新能源與分佈式發電技術（第3版）

第1章　能源概述 1
1.1　能源利用的歷史 1
1.1.1　天然能源的原始利用 2
1.1.2　煤炭 2
1.1.3　石油 2
1.1.4　電力 2
1.1.5　核能和可再生能源 3
1.2　能源概述 3
1.2.1　資源與能源的概念 3
1.2.2　能源的分類 4
1.2.3　能源的品質 6
1.3　能源與環境問題 7
1.3.1　常規能源的環境影響 7
1.3.2　世界能源與環境問題 11
1.4　新能源發展戰略 12
1.4.1　歐美的新能源發展政策與
規劃 12
1.4.2　中國的新能源發展政策與
規劃 13
習題 13

第2章　太陽能及其利用 15
2.1　太陽能利用的歷史 17
2.2　太陽能資源及其分佈 18
2.2.1　太陽能概述 18
2.2.2　世界太陽能資源分佈 19
2.2.3　中國太陽能資源分佈 20
2.2.4　太陽能資源的特點 22
2.3　太陽能的利用方式 22
2.3.1　太陽能熱利用 23
2.3.2　太陽能發電 23
2.3.3　光化學轉換 24
2.4　太陽能直接熱利用 25
2.4.1　集熱器的類型 25
2.4.2　太陽能熱水器和太陽灶 27
2.4.3　太陽能空調 28
2.4.4　太陽池 31
2.5　太陽能熱發電 32
2.5.1　太陽能熱發電系統的構成 32
2.5.2　太陽能熱發電系統的
基本類型 33
2.6　太陽能光伏發電 39
2.6.1　光伏效應與光伏材料 39
2.6.2　光伏電池 40
2.6.3　光伏發電系統 42
2.6.4　光伏發電的特點 45
2.7　光伏發電的發展 46
2.7.1　光伏發電技術的發展歷史 46
2.7.2　光伏發電產業的發展狀況 48
2.7.3　中國光伏發電行業的
發展狀況 50
習題 53

第3章　風能與風力發電 55
3.1　風能利用的歷史 57
3.1.1　世界風能利用歷史 57
3.1.2　中國風能利用歷史 58
3.2　風和風資源 59
3.2.1　風的形成 59
3.2.2　風的描述 60
3.2.3　世界風能資源 62
3.2.4　中國風能資源 63
3.3　風力機的種類 65
3.3.1　水準軸風力機 65
3.3.2　垂直軸風力機 68
3.3.3　新型風力機 71
3.4　水準軸風力機的結構和原理 72
3.4.1　水準軸風力機的基本結構 72
3.4.2　水準軸風力機的原理 74
3.4.3　風力機的功率調節方式 78
3.5　風力發電機組 79
3.5.1　風力發電機組及其構成 79
3.5.2　風力發電機 80
3.5.3　傳動和控制機構 82
3.5.4　塔架和機艙 83
3.6　風電場 83
3.6.1　風電場的概念 83
3.6.2　海上風電 85
3.6.3　小風電應用 87
3.7　風力發電的發展 89
3.7.1　世界風電的發展狀況 89
3.7.2　中國風電的發展狀況 92
習題 95

第4章　潮汐能與潮汐發電 96
4.1　人類對潮汐的認識和利用 97
4.1.1　人類對潮汐的認識 97
4.1.2　人類對潮汐的早期利用 99
4.2　潮汐能資源 99
4.2.1　潮汐的描述和分類 99
4.2.2　潮汐能資源及其分佈 100
4.3　潮汐發電原理和電站構成 105
4.3.1　潮汐發電的原理 105
4.3.2　潮汐電站的結構 107
4.4　潮汐電站的類型 109
4.4.1　單庫單向潮汐電站 109
4.4.2　單庫雙向潮汐電站 110
4.4.3　雙庫連續發電潮汐電站 110
4.5　潮汐發電的特點 111
4.5.1　潮汐發電的優點 111
4.5.2　潮汐發電的不足 112
4.6　潮汐發電的發展 113
4.6.1　世界潮汐發電的發展 113
4.6.2　中國潮汐發電的發展 115
習題 116

第5章　海洋能多種發電技術 118
5.1　海洋的概念 120
5.2　海洋能資源 121
5.2.1　世界海洋能資源 121
5.2.2　中國海洋能資源 121
5.2.3　海洋能的特點 122
5.3　波浪發電 123
5.3.1　波浪的成因和類型 123
5.3.2　波浪能資源的分佈和特點 125
5.3.3　波浪發電裝置的基本構成 127
5.3.4　波浪能的轉換方式 128
5.3.5　波浪能裝置的安裝模式 130
5.3.6　典型的波浪能發電裝置 131
5.3.7　代表性波浪能發電項目 136
5.3.8　波浪發電的發展 141
5.4　海流發電 141
5.4.1　海流和海流能 141
5.4.2　海流發電的原理 143
5.5　溫差發電 145
5.5.1　海水的溫差和溫差能 145
5.5.2　溫差發電的原理 146
5.5.3　溫差發電的發展 148
5.6　鹽差發電 151
5.6.1　海洋的鹽差和鹽差能 151
5.6.2　滲透和滲透壓 152
5.6.3　鹽差能發電的方法 153
5.6.4　鹽差發電的發展狀況 157
習題 158

第6章　地熱能及其利用 159
6.1　地熱資源的形成 161
6.1.1　地球的構造和熱量來源 161
6.1.2　地熱資源的概念 162
6.2　地熱資源的類型 163
6.2.1　地熱資源的存在形態 163
6.2.2　地熱田 165
6.3　地熱能資源及其分佈 166
6.3.1　地熱能的蘊藏量 166
6.3.2　世界地熱資源分佈 167
6.3.3　中國的地熱資源 169
6.4　地熱能利用的發展 171
6.4.1　世界地熱能直接利用 171
6.4.2　中國地熱能直接利用 172
6.4.3　世界地熱發電的發展 173
6.4.4　中國地熱發電的發展 176
6.5　地熱能的一般利用 178
6.5.1　地熱能的利用方式 178
6.5.2　地熱用於供暖 179
6.5.3　地熱用於農業和養殖業 180
6.5.4　地熱用於溫泉洗浴和醫療 180
6.6　地熱發電 181
6.6.1　地熱發電的原理 181
6.6.2　蒸氣型地熱發電系統 182
6.6.3　熱水型地熱發電系統 183
6.6.4　聯合迴圈地熱發電系統 185
6.6.5　幹熱岩地熱發電系統 186
習題 187

第7章　生物質能及其利用 188
7.1　生物質和生物質能 190
7.1.1　生物質的概念 190
7.1.2　生物質的來源 191
7.1.3　生物質能及其特點 193
7.1.4　中國的生物質資源 194
7.2　生物質能利用概述 196
7.2.1　生物質能利用的歷史 196
7.2.2　生物質能利用的形式 197
7.3　生物質燃料 197
7.3.1　固體生物質燃料 197
7.3.2　氣體生物質燃料 200
7.3.3　液體生物質燃料 202
7.4　生物質能發電簡介 204
7.4.1　生物質能發電的基本原理 204
7.4.2　生物質能發電的特點 205
7.4.3　生物質能發電的發展狀況 206
7.5　生物質能發電技術 209
7.5.1　直接燃燒發電 209
7.5.2　沼氣發電 210
7.5.3　垃圾發電 212
7.5.4　生物質燃氣發電 213
7.6　典型的能源植物 214
7.6.1　薪炭樹種 214
7.6.2　石油樹 215
7.6.3　巨藻 217
習題 218

第8章　氫能和燃料電池 220
8.1　氫和氫能概述 222
8.1.1　氫和氫能簡介 222
8.1.2　氫能及其利用方式 222
8.1.3　氫能的應用歷史和現狀 223
8.2　氫的制取 226
8.2.1　化石燃料制氫 226
8.2.2　水分解制氫 227
8.2.3　生物制氫 228
8.2.4　太陽能制氫 229
8.2.5　制氫方式總結 229
8.3　氫的儲存 230
8.3.1　對儲氫系統的要求 230
8.3.2　氫氣的儲存 230
8.3.3　液氫儲存 231
8.3.4　固體金屬氫化物儲存 231
8.3.5　研究中的新儲氫方法 232
8.4　燃料電池概述 232
8.4.1　燃料電池的發展歷史 232
8.4.2　燃料電池的基本原理 234
8.4.3　燃料電池系統的構成 235
8.4.4　燃料電池發電的特點 236
8.4.5　制約燃料電池行業發展的
因素 237
8.5　燃料電池的類型 238
8.5.1　鹼性燃料電池 238
8.5.2　磷酸型燃料電池 238
8.5.3　熔融碳酸鹽型燃料電池 239
8.5.4　固體氧化物型燃料電池 240
8.5.5　質子交換膜型燃料電池 240
8.5.6　直接甲醇型燃料電池 241
8.6　燃料電池的應用領域 241
8.6.1　發電站 241
8.6.2　交通工具的動力 242
8.6.3　儀器和通信設備電源 242
8.6.4　軍事上的應用 243
習題 243

第9章　互補發電與綜合利用 245
9.1　互補發電的概念和特點 247
9.1.1　互補發電的概念 247
9.1.2　互補發電的特點 247
9.2　風能-太陽能互補發電 248
9.2.1　風-光互補發電的基礎 248
9.2.2　風-光互補發電系統的
結構和配置 248
9.2.3　風-光互補發電系統的
應用 250
9.3　其他互補發電系統 251
9.3.1　風能-水能互補發電 251
9.3.2　風電或光伏-柴油機
互補應用 252
9.3.3　微型燃氣輪機-燃料
電池互補發電 254
9.4　能源的綜合開發利用 254
9.4.1　冷熱電聯產 254
9.4.2　太陽能房 256
9.4.3　綜合型潮汐電站 257
9.4.4　地熱能的綜合利用 258
9.4.5　海洋溫差發電的綜合開發 258
習題 259

第10章　分散式發電技術 261
10.1　分散式發電的概念 263
10.1.1　分散式發電簡介 263
10.1.2　分散式發電的特點 263
10.1.3　分散式發電的適用場合 265
10.2　分散式電源 265
10.2.1　新能源分散式電源 265
10.2.2　微型燃氣輪機 267
10.3　分散式供電系統和微電網 267
10.3.1　分散式供電系統 267
10.3.2　微電網 269
10.3.3　微電網的運行控制 271
10.4　分散式發電系統的儲能裝置 272
10.4.1　常用的儲能技術 272
10.4.2　儲能裝置在分散式
系統中的作用 276
10.5　分散式發電的發展應用 277
10.5.1　發展分散式發電的
意義和存在的問題 277
10.5.2　國外分散式發電的
發展狀況 278
10.5.3　中國分散式發電的
發展狀況 279
習題 281

附錄 283
附錄A　能源的計量 283
附錄B　數量級 284
附錄C　常規能源發電技術 284
C1　火力發電 284
C2　水力發電 287
C3　核電 287
附錄D　國外著名新能源研究機構 289
附錄E　推薦網站 289
附錄F　光伏發電組件參數與能耗 290
附錄G　風力機規格與參數 291
參考文獻 294

朱永強

博士，副教授，碩士生導師。1994年保送入清華大學電機系，先後獲得清華大學電氣工程學科的工學學士、碩士和博士學位。自2005年7月任職于華北電力大學電氣與電子工程學院。已出版大學教材、編著、譯著十餘部，包括《新能源與分散式發電技術》《分散式電源接入電網的電能品質》《風電場電氣系統》《風電場電氣工程》《風電場無功補償與電壓控制》《電力專業英語閱讀與翻譯》《太陽能利用技術及工程應用》《智慧電網的控制和優化方法》等，其中一部入選北京高等教育精品教材，兩部列入“十二五”國家重點圖書出版規劃專案。