新能源与可再生能源工程

　　本书以新能源与可再生能源为主线，就典型新能源与可再生能源的基本理论、过程原理和应用实践等进行了分门别类的详细阐述。本书注重基础理论与工程实践相结合，涵盖了典型新能源与可再生能源领域的主要内容，包括风能、太阳能、生物质能、氢能、地热能与海洋能及天然气水合物、新型核能，以及我国新能源与可再生能源的发展规划与行动方案等，集成了新能源与可再生能源利用方面的最新理论、工艺、方法、技术和进展等。本书具有较强的专业性、针对性和适用性，可作为普通高等学校能源动力类新能源科学与工程、能源与动力工程、能源与环境系统工程、储能科学与工程、能源服务工程等专业本科生教材以及动力工程与工程热物理学科及相关学科研究生教材使用，也可供能源、动力、化工、环保及材料等领域科研人员、工程技术人员和管理人员参考使用。

　　赵兵涛，上海理工大学能源与动力工程学院教授，毕业于东华大学环境工程专业，主要从事能源与环境工程、新能源科学与工程等方向的研究。中国化工学会过滤与分离专业委员会委员、中国环境科学学会会员，美国化学工程师学会（AIChE）会员。发表学术论文100余篇，其中SCI检索国际期刊50余篇，主编教材1部、参编著作1部，主持国家自然科学青年基金1项、上海市自然科学基金2项，获得上海市自然科学三等奖1项（1/3）。

第1章绪论1
1.1新能源与可再生能源的内涵与表征1
1.1.1内涵特征与分类1
1.1.2计量表征方法2
1.2我国能源及新能源与可再生能源发展现状与趋势3
1.2.1我国能源的总体现状3
1.2.2新能源与可再生能源的发展现状3
1.2.3新能源与可再生能源的发展特点和趋势5
1.3发展新能源与可再生能源的必要性及意义6
思考题7
参考文献8
第2章风能9
2.1风能概述9
2.1.1风能参数及其表征9
2.1.2风能特点14
2.1.3我国风能资源分布及风能区划15
2.2风能发电基本原理18
2.2.1升力和阻力18
2.2.2风力机性能影响因素20
2.2.3风轮功率及系统效率22
2.3风电系统构成23
2.4风电运行方式26
2.5风电机组设计26
2.5.1风力机主要技术参数26
2.5.2风力机主要参数设计方法27
2.5.3风力机关键部件设计要求30
思考题34
参考文献34
第3章太阳能36
3.1太阳能基本特性36
3.1.1太阳能概述36
3.1.2太阳能主要物理参数37
3.1.3我国太阳能资源分布40
3.2太阳能光热利用41
3.2.1太阳能集热器41
3.2.2太阳能热水系统45
3.2.3太阳能热动力发电55
3.3太阳能光电利用57
3.3.1光伏效应基本原理57
3.3.2太阳能电池参数58
3.3.3太阳能电池材料及其技术经济性能65
3.3.4光伏发电系统构成70
3.3.5太阳能光伏发电系统设计71
思考题74
参考文献75
第4章生物质能77
4.1生物质能概述77
4.1.1生物质能的概念与特征77
4.1.2生物质能的分类79
4.1.3生物质的化学组成82
4.2生物质固体成型燃料82
4.3生物质热化学转化——燃烧84
4.3.1生物质燃烧基础84
4.3.2生物质燃烧计算89
4.3.3生物质燃烧技术与工艺93
4.3.4生物质流化床锅炉系统构成与设计95
4.4生物质热化学转化——气化101
4.4.1气化过程原理101
4.4.2气化技术指标102
4.4.3气化特性104
4.4.4气化影响因素105
4.4.5气化技术工艺与设备107
4.4.6生物质循环流化床气化炉设计原则108
4.4.7生物质气化发电系统112
4.5生物质热化学转化——热解与液化113
4.5.1生物质热解113
4.5.2生物质液化115
4.6生物质化学转化119
4.6.1生物柴油119
4.6.2生物乙醇121
4.7生物质生物化学转化——生物沼气123
4.7.1生物沼气发酵过程原理124
4.7.2生物沼气发酵主要影响因素125
4.7.3生物沼气发酵技术工艺及设备126
4.7.4生物沼气池的设计130
思考题133
参考文献134
第5章氢能及燃料电池136
5.1氢能概述136
5.2氢能制取137
5.2.1煤气化制氢138
5.2.2天然气制氢140
5.2.3可再生能源电解水制氢142
5.3氢能储运146
5.3.1氢的储存146
5.3.2氢能运输149
5.4燃料电池149
5.4.1燃料电池过程原理150
5.4.2燃料电池理论效率150
5.4.3燃料电池类型及技术性能152
5.5氢燃料电池汽车153
5.5.1结构与原理153
5.5.2主要参数设计155
思考题159
参考文献159
第6章地热能、海洋能及天然气水合物160
6.1地热能160
6.1.1我国地热能分布、利用与分类160
6.1.2地热发电方式162
6.1.3地热发电系统热性能参数确定162
6.2海洋能167
6.2.1海洋能概述167
6.2.2潮汐能167
6.2.3潮流能169
6.2.4波浪能、温差能、盐差能和海流能171
6.3天然气水合物173
6.3.1物理化学性质173
6.3.2形成条件174
6.3.3储量与分布174
6.3.4开采技术与环境效应175
思考题177
参考文献177
第7章新型核能178
7.1核能原理及其分类178
7.2核裂变能178
7.2.1核裂变过程原理178
7.2.2核电系统构成与运行179
7.2.3商用核电与第四代核反应堆182
7.2.4核反应堆堆芯初步热工设计187
7.3核聚变能193
7.3.1核聚变过程原理193
7.3.2受控核聚变实现途径194
7.3.3“国际热核聚变实验堆计划”与我国“东方超环”196
思考题196
参考文献197
第8章我国新能源与可再生能源的发展规划与行动方案198
8.1法律基础198
8.2新时代推进中国能源革命的主要政策和重大举措203
8.3能源发展宏观远景与革命战略205
8.3.1十四五规划和二〇三五年远景目标建议205
8.3.2能源生产和消费革命战略（2016—2030）206
8.4新能源与可再生能源发展规划207
8.4.1可再生能源中长期发展规划207
8.4.2可再生能源发展“十四五”规划208
8.5应对气候变化政策与碳达峰行动方案209
8.5.1中国应对气候变化的政策与行动209
8.5.22030年前碳达峰行动方案209
思考题211
参考文献211