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第1章　太阳能利用 1

1.1　太阳能光热转换技术 1

1.1.0　概述 1

1.1.1　基本概念 1

1.1.1.1　太阳角 1

1.1.1.2　太阳辐射能 3

1.1.1.3　传热方式及其公式 5

1.1.1.4　太阳集热器的方位及其倾角 8

1.1.1.5　建筑物、集热器、水箱阴影的确定 9

1.1.2　太阳集热器 10

1.1.2.1　集热器分类 10

1.1.2.2　平板型集热器 11

1.1.2.3　集热器的能量平衡方程式 14

1.1.2.4　集热效率 15

1.1.3　太阳热水系统 18

1.1.3.1　系统组成 18

1.1.3.2　工作原理和运行方式 18

1.1.3.3　系统设计 21

1.1.3.4　系统布置 23

1.1.4　太阳能与建筑物一体化的设计 25

1.1.4.1　天窗式 25

1.1.4.2　壁挂式 25

1.1.4.3　分体式 25

1.1.4.4　示范性太阳能绿色住宅的设计 26

1.1.5　太阳能干燥 26

1.1.5.1　太阳能干燥装置分类 26

1.1.5.2　太阳能干燥系统的设计计算 27

1.1.5.3　太阳能干燥系统的设计要求 29

1.1.6　太阳游泳池 30

1.1.6.1　太阳游泳池的设计要求 30

1.1.6.2　设计计算 30

1.1.6.3　系统布置 31

1.1.7　太阳能海水淡化 32

1.1.7.1　太阳蒸馏器 32

1.1.7.2　太阳能多级闪蒸海水淡化装置 34

1.1.8　太阳能制冷空调 35

1.1.8.1　太阳能制冷空调的种类 35

1.1.8.2　太阳能制冷空调的原理 36

1.1.8.3　太阳能热泵系统 36

1.1.9　太阳能热发电 37

1.1.9.1　热发电系统组成 37

1.1.9.2　塔式太阳能热发电系统 37

1.1.9.3　抛物面槽式太阳能热发电系统 38

1.1.9.4　太阳能场控制系统 38

1.2　太阳能光电转换技术 39

1.2.1　概述 39

1.2.1.1　国内外光伏发展现状与趋势 39

1.2.1.2　我国光伏产业现状与存在问题 41

1.2.1.3　光伏发展机遇和对策 41

1.2.2　太阳电池 42

1.2.2.1　发展历史 42

1.2.2.2　半导体基础 42

1.2.2.3　太阳电池原理 43

1.2.2.4　太阳电池工艺 44

1.2.2.5　太阳电池理论分析 44

1.2.2.6　太阳电池的效率 45

1.2.2.7　太阳电池分类 46

1.2.2.8　太阳电池的发展 49

1.2.3　太阳电池组件 50

1.2.3.1　太阳电池组件发展现状 50

1.2.3.2　封装材料 51

1.2.3.3　太阳电池组件制造设备 53

1.2.3.4　太阳电池组件封装工艺 54

1.2.4　光伏系统 56

1.2.4.1　光伏系统的组成和原理 56

1.2.4.2　光伏系统设计 57

1.2.4.3　光伏系统设计软件介绍 60

1.2.5　光伏技术应用 62

1.2.5.1　光伏技术在太空的应用 62

1.2.5.2　太阳能灯 63

1.2.5.3　太阳能车和游艇 64

1.2.5.4　太阳能光伏在高速公路上的应用 66

1.2.5.5　太阳能光伏在通信方面的应用 66

1.2.5.6　太阳能光伏在家电产品中的应用 67

1.2.5.7　光伏建筑一体化（BIPV、BAPV） 67

1.2.5.8　光伏电站 70

本章参考文献 71

第2章　生物质能利用 73

2.1　生物质能概述 73

2.1.1　生物质能的概念 73

2.1.2　生物质能资源 73

2.1.2.1　森林能源 74

2.1.2.2　农作物桔秆 74

2.1.2.3　禽畜粪便 74

2.1.2.4　生活垃圾 74

2.1.2.5　能源作物 75

2.2　沼气发酵及其利用 77

2.2.1　沼气发酵概述 77

2.2.2　沼气发酵与应用 78

2.2.2.1　家用沼气发酵工艺 78

2.2.2.2　家用沼气池设计与施工 81

2.2.2.3　沼气在动力上的应用 86

2.2.2.4　办沼气的效益 87

2.2.3　大中型沼气工程技术 90

2.2.3.1　概述 90

2.2.3.2　大中型沼气工程的调控指标 91

2.2.3.3　提高厌氧消化装置效率的途径 92

2.2.3.4　大中型沼气工程工艺简介 94

2.2.3.5　大中型沼气工程设计 97

2.2.3.6　大中型沼气工程的启动 98

2.2.3.7　大中型沼气工程的运行管理与维护保养 100

2.2.3.8　大中型沼气工程安全防护 102

2.3　微生物能量转换技术 103

2.3.1　生物质液化 103

2.3.1.1　能源甘蔗（糖类）生产燃料乙醇的技术 104

2.3.1.2　木薯（淀粉类）生产燃料乙醇的技术 104

2.3.1.3　纤维素生产燃料乙醇的技术 108

2.3.2　产油微生物——高产烃的丛粒藻 109

2.4　生物质气化技术 111

2.4.1　生物质原料 111

2.4.1.1　生物质及资源 111

2.4.1.2　生物质热化学特性 112

2.4.1.3　生物质物理特性 114

2.4.2　生物质气化原理 115

2.4.2.1　主要气化反应 116

2.4.2.2 气化过程 116

2.4.2.3　气化过程的控制参数及指标 118

2.4.3　气化介质 119

2.4.3.1　空气气化 119

2.4.3.2　氧气气化 119

2.4.3.3　水蒸气气化 119

2.4.3.4　空气（氧气）＋水蒸气气化 119

2.4.3.5　热分解气化 120

2.4.3.6　加氢气化 120

2.4.4　气化过程的反应动力学 120

2.4.5　生物质气化设备及工作原理 124

2.4.5.1　上吸式固定床气化炉 124

2.4.5.2　下吸式固定床气化炉 126

2.4.5.3　层式下吸式气化炉 127

2.4.5.4　流化床气化炉 127

2.4.5.5　循环流化床气化炉 128

2.4.5.6　双流化床气化炉 129

2.4.6　焦油裂解 130

2.4.6.1　焦油的主要成分 131

2.4.6.2　焦油裂解技术 132

2.4.7　生物质气化的直接应用 136

2.4.7.1　燃气直接燃烧应用 136

2.4.7.2　集中供气技术 137

2.4.8　生物质气化发电技术 138

2.4.8.1　气化发电工作原理 138

2.4.8.2　气化发电技术的分类 139

2.4.8.3　生物质燃气的净化技术 141

2.4.8.4　气化发电技术的应用 143

本章参考文献 151

第3章　风能利用 155

3.1　概述 155

3.1.1　风能利用的发展 155

3.1.1.1　风能利用的历史 155

3.1.1.2　风力发电的发展 155

3.1.2　风力机的类型 160

3.1.2.1　垂直轴风力机 160

3.1.2.2　水平轴风力机 160

3.1.3　风能资源 162

3.1.3.1　风能资源评估 162

3.1.3.2　我国风能资源的区别 162

3.1.4　风力机的能量输出 163

3.1.4.1　功率曲线 163

3.1.4.2　年能量生产 164

3.2　风力机基础理论 165

3.2.1　风力机的能量转换原理 165

3.2.1.1　风力机性能参数 165

3.2.1.2　风能转换的轴动量理论 166

3.2.1.3　叶片翼型理论 167

3.2.2　风轮空气动力学 168

3.2.2.1　水平轴风力机的叶素动量理论 168

3.2.2.2　Glauert优化理论 170

3.2.2.3　叶素动量理论模型的修正 172

3.2.3　风力机结构动力学 174

3.2.3.1　作用在风力机上的载荷 174

3.2.3.2　气动弹性分析 176

3.2.3.3　结构动力学的几个重要问题 177

3.3　水平轴风力机主要部件 180

3.3.1　风轮 180

3.3.1.1　叶片 180

3.3.1.2　轮毂 183

3.3.2　机舱 185

3.3.2.1　主轴 185

3.3.2.2　主齿轮 186

3.3.2.3　液压系统 187

3.3.2.4　偏航系统 188

3.3.3　塔架 190

3.3.3.1　塔架类型 190

3.3.3.2　塔架载荷分析 191

3.3.4　基础 193

3.3.4.1　基础承载分析 193

3.3.4.2　海上风力机基础结构 194

3.4　风力发电 196

3.4.1　离网型风力发电 197

3.4.1.1　独立的风电系统 197

3.4.1.2　风力-柴油发电联合系统 197

3.4.1.3　风力-太阳光发电联合系统 198

3.4.2　并网型风力发电 198

3.4.2.1　并网风力发电系统的构成 198

3.4.2.2　恒速恒频风力发电机的并网运行 200

3.4.2.3　变速恒频风力发电机的并网运行 201

3.4.3　风电场的选址 203

3.4.3.1　风能资源评估 203

3.4.3.2　场址的选择 203

3.4.3.3　风电机组的排列及尾流影响 204

3.4.4　风电场的运行与维护 204

3.4.4.1　风电场的运行 204

3.4.4.2　维护与检修 206

3.5　风力提水 206

3.5.1　风力提水机在我国的应用 206

3.5.2　风力提水机的工作原理 206

3.5.2.1　高扬程小流量风力提水机 207

3.5.2.2　低扬程大流量风力提水机 208

3.5.2.3　提水发电综合风能系统 208

3.5.3　风力提水机的配套水泵 209

3.5.3.1　活塞泵 209

3.5.3.2　龙骨水车 209

3.5.3.3　钢管水车 210

3.5.3.4　螺旋泵 210

3.5.3.5　螺杆泵 210

3.5.3.6　离心式泵 210

本章参考文献 211

第4章　地热能的利用 213

4.1　地热资源 213

4.1.1　地热能的基本概念 213

4.1.1.1　地球内部构造及其温度变化 213

4.1.1.2　地温梯度与大地热流 215

4.1.1.3　地热异常与地热异常区 216

4.1.1.4　地热田与热储 216

4.1.2　地热资源 217

4.1.2.1　地热资源的分布规律 217

4.1.2.2　地热资源的类型 217

4.1.2.3　地热资源的水化学特征 218

4.1.2.4　地热资源的勘探 219

4.1.2.5　地热资源的评价和评价方法 219

4.1.3　我国地热资源及其利用前景 221

4.1.3.1　我国地热资源的基本情况 221

4.1.3.2　我国地热资源的类型划分 224

4.1.3.3　我国地热资源的开发前景 225

4.1.3.4　地压地热和干热岩地热资源的探测研究及其重大意义 226

4.2　地热发电 227

4.2.1　地热发电概述 227

4.2.1.1　地热发电资源特性 228

4.2.1.2　地热发电与火力发电比较 228

4.2.1.3　地热发电的热力学基础 229

4.2.2　地热干蒸汽发电 233

4.2.3　地热水发电 237

4.2.3.1　带有深井泵的单级闪蒸地热水发电 237

4.2.3.2　带有深井泵的两级闪蒸地热水发电 240

4.2.3.3　双工质循环地热发电 244

4.2.4　地热湿蒸汽发电 252

4.2.4.1　分离蒸汽（一级闪蒸）地热发电 252

4.2.4.2　分离蒸汽-热水闪蒸（两级闪蒸）地热发电 253

4.2.4.3　单级闪蒸地热湿蒸汽发电 256

4.2.4.4　两级闪蒸地热湿蒸汽发电 258

4.2.4.5　全流系统地热发电 261

4.2.5　地压地热发电 262

4.2.6　干热岩地热发电 263

4.2.7　地热电站有关的几个问题 264

4.2.7.1　地热井口装置 264

4.2.7.2　地热流体输送 265

4.2.7.3　地热电站调节 265

4.2.7.4　地热电站的防腐防垢 265

4.2.7.5　地热电站的环境保护 266

4.2.7.6　地热电站的经济性 266

4.2.8　世界地热发电概况 267

4.2.8.1　世界地热发电进展 267

4.2.8.2　世界主要国家地热电站简介 267

4.2.8.3　我国地热发电及其发展前景 271

4.3　地热直接利用 272

4.3.1　地热直接利用概述 272

4.3.1.1　我国地热资源的特点及最佳开发模式 272

4.3.1.2　地热能利用的评价，能量分析和？分析 273

4.3.1.3　以旅游为轴线的地热资源梯级综合开发利用模式 274

4.3.1.4　地热开发利用中所要注意的问题 275

4.3.2　地热制冷 276

4.3.2.1　地热制冷系统组成 276

4.3.2.2　溴化锂吸收式制冷机的基础理论 276

4.3.2.3　两级溴化锂吸收式制冷机 278

4.3.2.4　单级和两级溴化锂吸收式制冷机性能的比较 284

4.3.2.5　地热制冷应用实例 285

4.3.3　地源热泵 286

4.3.3.1　地源热泵含义 286

4.3.3.2　地源热泵工作原理 286

4.3.3.3　地源热泵的特点和优势 288

4.3.3.4　地源热泵系统设计计算 288

4.3.3.5　地源热泵工程实例 292

4.3.4　地热供暖技术 295

4.3.4.1　地热供暖系统组成 295

4.3.4.2　地热供暖系统类型 295

4.3.4.3　地热供暖系统设计 296

4.3.4.4　地热供暖工程实例 300

4.3.5　地热干燥 303

4.3.5.1　物料干燥机理和干燥方法简介 303

4.3.5.2　地热干燥的特点及干燥器的选择 303

4.3.5.3　地热干燥系统的设计计算和热平衡 307

4.3.5.4　地热干燥工程实例 308

4.3.6　温泉疗养和各类功能的温泉池 310

4.3.6.1　温泉治疗和疗养 310

4.3.6.2　温泉浴池的设计 310

4.3.6.3　温泉池的热损失和能量平衡 311

4.3.6.4　温泉水力按摩池的设计 313

4.3.6.5　现代温泉游泳池的设计 315

4.3.6.6　温泉池的卫生安全、循环净化系统的原理设计 316

本章参考文献 318

第5章　海洋能利用 321

5.1　海洋热能利用 321

5.1.1　概述 321

5.1.2 资源情况及特点 321

5.1.2.1　海洋热平衡及温度场结构 321

5.1.2.2　海洋热能资源的分布及蕴藏量的估计 322

5.1.2.3　海洋热能资源的特点 322

5.1.3　可用于海洋热能转换的各种热力循环 324

5.1.3.1　朗肯循环 324

5.1.3.2　全流循环 329

5.1.4　海洋热能电站的设计原则和工程设施 330

5.1.4.1　海洋热能电站的布置形式和结构 331

5.1.4.2　海洋热能电站的厂用电估算 331

5.1.4.3　海洋热能电站的经济性评估 333

5.1.4.4　海洋热能开发的环境问题 333

5.2　海洋波浪能利用 334

5.2.1　概况 334

5.2.2　风浪的形成与发展 335

5.2.2.1　海浪的表现方式 336

5.2.2.2　不规则海浪的分布和表示法 336

5.2.2.3　风浪资料的获取方法 337

5.2.3　波浪的基本特征 338

5.2.3.1　波浪要素 338

5.2.3.2　波浪运动 339

5.2.3.3　波浪的传播与变化 340

5.2.4　波浪能的特征与计算 340

5.2.5　波浪能转换装置的基本方式 341

5.2.5.1　点吸式 342

5.2.5.2　衰减式 342

5.2.5.3　截止式 343

5.2.6　波浪发电基本环节的设计 343

5.2.6.1　选址 343

5.2.6.2　吸能体 344

5.2.6.3　能量转换 348

5.2.6.4　发电与输电 352

5.2.6.5　能量的调控与蓄能 352

5.2.6.6　安全与保护 354

5.2.7　波浪发电装置结构的载荷 355

本章参考文献 357