了得網工業技術_新能源利用與開發(段春艷)

內容簡介

本教材按照知識內容分為能源與需求、太陽能開發與利用技術、生物質能開發與利用技術、風能開發與利用技術、氫能開發與利用技術、燃料電池開發與利用技術、新型核能開發與利用技術、其他新能源開發與利用技術8章，每章按照內容劃分了知識目標、知識描述與可練習項目三個部分，給出了部分實驗項目，可以根據實際情況選取適當的項目練習，為培養具有一定創新和工藝技術改進能力的高端技術技能型人纔奠定基礎。
本教材可作為高職高專光伏、風電等新能源相關專業的導論性教材，也可供新能源類產業方面的技術人員學習和參考。

作者簡介

段春艷，佛山職業技術學院，教研室主任，副教授，工學博士，中山大學太陽能繫統研究所出站博士後。佛山職業技術學院光伏應用技術專業帶頭人、光伏技術教研室主任、光伏技術創新團隊負責人，廣東省高職教育實訓基地-光伏應用技術實訓基地負責人。現為廣東省機電教學指導委員會委員，中國太陽能校企合作聯盟高級指導講師、教材顧問，佛山市新能源標準工作組成員，廣東省第八批千百十人纔培養對像。
主要從事多晶硅薄膜、納米陣列陷光結構的制備以及高效晶體硅太陽電池研究。在國內外學術期刊及學術會議發表論文20餘篇，其中SCI/EI/ISTP收錄15篇。參與中央財政支持高等職業學校專業建設項目、2011年廣東省節能專項資金建設項目、*預研項目、光電材料與技術國家重點實驗室項目、前沿技術研究類項目、973項目子課題以及國家總裝備部“十五”預研項目等的研究。
多次訓練指導學生參加職業技能大賽，獲得了1項省二等獎、1項省三等獎，1項市級金獎。教學工作之餘，獲電磁計量檢定工高級職業資格證書。

第1章能源與需求1
1.1能源及分類1
1.1.1能源的概念1
1.1.2能源的分類2
1.1.3能源的利用3
1.1.4能源與環境6
1.1.5能源的可開采年數7
1.2新能源及應用8
1.2.1新能源的定義8
1.2.2新能源在能源供應中的作用9
1.2.3新能源的發展現狀10
1.2.4新能源的未來12
1.3新能源發展政策13
1.3.1新能源發展的影響因素13第1章能源與需求1
1.1能源及分類1
1.1.1能源的概念1
1.1.2能源的分類2
1.1.3能源的利用3
1.1.4能源與環境6
1.1.5能源的可開采年數7
1.2新能源及應用8
1.2.1新能源的定義8
1.2.2新能源在能源供應中的作用9
1.2.3新能源的發展現狀10
1.2.4新能源的未來12
1.3新能源發展政策13
1.3.1新能源發展的影響因素13
1.3.2國外新能源政策及措施14
1.3.3我國新能源發展政策與措施15
參考文獻16

第2章太陽能開發與利用技術17
2.1太陽能資源與太陽輻射17
2.1.1太陽能資源17
2.1.2太陽輻射18
2.1.3太陽光譜20
2.1.4太陽資源的分布20
2.1.5太陽能的利用21
2.2太陽能熱利用22
2.2.1太陽能熱利用基本原理22
2.2.2平板型太陽能集熱器23
2.2.3真空管式太陽能集熱器25
2.2.4太陽能熱利用繫統28
2.3太陽能光伏電池32
2.3.1太陽能光伏發電原理32
2.3.2太陽電池的種類33
2.3.3太陽電池的特性39
2.4光伏組件40
2.4.1光伏組件的定義40
2.4.2光伏組件的類型與結構41
2.5太陽能光伏繫統及應用42
2.5.1太陽能光伏繫統的種類及用途43
2.5.2太陽能光伏繫統的基本構成45
2.5.3太陽能光伏繫統的設計與運維46
2.5.4太陽能光伏應用產品47
參考文獻48

第3章生物質能開發與利用技術49
3.1生物質能資源49
3.1.1生物質能的定義49
3.1.2生物質的組成與結構50
3.1.3生物質能轉化及利用51
3.2生物質能燃燒52
3.2.1生物質燃燒定義52
3.2.2生物質燃燒原理52
3.2.3生物質燃燒技術53
3.2.4生物質直接燃燒發電55
3.3生物質氣化56
3.3.1生物質氣化定義及原理56
3.3.2生物質氣化工藝57
3.3.3生物質氣化發電技術57
3.4生物質熱解59
3.4.1生物質熱解定義59
3.4.2生物質熱解的原理60
3.4.3生物質熱解工藝60
3.4.4生物質熱解反應器61
3.4.5生物質熱解的產物63
3.5生物質直接液化64
3.5.1生物質直接液化定義64
3.5.2生物質直接液化工藝64
3.5.3生物質直接液化的產物64
3.6生物燃料乙醇66
3.6.1生物燃料乙醇定義66
3.6.2生物燃料乙醇的制備66
3.6.3生物燃料乙醇的應用67
3.7生物柴油69
3.7.1生物柴油定義69
3.7.2生物柴油的制備技術69
3.7.3生物柴油制備的工藝流程72
3.7.4生物柴油的應用72
3.8沼氣技術73
3.8.1沼氣的成分和性質73
3.8.2沼氣發酵原理74
3.8.3沼氣池的類型75
3.8.4沼氣產生過程及利用76
參考文獻77

第4章風能開發與利用技術78
4.1風能資源78
4.1.1風的形成與特性78
4.1.2風能資源的表征79
4.1.3中國的風能資源82
4.1.4風能資源的開發利用83
4.2風力發電繫統結構85
4.2.1風力發電繫統原理86
4.2.2風力發電機組的類型86
4.2.3繫統組成88
4.3風力發電繫統運行方式93
4.3.1獨立運行94
4.3.2並網運行94
4.3.3集群式風力發電站95
4.3.4風力多能源發電繫統95
4.4風力發電場95
4.4.1風電場的電氣繫統95
4.4.2風電場的分類96
參考文獻97

第5章氫能開發與利用技術98
5.1氫能概述98
5.1.1氫能定義98
5.1.2氫能利用形式98
5.2氫的制取99
5.2.1化石燃料制氫99
5.2.2水電解制氫103
5.2.3生物質制氫104
5.2.4太陽能制氫104
5.2.5氫分離與提純105
5.3氫的儲存106
5.3.1氫的存儲方式107
5.3.2氫的加注108
5.4氫能安全109
5.4.1氫的固有危險特性109
5.4.2氫的安全處理和防護109
參考文獻110

第6章燃料電池開發與利用技術111
6.1燃料電池基礎111
6.1.1燃料電池原理及特點111
6.1.2燃料電池的結構與分類112
6.1.3燃料電池的基本工作過程113
6.1.4燃料電池繫統114
6.2各類燃料電池技術116
6.2.1堿性燃料電池117
6.2.2磷酸型燃料電池117
6.2.3質子交換膜燃料電池118
6.2.4熔融碳酸鹽燃料電池119
6.2.5固體氧化物燃料電池120
6.2.6其他類型燃料電池121
參考文獻122

第7章新型核能開發與利用技術123
7.1核能基礎123
7.1.1核能的概念123
7.1.2核能釋放形式123
7.1.3核能的發展現狀125
7.2核能發電技術127
7.2.1商用核電站技術127
7.2.2核裂變發電技術130
7.2.3核聚變技術133
7.3核能政策135
7.3.1核能的法律框架136
7.3.2核洩漏事件造成核能政策的變化136
參考文獻137

第8章其他新能源開發與利用技術138
8.1地熱能138
8.1.1地熱能的概念138
8.1.2地熱能的利用形式138
8.1.3地熱能發電140
8.1.4地熱發電技術難題144
8.2海洋能144
8.2.1海洋能概念144
8.2.2海洋能利用分類145
8.2.3海洋能發電146
8.3可燃冰147
8.3.1可燃冰概念及組成結構147
8.3.2可燃冰開采方法147

參考文獻148

前言

隨著煤炭、石油等不可再生能源可開采量的減少，關繫國計民生的能源短缺問題日益突出，而且傳統能源所帶來的環境污染問題也急需解決，發展清潔可再生能源是中國走可持續發展之路的必然選擇，新能源勢必將在未來中國經濟發展中起到舉足輕重的作用。
新能源產業包括太陽能、風能、生物質能、氫能、海洋能等，世界各國投入了大量的人力財力開展相關研究。目前產業化的有太陽能、風能、部分生物質能，其餘的尚處於示範點的階段。由於新能源產業的快速發展，訓練有素的產業技術工人和從事新能源技術的專業技術人纔大量短缺。職業教育與行業發展緊密相關，大規模培養造就高級技術技能型人纔，對於貫徹人纔強國戰略、提升自主創新能力和產業競爭力、促進產業轉型升級以及促進就業，都具有重要意義。
本教材是新能源類相關專業的導論性教材，對高職高專光伏、風電等新能源相關專業學生的學習會有較大的幫助，在完善知識體繫的基礎上，增加了相關的實驗項目，促進學生對新能源類技術的了解和興趣，具有較強的教學實施性。本教材也可供新能源類產業方面的技術人員學習和參考。隨著煤炭、石油等不可再生能源可開采量的減少，關繫國計民生的能源短缺問題日益突出，而且傳統能源所帶來的環境污染問題也急需解決，發展清潔可再生能源是中國走可持續發展之路的必然選擇，新能源勢必將在未來中國經濟發展中起到舉足輕重的作用。
新能源產業包括太陽能、風能、生物質能、氫能、海洋能等，世界各國投入了大量的人力財力開展相關研究。目前產業化的有太陽能、風能、部分生物質能，其餘的尚處於示範點的階段。由於新能源產業的快速發展，訓練有素的產業技術工人和從事新能源技術的專業技術人纔大量短缺。職業教育與行業發展緊密相關，大規模培養造就高級技術技能型人纔，對於貫徹人纔強國戰略、提升自主創新能力和產業競爭力、促進產業轉型升級以及促進就業，都具有重要意義。
本教材是新能源類相關專業的導論性教材，對高職高專光伏、風電等新能源相關專業學生的學習會有較大的幫助，在完善知識體繫的基礎上，增加了相關的實驗項目，促進學生對新能源類技術的了解和興趣，具有較強的教學實施性。本教材也可供新能源類產業方面的技術人員學習和參考。
本教材按照知識內容劃分為能源與需求、太陽能開發與利用技術、生物質能開發與利用技術、風能開發與利用技術、氫能開發與利用技術、燃料電池開發與利用技術、新型核能開發與利用技術、其他新能源開發與利用技術8章。每個章節按照內容劃分了知識目標、知識描述與可練習項目三個部分，讓學生能夠根據知識目標全面進行學習。同時給出了部分實驗項目，使學生可以根據實際情況選取適當的項目練習，提高理論知識水平與實踐技能，為培養具有一定創新和工藝技術改進能力的高端技術技能型人纔奠定基礎。
本教材由段春艷、班群、皮琳琳任主編，何金偉、馮源任副主編。段春艷編寫第1章至第3章，班群編寫第5、6章，皮琳琳編寫第4、8章，馮源編寫第7章。教材整體資料的校準、修訂和補充主要由段春艷完成。何金偉負責教材的電子配套教學資源建設。參加本書編寫的還有章大鈞、胡昌吉、屈柏耿和譚建斌。本書在編寫過程中得到了中山大學太陽能繫統研究所、順德中山大學太陽能研究院等單位的大力支持與幫助，在此表示衷心的感謝！
由於編者水平有限，書中不足之處在所難免，懇請讀者批評指正，提出寶貴意見，以便重印和修訂時及時改正。

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