太阳能热发电技术PDF电子书下载

第1篇 太阳能时代和太阳能热发电 2

1 能源和能源危机 2

1.1能源的发展 2

1.1.1火的应用 2

1.1.2煤炭时代 3

1.1.3油气开发 3

1.2石油能源的危机 4

1.2.1石油的重要性 4

1.2.2石油的紧缺 5

1.3能源消费对环境的破坏 6

1.3.1地球环境的演变 6

1.3.2人类对地球环境的依存 7

1.3.3大气温室效应增强可能导致的后果 10

1.3.4臭氧层破坏 10

1.3.5酸雨 11

1.3.6热污染 12

1.3.7生物多样性锐减 13

1.3.8大气污染引起的健康危害 14

1.3.9能源开发和运输过程所致的环境效应 14

1.3.10能源使用的“误区”——现代高能农业 16

1.3.11废弃物泛滥成灾 17

1.3.12水资源短缺 17

1.3.13太多的人口——68亿人的地球 19

1.4能源危机与中国发展 19

1.4.1中国人口 19

1.4.2水资源 20

1.4.3土地退化 21

1.4.4中国酸雨状况 21

1.4.5无处可扔的城市 22

1.4.6物种减少 23

1.4.7可持续发展重大阻力 23

1.5中国采用新能源的紧迫性 26

2 重归太阳能 28

2.1太阳能的基本知识 28

2.1.1太阳辐照 28

2.1.2日地关系 31

2.2生物质能 32

2.2.1生物质能状况 32

2.2.2制约生物质能应用的因素 33

2.3风能 34

2.3.1风能状况 34

2.3.2制约风能应用的因素 35

2.4水能 36

2.4.1水能状况 36

2.4.2制约水能应用的因素 36

2.5海洋能 37

2.5.1海洋能状况 37

2.5.2制约海洋能应用的因素 38

2.6地热能 38

2.6.1地热能状况 38

2.6.2制约地热能应用的因素 39

2.7天然气水合物 40

2.7.1天然气水合物简介 41

2.7.2制约天然气水合物应用的因素 41

2.8核能 43

2.8.1核能状况 43

2.8.2制约核能应用的因素 44

2.8.3轻核聚变 46

2.9生态灾难 47

2.9.1三峡工程的生态影响 49

2.9.2汶川地震发生的可能原因 49

2.10重归太阳能 50

2.10.1美国太阳能计划 52

2.10.2太阳能聚热发电技术 53

3 太阳能热利用：太阳能热利用在未来能源中的地位 54

3.1太阳能热利用简史 54

3.2我国太阳能资源 58

3.3太阳能热利用技术 60

3.3.1太阳能温室的结构类型 60

3.3.2太阳灶概述 62

3.4太阳能干燥概述 65

3.5太阳能海水淡化 66

3.6太阳能建筑理念 68

3.7太阳能空调的意义 69

3.8太阳能热水器 70

3.9太阳能光伏发电和太阳能热发电技术比较 71

3.10我国对太阳能热发电技术的发展规划 74

3.11太阳能热发电在未来能源结构中的地位 75

第2篇 太阳能热发电专有技术 80

4 聚光与聚光器 80

4.1聚光 80

4.1.1聚光概念 80

4.1.2聚光作用 81

4.1.3聚光反射材料 82

4.1.4聚光集热温度 84

4.1.5太阳能热发电常用的聚光集热技术 85

4.2聚光器 87

4.2.1聚光器的演化 87

4.2.2几类反射镜 88

4.2.3 CPC聚光器 89

4.2.4聚光器种类 91

4.2.5透射式聚光器 91

4.2.6聚光器的现状 93

4.2.7定日镜 93

4.2.8槽式反射镜 95

4.2.9面聚光式聚光器 100

4.2.10线聚光式聚光器 101

4.2.11聚光集热器的发展方向 102

5 日照跟踪技术 104

5.1日照跟踪技术的意义 104

5.2太阳能自动跟踪装置 106

5.2.1对控制系统的要求 106

5.2.2太阳位置的计算 106

5.2.3太阳跟踪装置 107

5.2.4跟踪控制模式 110

5.2.5开环、闭环、混合控制方式 112

5.2.6影响聚光跟踪的因素 115

5.3跟踪装置部分部件 116

5.3.1传感器 116

5.3.2光电传感器阵列布置 116

5.3.3步进电机 118

5.3.4减速器 119

5.3.5谐波齿轮减速器 119

5.3.6跟踪系统在工作过程中的损耗 119

5.4别具一格的跟踪方式 121

6 接收器（太阳锅炉） 122

6.1接收器的概念 122

6.2太阳光谱选择性吸收薄膜 123

6.2.1太阳光谱选择性吸收薄膜的发展历史 123

6.2.2光谱选择性吸收薄膜基本原理 124

6.2.3选择性吸收涂层的概念和组成 125

6.2.4选择性吸收涂层的基本构造 126

6.3选择性吸收涂层的分类和性能 126

6.3.1选择性吸收涂层的分类 126

6.3.2中高温选择性吸收涂层的性能 127

6.4有关平板接收器 130

6.4.1平板型太阳能集热器概述 130

6.4.2索绪尔热箱 131

6.4.3吸热板和真空集热管 132

6.4.4真空管用硼硅玻璃3.3 138

6.5直通式金属-玻璃真空集热管 139

6.5.1真空集热管的特性 139

6.5.2集热管的制造工艺及发展方向 141

6.6热管式真空管集热器 142

6.6.1热管的工作原理 142

6.6.2中高温热管的制造工艺 144

6.7中高温接收器 145

6.7.1中高温接收器概述 145

6.7.2接收器系统 146

6.7.3管状集热接收器 148

6.7.4圆柱接收器 150

6.7.5直接照射太阳能接收器 150

6.7.6管式和多孔体结构 154

7 太阳能热储存技术 157

7.1热储存的意义 157

7.1.1储热的作用与类型 157

7.1.2储热与太阳能热发电站的设计 161

7.2储热材料分类 163

7.3显热储热材料 163

7.3.1显热储热材料的性能要求 164

7.3.2气体显热储热材料 164

7.3.3液体显热储热材料 165

7.3.4固体显热储热材料 167

7.3.5两种介质储热 168

7.4相变储热材料 171

7.4.1相变储热材料性能 171

7.4.2几类相变储热材料 171

7.4.3无机盐相变材料 172

7.4.4金属与合金相变储热材料 174

7.5太阳能化学反应储存 175

7.5.1太阳能化学反应储存概述 175

7.5.2几类具有潜力的化学储热反应 176

7.6太阳能热制氢 178

7.6.1太阳能热制氢的意义 178

7.6.2直接加热法制氢 179

7.6.3热化学法制氢 180

7.7跨季节储热太阳能集中供热系统（CSHPSS） 181

7.7.1 CSHPSS原理 181

7.7.2太阳能热的地下储存 182

7.8储热系统 183

7.8.1储热装置技术 183

7.8.2对储热容器的要求 184

7.8.3储热装置的发展 185

7.8.4储热罐 186

7.8.5单罐储热和双罐储热 187

7.8.6储热罐示例 191

7.9热交换 193

7.10热传输 195

第3篇 各类太阳能热发电技术 198

8 塔式太阳能热发电 198

8.1塔式太阳能热发电技术概述 198

8.1.1历史与现状 198

8.1.2塔式太阳能热电站系统 199

8.1.3塔式太阳能热发电站的特点 200

8.2塔和塔式电站工作原理 201

8.2.1塔功能概述 201

8.2.2太阳能接收器 202

8.2.3塔式太阳能热发电站的储热 202

8.2.4塔顶接收器热过程的应用 203

8.2.5塔式电站工作原理 204

8.3跟踪系统 207

8.3.1跟踪方法 207

8.3.2跟踪控制系统 210

8.3.3定日镜误差 214

8.3.4塔式太阳能技术的未来与定日镜的发展 215

8.4定日镜场 216

8.4.1定日镜场的设计要求 216

8.4.2设计思考 217

8.4.3有关系数 219

8.4.4镜场设计 220

8.4.5系统性能的综合分析 221

8.4.6定日镜场布置图 223

8.5塔式太阳能热发电系统的运行和控制 224

8.5.1概述 224

8.5.2定日镜运行控制 225

8.5.3跟踪控制系统基本情况 226

8.5.4电站监控系统 227

8.5.5流量控制示例 228

8.6国内塔式电站的研制进展 228

8.6.1 70kW塔式太阳能热发电系统 228

8.6.2基本原理与总体思路 229

8.6.3亚洲首座兆瓦级太阳能塔式热发电项目——北京延庆塔式电站 234

8.7新型反射塔底式接收器 235

9 碟式/斯特林太阳能热发电 237

9.1碟式太阳能热发电简介 237

9.2装置与系统 239

9.3碟式发电系统的旋转抛物面聚光器 242

9.3.1旋转抛物面的聚光 242

9.3.2聚光装置结构 242

9.3.3碟式太阳能聚光器跟踪系统 244

9.4接收器 245

9.4.1接收器类型 246

9.4.2热管式真空集热管在碟式太阳能热发电系统中的应用 246

9.5太阳能斯特林发动机 250

9.5.1斯特林发动机概述 250

9.5.2斯特林热机工作原理 252

9.5.3斯特林热机在太阳能发电中的应用 254

9.5.4斯特林发动机的有关技术和部件 256

9.6太阳坑 259

9.7空间站太阳能热发电 260

9.7.1空间站太阳能热发电的优势 260

9.7.2空间太阳能热发电系统的热机循环 262

9.7.3空间电站系统部件技术发展 263

10 槽式太阳能热发电/线性菲涅尔式太阳能热发电 267

10.1槽式和线性菲涅尔式电站简介 267

10.1.1槽式技术和线性菲涅尔式技术发展历程 267

10.1.2槽式聚光集热器的集热效率 269

10.2槽式太阳能热发电系统中的聚光集热器 270

10.2.1集热管 270

10.2.2聚光器 273

10.2.3跟踪机构 276

10.3聚光集热器阵列 277

10.3.1槽式电站原理 277

10.3.2镜场设计 278

10.4聚光器集热工质 279

10.4.1可以选用的集热工质 279

10.4.2 DSG技术 282

10.5槽式电站的储热 289

10.5.1两种储热系统 289

10.5.2双罐储热运行模式 290

10.5.3储热形式及储热介质选择 291

10.5.4储热系统设备 293

10.6线性菲涅尔反射式太阳能热电站 295

10.6.1聚光系统 295

10.6.2镜场布置 298

10.6.3发展及应用前景 301

10.7塔式技术与槽式技术比较 302

10.7.1两种技术的优缺点 302

10.7.2两种技术的效率和环境影响 303

10.7.3对我国槽式和塔式发电技术的一些思考 304

11 太阳能热气流发电/太阳能半导体温差发电 307

11.1概述 307

11.1.1太阳烟囱发电技术的发展过程 307

11.1.2太阳烟囱发电技术的优点 307

11.2太阳烟囱发电原理和进展 309

11.2.1原理 309

11.2.2太阳烟囱技术 310

11.2.3进展 313

11.3太阳烟囱发电新技术 313

11.3.1强热发电技术 314

11.3.2浮动烟囱太阳能热风发电 314

11.3.3斜坡太阳烟囱发电 314

11.3.4太阳烟囱发电技术在建筑中的应用 314

11.4太阳烟囱发电展望 316

11.4.1太阳烟囱的生态环境优势 316

11.4.2太阳烟囱与超高建筑 317

11.4.3太阳烟囱与天篷式建筑 318

11.5其他太阳能热发电技术简介 319

11.5.1碱金属热电转换 320

11.5.2磁流体发电 320

11.5.3热离子发电 322

11.5.4半导体温差发电 323

12 太阳池热发电和海水温差发电 328

12.1太阳池热发电技术简史 328

12.2太阳池热电站系统 329

12.2.1电站系统组成 329

12.2.2太阳池工作原理 330

12.3太阳池系统稳定运行的影响因素 331

12.4太阳池储热能力和效率 332

12.5太阳池的维护 333

12.6太阳池热发电技术的展望 334

12.7海水温差发电技术概述 335

12.8海水温差发电技术原理 336

12.8.1循环方式 336

12.8.2设备 338

12.8.3主要技术 338

12.8.4组合利用 340

12.8.5海水温差能与海洋波浪能结合的技术 340

12.9海水温差发电技术特点 341

12.10海水温差技术应用前景 342

12.11太阳能热水力发电 343

12.12太阳能热土壤温差发电 343

12.12.1太阳能-土壤源热泵系统（SESHPS） 343

12.12.2有机朗肯循环 344

第4篇 太阳能热发电技术的发展趋势 348

13 太阳能热发电技术的集成整合及未来 348

13.1当前太阳能热发电技术的特点及现状和面临的问题 348

13.1.1太阳能热发电技术的特点及类型与技术的比较 348

13.1.2单纯太阳能热发电技术现状及面临的问题 349

13.1.3降低太阳能热发电成本的途径 351

13.2聚焦太阳能热发电（CSP）技术的发展 354

13.2.1发展趋势 354

13.2.2当前发展目标 355

13.2.3中国太阳能热发电技术的发展目标 357

13.3太阳能互补发电系统 359

13.3.1太阳能互补发电系统的概念 359

13.3.2互补系统的形式 360

13.3.3太阳能-燃气-蒸汽整体联合循环系统 361

13.4太阳能热的应用 363

13.4.1太阳热动力水泵、海水淡化 363

13.4.2太阳能热与火力发电耦合 365

13.4.3一种太阳能加热站集中供暖系统 369

13.4.4线性菲涅尔式太阳能热联合循环发电 370

13.5太阳能热化学复合系统 370

13.5.1太阳能天然气重整发电 370

13.5.2太阳能双工质联合循环发电 373

13.5.3太阳能与其他几类能源的集成 375

13.6太空太阳能发电 377

13.6.1太阳塔、太阳碟与太阳盘 377

13.6.2月球太阳能电站 378

13.6.3地球太阳能电力网络 379

参考文献 381