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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