本教材根据编写组人员长期的教学经验和研究成果，结合世界上可再生能源的研究发展前沿，系统地阐述了可再生能源技术的原理、工艺、设备及其应用。本教材注重理论与实践相结合，主要包括可再生能源的含义与能源分类和可再生能源的利用状况，太阳辐射及太阳能光伏发电系统，太阳能热水器及太阳能热储存，太阳房、太阳能干燥及太阳能温室，生物质的直接燃烧与压缩成型技术，生物质热裂解技术，生物质气化技术，沼气技术，燃料乙醇的生产技术，生物质制氢及生物柴油技术，风能工程，水能、地热能及海洋能技术，以期能对我国可再生能源的教学、科研与开发产生有益的影响。
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前言
第一章 绪论 1
第一节 可再生能源的含义与能源分类 1
一、可再生能源的含义 1
二、能源分类 1
第二节 可再生能源的利用状况 4
一、太阳能的利用状况 4
二、生物质能转换技术的类型及利用状况 5
三、风能的利用状况 13
四、水能、地热能及海洋能的利用状况 15
五、开发可再生能源的意义 16
第二章 太阳辐射及太阳能光伏发电系统 18
第一节 太阳与地球的空间关系 18
一、地理位置坐标 18
二、天球坐标系与太阳的位置 18
三、地球的运动 20
四、太阳位置的角度计算 21
五、斜面上的太阳照射时间 23
第二节 太阳辐射 25
一、太阳常数 25
二、大气质量 26
三、太阳辐射在大气中的衰减 26
四、到达地面上的太阳辐射强度 27
第三节 太阳辐射的测量 29
一、辐射的测量方法 30
二、太阳辐射测量的仪表 31
三、太阳辐射数据的几种用法 33
四、从太阳总辐射估算直射辐射和散射辐射 33
五、斜面上的太阳辐射估算公式 35
第四节 太阳能光伏发电系统 36
一、太阳能电池的基本原理 36
二、太阳能电池的分类 39
三、太阳能光伏发电系统的构成 41
第三章 太阳能热水器及太阳能热储存 42
第一节 太阳能集热器的分类 42
一、按传热工质的类型分类 42
二、按进入采光口的太阳辐射是否改变方向分类 43
三、按是否跟踪太阳分类 43
四、按是否有真空空间分类 43
五、按工作温度范围分类 43
六、其他分类方式 44
第二节 太阳能热水器的类型及系统 45
一、太阳能热水器的类型 45
二、家用太阳能热水器 46
三、太阳能热水系统 48
第三节 平板型太阳能集热器 50
一、平板型太阳能集热器的基本结构 50
二、平板型集热器的技术要求 52
第四节 真空管太阳能集热器 52
一、全玻璃真空管集热器 54
二、热管式真空管集热器 55
第五节 太阳能热储存 57
一、概述 57
二、太阳能热储存的分类及一般要求 58
三、太阳能显热储存 60
四、太阳能潜热储存 64
五、化学反应热储存 65
六、总结 65
第四章 太阳房、太阳能干燥及太阳能温室 66
第一节 太阳房的原理与类型 66
一、太阳房概述 66
二、太阳房的原理 66
三、太阳房的类型 67
四、太阳房评价指标 72
五、太阳房实例 74
六、太阳房存在的问题及应用前景 75
第二节 太阳能干燥 76
一、太阳能干燥技术概述 76
二、太阳能干燥原理及物料干燥特性 76
三、太阳能干燥装置的分类和特点 79
第三节 太阳能温室 81
一、太阳能温室的分类 81
二、塑料大棚 82
三、日光温室 82
第五章 生物质的直接燃烧与压缩成型技术 85
第一节 生物质燃料的特性 85
一、生物质燃料的成分与化学特性 85
二、生物质燃料的物理性质 89
三、秸秆与薪柴 91
第二节 生物质燃烧技术 92
一、生物质的燃烧过程与要素 92
二、省柴灶 94
三、生物质燃烧发电/热电联产 96
第三节 生物质压缩成型技术 96
一、生物质成型工艺及影响因素 96
二、生物质压缩成型设备 101
三、生物质成型燃料的特性及应用 105
第六章 生物质热裂解技术 110
第一节 生物质热裂解的概念及机制 110
一、生物质热裂解的概念 110
二、生物质热裂解反应机制 110
第二节 生物质热裂解液化技术的工艺流程及反应器类型 113
一、生物质热裂解工艺类 113
二、生物质热裂解液化技术的工艺流程114
三、生物质热裂解液化反应器的类型 114
四、影响生物质热裂解过程及产物组成的因素 115
五、生物质快速热裂解液化技术研究及开发现状 117
第三节 生物质热裂解制取生物油装置118
一、流化床反应器生物质快速热裂解制取生物油装置 118
二、旋转锥反应器生物质闪速热裂解液化装置 126
第四节 生物质热裂解产物的特性 128
一、生物油的特性 128
二、生物油的精制 131
三、不可冷凝气体与生物炭的特性 133
第五节 生物质热裂解产物的应用 134
一、生物油应用概述 134
二、生物油用于燃烧 134
三、生物油用于涡轮机发电 134
四、生物油作为柴油机代用燃料 135
五、生物油制取化学品 135
六、生物油作为脱硫、脱硝剂 135
七、生物油制取黏合剂 135
八、不可冷凝气体的应用 135
九、生物炭的应用 136
第七章 生物质气化技术 137
第一节 生物质气化技术原理 137
一、气化基本原理 137
二、气化反应动力学 138
三、气化反应平衡分析 141
第二节 生物质气化技术分类 143
一、按气化压力进行分类 143
二、按气化温度进行分类 143
三、按气化剂进行分类 143
四、按加热方式进行分类 145
五、按气化炉结构进行分类 145
六、气化主要影响因素 149
第三节 生物质气化系统的设计 149
一、气化主要评价参数 149
二、生物质气化系统的构成 151
三、气化炉设计计算举例 151
第四节 生物质气化技术应用案例分析 152
一、生物质气化集中供气 152
二、生物质气化发电 154
第八章 沼气技术 157
第一节 沼气发酵的基本过程 157
一、什么是沼气发酵 157
二、沼气发酵过程的产酸阶段 157
三、沼气发酵过程的产甲烷阶段 161
四、产酸菌与产甲烷菌之间的相互关系 164
五、产酸与产甲烷的速度平衡 165
第二节 沼气发酵的工艺条件 166
一、严格的厌氧环境 166
二、温度 166
三、pH 168
四、接种物 169
五、沼气发酵原料 171
六、搅拌 176
七、沼气发酵添加剂和抑制剂 177
第三节 沼气发酵工艺类型 178
一、按发酵温度划分 179
二、按投料方式划分 180
三、按发酵阶段划分 182
四、按发酵级差划分 183
五、按发酵料液浓度划分 184
六、按料液流动方式划分 185
七、按厌氧消化器的分类划分 185
八、厌氧消化器类别 187
第四节 水压式沼气池和分离储气浮罩沼气池的构造及工作原理 192
一、水压式沼气池 192
二、分离储气浮罩沼气池 193
第五节 沼气、沼液、沼渣的利用 194
一、沼气的成分及其物理性质 194
二、沼气的利用 195
三、沼气发酵残留物的性质 196
四、沼肥的利用技术 198
第九章 燃料乙醇的生产技术 199
第一节 乙醇的性质和发酵机制 199
一、乙醇的性质 199
二、乙醇的发酵机制 200
三、乙醇发酵过程 201
四、乙醇发酵副产物 202
第二节 糖质原料制取乙醇工艺 202
一、糖质原料预处理 202
二、糖质原料乙醇发酵技术 208
三、酵母培养工艺技术 211
四、糖质原料乙醇发酵副产物的处理与利用 213
第三节 淀粉质原料糖化及乙醇连续发酵的工艺技术 214
一、淀粉糖化机制 214
二、薯类原料糖化工艺 215
三、谷类原料糖化工艺 216
四、淀粉质原料乙醇连续发酵的工艺 218
第四节 木质纤维素类原料水解工艺技术 218
一、木质纤维素水解机制 218
二、木质纤维素原料预处理工艺 220
三、木质纤维素稀酸水解工艺技术 223
四、木质纤维素浓酸水解工艺技术 223
五、木质纤维素酶水解技术 224
第五节 乙醇蒸馏的原理及工艺 225
一、乙醇蒸馏的基本原理 225
二、乙醇蒸馏的工艺 226
第十章 生物质制氢及生物柴油技术 228
第一节 生物质制氢技术 228
一、氢的性质与氢能利用 228
二、生物质制氢的基本原理 232
三、生物质制氢的特点 236
四、生物质制氢的工艺类型 237
五、生物质制氢装置 242
第二节 生物柴油技术 245
一、生物柴油技术概述 245
二、生物柴油生产技术 250
第十一章 风能工程 252
第一节 风能的基本知识 252
一、风的形成 252
二、风力等级 256
三、风的物理特性 257
四、风能可利用区的划分 261
第二节 风力机的结构及工作原理 261
一、风力机的分类 261
二、叶片 263
三、轮毂 266
四、风轮 266
第三节 风轮的基本理论 270
一、贝兹极限 270
二、旋转尾流模型 272
三、叶素-动量定理 274
四、风力机转矩计算流程 277
第四节 风能的应用 278
一、风力发电 278
二、风力提水 281
三、风力制热 282
第十二章 水能、地热能及海洋能技术 283
第一节 水能 283
一、概述 283
二、水能资源 284
三、水电站 284
第二节 地热能 291
一、概述 291
二、地热资源 292
三、地热能利用 294
四、地热开发对环境的影响 302
第三节 海洋能 303
一、概述 303
二、各种海洋能的定义 304
参考文献 306
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