文獻(xiàn)
第7篇　地?zé)岚l(fā)電
　第1章　地?zé)岚l(fā)電概述
　第2章　地?zé)犭娏Y源
　第3章　地?zé)岚l(fā)電的工程熱力學(xué)基礎(chǔ)
　第4章　地?zé)岣烧羝l(fā)電
　第5章　地?zé)崴l(fā)電
　第6章　地?zé)釢裾羝l(fā)電
　第7章　地?zé)岚l(fā)電的特殊能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)
　第8章　地?zé)岚l(fā)電相關(guān)技術(shù)
符號對照表
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　1.1可再生能源　　可再生能源是利用消耗后可以自然得到不斷補(bǔ)充的再生能源，它包括太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、水能、海洋能、地?zé)崮芰箢悺？稍偕茉磸V泛存在，取之不盡，用之不竭，是人類可依賴的、可持續(xù)的初級能源?！　≡诨茉瓷形吹玫酱笠?guī)模開發(fā)應(yīng)用的19世紀(jì)以前，它作為主要能源支撐著整個(gè)人類生存與發(fā)展的能源要求，生物質(zhì)能、太陽能與地?zé)崮艿臒崂?，水能與風(fēng)能的動力利用在我國有著數(shù)千年的悠久歷史。，當(dāng)化石能源已成為主要能源的今天，水力發(fā)電已成為電力的重要支柱，其總裝機(jī)容量已占全國電力總裝機(jī)容量的五分之一以上，實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化與應(yīng)用，非商品的生物質(zhì)能仍在廣大農(nóng)村地區(qū)發(fā)揮著重要作用，其耗量約占全國總能耗的20％。自20世紀(jì)70年代以來，隨著化石能源出現(xiàn)日漸耗竭的跡象和環(huán)保意識的日益增強(qiáng)，積極推進(jìn)可再生能源研究發(fā)展與應(yīng)用的工作開始起步，且得到了多方面的實(shí)際應(yīng)用，經(jīng)濟(jì)性能大大改善，相關(guān)產(chǎn)業(yè)開始形成，并取得了令人鼓舞的進(jìn)展，為其進(jìn)一步發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)。21世紀(jì)上半葉，化石能源雖仍是主要能源，但其份額明顯下降，全球范圍內(nèi)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，且向可持續(xù)能源系統(tǒng)過渡的過程已經(jīng)開始，因此可再生能源在整個(gè)能源供應(yīng)中的份額將逐步提高，進(jìn)而成為能源持續(xù)、協(xié)調(diào)、穩(wěn)定發(fā)展的支柱?？梢姡l(fā)展大規(guī)?？稍偕茉吹娜蝿?wù)已經(jīng)提上日程。可以期望，在未來的幾十年內(nèi)，大規(guī)?？稍偕茉吹募夹g(shù)、產(chǎn)業(yè)與應(yīng)用將會出現(xiàn)快速蓬勃發(fā)展的局面?！　「鶕?jù)各類可再生能源自身的特點(diǎn)與對能源的多方需求，大規(guī)模發(fā)展形成了不同優(yōu)勢的應(yīng)用領(lǐng)域。例如，水能與風(fēng)能主要用于發(fā)電；地?zé)崮芤詿崂脼橹?，輔之以發(fā)電；生物質(zhì)能可用于熱利用、發(fā)電和制造液體燃料，它是化石燃料耗竭后唯一能轉(zhuǎn)化成液體燃料的初級能源；太陽能可用于發(fā)電、熱利用、制氫，以及大規(guī)模能源植物的生長；海洋能用于發(fā)電已有多種嘗試，但大規(guī)模前景尚有待進(jìn)一步地研究與開發(fā)。由于本卷是《可再生能源發(fā)電工程》，從而只研究各種可再生能源發(fā)電的有關(guān)問題。關(guān)于水力發(fā)電已是大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化與應(yīng)用的領(lǐng)域，在《中國電氣工程大典》中，另有第六卷《水力發(fā)電工程》作專門研究，從而本卷僅涉及非水能的可再生能源，即太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、海洋能、地?zé)崮堋！　》撬艿目稍偕茉窗l(fā)電的商業(yè)應(yīng)用和新興產(chǎn)業(yè)的形式尚處于初級階段。從20世紀(jì)70年代起，在我國以為邊遠(yuǎn)無電地區(qū)提供電力為重點(diǎn)，小型離網(wǎng)發(fā)電裝置實(shí)現(xiàn)了初步產(chǎn)業(yè)化。90年代初開始，多種聯(lián)網(wǎng)發(fā)電電站蓬勃發(fā)展，并進(jìn)入了電力系統(tǒng)，其技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能與產(chǎn)業(yè)規(guī)模得以較快提高，有效地滿足了電力增長與環(huán)境需求，其份額也在逐步增長。展望我國2050年的電力情況，考慮了已有各種能源發(fā)電發(fā)展的最大可能性，尚有20％～30％的總裝機(jī)容量要靠非水能的可再生能源發(fā)電來滿足，達(dá)到數(shù)億千瓦，大規(guī)模太陽能、生物質(zhì)能與風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展將成為現(xiàn)實(shí)。

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