新能源概論

前言

第二版前言新能源又稱非常規(guī)能源，是指?jìng)鹘y(tǒng)能源之外的各種能源形式。指剛開始開發(fā)利用或正在積極研究、有待推廣的能源，如太陽(yáng)能、地?zé)崮?、風(fēng)能、海洋能、生物質(zhì)能和核聚變能等。當(dāng)前，隨著常規(guī)能源資源的日益枯竭以及大量利用化石能源帶來的一系列環(huán)境問題，人類必須尋找可持續(xù)的能源道路，開發(fā)利用新能源特別是可再生能源無疑是重要的解決方案。作為相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)工作者和教育工作者，系統(tǒng)闡釋新能源學(xué)科是我們義不容辭的責(zé)任?；瘜W(xué)工業(yè)出版社于2006年出版的《新能源概論》，是我們?yōu)閺V大讀者系統(tǒng)地介紹有關(guān)新能源科學(xué)的基本理論、基本技術(shù)、新能源經(jīng)濟(jì)與政策以及新能源學(xué)科和技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)而編寫的。經(jīng)過5年多的教學(xué)實(shí)踐，也經(jīng)過這些階段的科研探索，結(jié)合國(guó)際上對(duì)新能源領(lǐng)域的研究進(jìn)展，我們重新整理了該書。鑒于新能源學(xué)科的交叉性、實(shí)踐性，結(jié)合教學(xué)與科研實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，我們?cè)谠瓉淼幕A(chǔ)上強(qiáng)化了概念和基礎(chǔ)應(yīng)用方面的介紹，力求兼顧科學(xué)素質(zhì)教育的要求，理論上做簡(jiǎn)單介紹，不求深入研討，文字?jǐn)⑹錾贤ㄋ滓锥?。本書適合于高等院校與新能源領(lǐng)域相關(guān)的研究生、大學(xué)本科高年級(jí)學(xué)生作為新能源概論方面的教材，也適合于相關(guān)的科研與管理工作者參考。為求內(nèi)容的連續(xù)性，本書編寫組與第一版相同。王革華教授為主編，參加編寫的作者均為在清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院從事新能源技術(shù)研究與開發(fā)的專家學(xué)者。具體的寫作分工為：第1、8、9章由王革華教授執(zhí)筆；第2章由鄧長(zhǎng)生教授與艾德生副教授執(zhí)筆；第3章由張建安副教授執(zhí)筆；第5章由謝曉峰副教授執(zhí)筆；第6章由周志偉教授執(zhí)筆，第7章由艾德生副教授執(zhí)筆；第4章由原鯤副教授執(zhí)筆。全書由王革華與艾德生統(tǒng)稿。化學(xué)工業(yè)出版社對(duì)本書的出版給予了大力的支持，尤其是教育分社的趙玉清老師對(duì)本書的出版做了大量工作。清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院的同事尤其是從事新能源領(lǐng)域的理論、技術(shù)、管理與政策研究的同事提供了大量的最新研究成果，在此一并致謝。由于新能源科學(xué)涉及面廣、發(fā)展迅速，本書作者水平有限，書中難免有不當(dāng)之處，歡迎讀者批評(píng)指正。本書編寫組2011年6月于清華大學(xué)

內(nèi)容概要

　
隨國(guó)家能源形勢(shì)的發(fā)展，新能源已經(jīng)成為當(dāng)前的研究重點(diǎn)，也是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)，其相關(guān)基礎(chǔ)研究及應(yīng)用探索成為了國(guó)家科技規(guī)劃中的重點(diǎn)領(lǐng)域。本書以新能源科學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)、新技術(shù)前沿、新能源經(jīng)濟(jì)與政策等方面的內(nèi)容為對(duì)象，力求基礎(chǔ)知識(shí)與應(yīng)用前沿相結(jié)合，內(nèi)容豐富，涉獵面廣。內(nèi)容涉及當(dāng)前的新能源熱點(diǎn)問題，如新能源概念，新能源技術(shù)包括太陽(yáng)能、風(fēng)能、氫能、生物質(zhì)能、核能和新能源材料、新能源經(jīng)濟(jì)與政策等。
本書適合于高等院校與新能源領(lǐng)域相關(guān)的研究生、大學(xué)本科高年級(jí)學(xué)生作為新能源概論方面的教材或參考書，也適合于相關(guān)的科研與管理工作者參考。

書籍目錄

第1章　緒論
　1 1能源的概念及分類
　　1 1 1能量與能源
　　1 1 2能源的分類
　　1 1 3能源的評(píng)價(jià)
　　1 1 4能源的開發(fā)利用
　1 2新能源及其在能源供應(yīng)中的作用
　　1 2 1新能源的概念
　　1 2 2新能源在能源供應(yīng)中的作用
　　1 2 3新能源的未來
　1 3新能源技術(shù)的發(fā)展
　　1 3 1太陽(yáng)能
　　1 3 2風(fēng)能
　　1 3 3生物質(zhì)能
　　1 3 4地?zé)崮?br />　　1 3 5海洋能
　思考題
　參考文獻(xiàn)
第2章　太陽(yáng)能
　2 1太陽(yáng)能資源與太陽(yáng)輻射
　2 2中國(guó)的太陽(yáng)能資源
　2 3太陽(yáng)能 熱利用
　　2 3 1基本原理
　　2 3 2平板型集熱器
　　2 3 3聚光型集熱器
　　2 3 4集熱器的性能
　　2 3 5太陽(yáng)能熱利用系統(tǒng)
　2 4太陽(yáng)光伏
　　2 4 1太陽(yáng)光伏基本原理
　　2 4 2太陽(yáng)電池的制造
　　2 4 3太陽(yáng)能電池檢測(cè)
　　2 4 4太陽(yáng)電池發(fā)電系統(tǒng)
　2 5太陽(yáng)能其他應(yīng)用
　2 6太陽(yáng)能利用的發(fā)展趨勢(shì)
　思考題
　參考文獻(xiàn)
第3章　生物質(zhì)能源
　3 1概述
　　3 1 1生物質(zhì)
　　3 1 2生物質(zhì)能
　　3 1 3生物質(zhì)的組成與結(jié)構(gòu)
　　3 1 4生物質(zhì)轉(zhuǎn)化利用技術(shù)
　3 2生物質(zhì)燃燒
　　3 2 1生物質(zhì)燃燒及特點(diǎn)
　　3 2 2生物質(zhì)燃燒原理
　　3 2 3生物質(zhì)燃燒技術(shù)
　　3 2 4生物質(zhì)燃燒直接熱發(fā)電
　　3 2 5生物質(zhì)與煤的混合燃燒
　3 3生物質(zhì)氣化
　　3 3 1生物質(zhì)氣化及其特點(diǎn)
　　3 3 2生物質(zhì)氣化原理
　　3 3 3生物質(zhì)氣化工藝
　　3 3 4生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)
　3 4生物質(zhì)熱解技術(shù)
　　3 4 1生物質(zhì)熱解及其特點(diǎn)
　　3 4 2生物質(zhì)熱解原理
　　3 4 3生物質(zhì)熱解工藝
　　3 4 4生物質(zhì)熱解反應(yīng)器
　　3 4 5影響生物質(zhì)熱解的因素
　　3 4 6生物質(zhì)熱解產(chǎn)物及應(yīng)用
　3 5生物質(zhì)直接液化
　　3 5 1生物質(zhì)直接液化及其特點(diǎn)
　　3 5 2生物質(zhì)直接液化工藝
　　3 5 3生物質(zhì)直接液化產(chǎn)物及應(yīng)用
　　3 5 4生物質(zhì)的共液化
　3 6生物燃料乙醇
　　3 6 1生物燃料乙醇及其特點(diǎn)
　　3 6 2淀粉質(zhì)原料制備生物燃料乙醇
　　3 6 3乙醇發(fā)酵工藝
　　3 6 4纖維質(zhì)原料制備生物燃料乙醇
　　3 6 5生物燃料乙醇的應(yīng)用
　3 7生物柴油
　　3 7 1生物柴油及其特點(diǎn)
　　3 7 2化學(xué)法轉(zhuǎn)酯化制備生物柴油
　　3 7 3生物酶催化法生產(chǎn)生物柴油
　　3 7 4超臨界法制備生物柴油
　　3 7 5制備生物柴油的油脂原料
　　3 7 6生物柴油的應(yīng)用
　3 8生物丁醇
　　3 8 1生物燃料丁醇及其特點(diǎn)
　　3 8 2丁醇發(fā)酵微生物及發(fā)酵機(jī)制
　　3 8 3丁醇發(fā)酵技術(shù)
　3 9沼氣技術(shù)
　　3 9 1沼氣的成分和性質(zhì)
　　3 9 2沼氣發(fā)酵微生物學(xué)原理
　　3 9 3影響沼氣發(fā)酵的主要因素
　　3 9 4大中型沼氣工程
　　3 9 5沼氣的用途
　思考題
　參考文獻(xiàn)
第4章　風(fēng)能
　4 1風(fēng)能資源
　　4 1 1風(fēng)能資源的表征
　　4 1 2中國(guó)風(fēng)能資源
　4 2風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)
　　4 2 1系統(tǒng)組成
　　4 2 2運(yùn)行方式
　4 3我國(guó)風(fēng)能發(fā)展概況及展望
　　4 3 1產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況
　　4 3 2我國(guó)風(fēng)能展望
　思考題
　參考文獻(xiàn)
第5章　氫能
　5 1概述
　5 2氫的制取
　　5 2 1天然氣制氫
　　5 2 2煤制氫
　　5 2 3水電解制氫
　　5 2 4生物質(zhì)制氫
　　5 2 5太陽(yáng)能制氫
　　5 2 6核能制氫
　　5 2 7等離子化學(xué)法制氫
　　5 2 8液體原料醇類制氫
　5 3氫的儲(chǔ)存
　　5 3 1高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫
　　5 3 2液化儲(chǔ)氫
　　5 3 3金屬氫化物儲(chǔ)氫
　　5 3 4吸附儲(chǔ)氫
　　5 3 5有機(jī)化合物儲(chǔ)氫
　　5 3 6其他的儲(chǔ)氫方式
　5 4氫的利用
　　5 4 1燃料電池技術(shù)
　　5 4 2氫內(nèi)燃機(jī)
　5 5氫能安全
　　5 5 1燃料電池汽車的安全
　　5 5 2加氫站的安全
　　5 6氫能應(yīng)用展望
　思考題
　參考文獻(xiàn)
第6章　新型核能
　6 1概述
　6 2原子核物理基礎(chǔ)
　　6 2 1原子與原子核的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
　　6 2 2放射性與核的穩(wěn)定性
　　6 2 3射線與物質(zhì)的相互作用
　　6 2 4原子核反應(yīng)
　6 3商用核電技術(shù)
　　6 3 1核能發(fā)電的基礎(chǔ)知識(shí)
　　6 3 2商用核電站的工作原理
　　6 3 3商用核電站的安全性
　6 4核能的新紀(jì)元
　　6 4 1核裂變發(fā)電技術(shù)的選擇
　　6 4 2Gen Ⅳ的研發(fā)目標(biāo)與原則
　　6 4 3選定的Gen Ⅳ反應(yīng)堆
　6 5未來的新型核能
　　6 5 1核裂變能園區(qū)
　　6 5 2加速器驅(qū)動(dòng)的次臨界潔凈核能系統(tǒng)
　　6 5 3核聚變點(diǎn)火與約束
　　6 5 4聚變 裂變混合堆系統(tǒng)
　　6 5 5磁約束聚變能系統(tǒng)（MFE）
　　6 5 6慣性約束聚變能系統(tǒng)（IFE）
　思考題
　參考文獻(xiàn)
第7章　新能源材料——基礎(chǔ)與應(yīng)用
　7 1新能源材料基礎(chǔ)
　　7 1 1概念
　　7 1 2新能源材料的應(yīng)用現(xiàn)狀
　7 2新型儲(chǔ)能材料
　　7 2 1儲(chǔ)能、儲(chǔ)能技術(shù)與應(yīng)用
　　7 2 2新型相變儲(chǔ)能材料制備基礎(chǔ)及應(yīng)用的研究進(jìn)展
　7 3鋰離子電池材料
　　7 3 1鋰離子電池材料的應(yīng)用基礎(chǔ)
　　7 3 2鋰離子電池的正極材料
　　7 3 3鋰離子電池的負(fù)極材料
　7 4燃料電池材料應(yīng)用基礎(chǔ)
　　7 4 1氫氣利用
　　7 4 2燃料電池技術(shù)的發(fā)展、材料技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用
　7 5太陽(yáng)能電池材料基礎(chǔ)與應(yīng)用
　　7 5 1概述
　　7 5 2光伏效應(yīng)與太陽(yáng)能電池
　　7 5 3太陽(yáng)能電池材料基礎(chǔ)
　　7 5 4太陽(yáng)能電池材料范例
　7 6其他新能源材料
　　7 6 1核能關(guān)鍵材料與應(yīng)用
　　7 6 2鎳氫電池材料基礎(chǔ)與應(yīng)用
　　7 6 3生物質(zhì)能材料基礎(chǔ)與應(yīng)用
　　7 6 4風(fēng)能與其材料基礎(chǔ)
　　7 6 5地?zé)崮?br />　思考題
　參考文獻(xiàn)
第8章　其他新能源
　8 1地?zé)崮?br />　　8 1 1地?zé)豳Y源及其特點(diǎn)
　　8 1 2地?zé)岬臒崂?br />　　8 1 3地?zé)岚l(fā)電
　8 2海洋能
　　8 2 1潮汐能及其開發(fā)利用
　　8 2 2波浪能及其開發(fā)利用
　　8 2 3海流能及其開發(fā)利用
　　8 2 4海洋溫差能及其開發(fā)利用
　　8 2 5海洋鹽度差能及其開發(fā)利用
　8 3可燃冰
　　8 3 1可燃冰資源及其特點(diǎn)
　　8 3 2國(guó)際上可燃冰的勘探和開發(fā)動(dòng)態(tài)
　　8 3 3我國(guó)的相關(guān)活動(dòng)和資源量估計(jì)
　　8 3 4可燃冰的開采技術(shù)現(xiàn)狀
　思考題
　參考文獻(xiàn)
第9章　新能源發(fā)展政策
　9 1新能源的發(fā)展障礙
　　9 1 1成本障礙
　　9 1 2技術(shù)障礙
　　9 1 3產(chǎn)業(yè)障礙
　　9 1 4融資障礙
　　9 1 5政策障礙
　　9 1 6體制障礙
　9 2國(guó)外促進(jìn)新能源發(fā)展的政策措施
　　9 2 1國(guó)外新能源技術(shù)發(fā)展的政策經(jīng)驗(yàn)
　　9 2 2國(guó)外的主要政策工具
　9 3我國(guó)《可再生能源法》及新能源政策
　　9 3 1《可再生能源法》的主要原則和內(nèi)容
　　9 3 2與《可再生能源法》配套的政策措施
　思考題
　參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：   插圖：   第二個(gè)重要方向就是太陽(yáng)能熱發(fā)電。如何對(duì)目前幾類熱發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，降低發(fā)電成本是實(shí)現(xiàn)熱發(fā)電應(yīng)用的關(guān)鍵。 （2）太陽(yáng)能光伏技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 在太陽(yáng)電池技術(shù)的研究方面，降低成本是目前和將來相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間的首要任務(wù)。世界主要太陽(yáng)電池生產(chǎn)國(guó)都在努力，在晶體硅太陽(yáng)電池技術(shù)方面進(jìn)行一系列的研究。 ①圍繞提高晶體硅，特別是單晶硅電池的轉(zhuǎn)換效率，繼續(xù)開發(fā)新技術(shù)。限制單晶硅太陽(yáng)電池轉(zhuǎn)換效率的主要技術(shù)障礙有：電池表面柵線遮光影響；表面光反射損失；光傳導(dǎo)損失；內(nèi)部復(fù)合損失；表面復(fù)合損失。針對(duì)這些問題，近年來開發(fā)了許多新技術(shù)，主要有：?jiǎn)坞p層減反射膜；激光刻槽埋藏柵線技術(shù)；絨面技術(shù)；背點(diǎn)接觸電極克服表面柵線遮光問題；高效背反射器技術(shù)；光吸收技術(shù)。如澳大利亞新南威爾士大學(xué)采用刻槽技術(shù)及特殊的鈍化技術(shù)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)單晶硅電池轉(zhuǎn)換效率達(dá)到24.7％。 ②降低晶體硅材料用量。晶體硅電池材料占到總生產(chǎn)成本的大約40％。從兩方面著手降低晶體硅材料的用量：電池薄膜化，德國(guó)將單晶硅電池切割到40μm厚，其轉(zhuǎn)換效率可高達(dá)20％；由于切割帶來的晶體硅材料損耗占50％，因此人們開發(fā)各種切割技術(shù)以降低材料損耗。 ③優(yōu)化電池組件的設(shè)計(jì)，提高電池組件的效率。利用轉(zhuǎn)化效率較低的單電池，組裝出電池組件效率較高的電池模塊。 ④使電池組件的使用壽命能達(dá)到30年。 ⑤其他技術(shù)進(jìn)步。包括降低電能儲(chǔ)存設(shè)備成本、簡(jiǎn)化和標(biāo)準(zhǔn)化電池系統(tǒng)的安裝等。 太陽(yáng)能電池實(shí)現(xiàn)薄膜化，是當(dāng)前國(guó)際上研發(fā)的主要方向之一。如采用直接從硅熔體中拉出厚度在100μm的晶體硅帶。人們也在研究利用液相或氣相沉積，如化學(xué)氣相沉積的方法制備晶體硅薄膜作為太陽(yáng)電池材料。這時(shí)可以采用成本較低的冶金硅或者其他廉價(jià)基體材料，如玻璃、石墨和陶瓷等。在廉價(jià)襯底上采用低溫制備技術(shù)沉積半導(dǎo)體薄膜的光伏器件，材料與器件制備可同時(shí)完成，工藝技術(shù)簡(jiǎn)單，便于大面積連續(xù)化生產(chǎn)；制備能耗低，可以縮短回收期。在不用晶體硅作為基底材料的襯底上氣相沉積得到的多晶硅轉(zhuǎn)換效率也達(dá)到12％以上。 除了晶體硅薄膜電池以外，其他薄膜電池材料的研究也在取得進(jìn)展。目前已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化和正在實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的有非晶硅薄膜和多晶化合物半導(dǎo)體薄膜電池（碲化鎘、硒銦銅）。非晶硅薄膜主要采用化學(xué)氣相沉積制備。在提高單純非晶硅太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)化效率的研究進(jìn)展不大，目前的技術(shù)水平是低于8％。因此人們研究利用疊層技術(shù)以提高非晶硅電池效率，如aSi／a—GeSi／a—SiGe疊層電池實(shí)驗(yàn)室最高效率達(dá)到15.6％。非晶硅／多晶硅疊層電池（HIT）也是一種效率很高的疊層電池。Sanyo開發(fā)出效率達(dá)20.7％的a—Si／c—Si電池。CIGS電池研究方面人們?cè)噲D利用其他材料如稀土元素替代資源稀少的In。在CdTe化合物半導(dǎo)體薄膜電池研究方面，雖然CdTe穩(wěn)定、無害，但Cd和Te分別是有毒的，人們正試圖研究部分替代材料。其他化合物半導(dǎo)體材料的研究也取得了令人矚目的成就。據(jù)報(bào)道，美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室和光譜試驗(yàn)室在鍺襯底上生長(zhǎng)出GaInP／GaAs／Ge三節(jié)電池涂層，結(jié)合金屬連接和抗反射涂層，通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)1.5AM太陽(yáng)光譜聚光，獲得47倍太陽(yáng)光強(qiáng)度，從而得到創(chuàng)紀(jì)錄的32.3％的光電轉(zhuǎn)換效率。據(jù)估計(jì)，薄膜電池的生產(chǎn)成本可以隨其生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大而降低，一旦技術(shù)上有重大突破，其成本可以降到1美元／W0以下。上述關(guān)于薄膜電池的技術(shù)研究還沒有完全列出所有主要研究現(xiàn)狀和趨勢(shì)。

編輯推薦

《新能源概論(第2版)》適合于高等院校與新能源領(lǐng)域相關(guān)的研究生、大學(xué)本科高年級(jí)學(xué)生作為新能源概論方面的教材或參考書，也適合于相關(guān)的科研與管理工作者參考。

圖書封面

評(píng)論、評(píng)分、閱讀與下載

---

    新能源概論 PDF格式下載

---