本教材结合可再生能源利用技术与应用发展趋势，基于能量转换基础知识，主要介绍了太阳能、生物质能、风能、地热能、水能等可再生能源及其物理与电化学储能技术，对其基本理论和主要利用技术与应用进行了系统阐述，同时涉及可再生能源储能科学与技术、资源状况、发展现状和前景、经济环境特性等。通过本教材的学习，可为新能源材料与器件、储能科学与工程等专业学生学习后续课程及从事专业工作奠定初步的理论基础。
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丛书序
序
前言
第1章 走进能源世界 1
1.1 能源的基本概念 2
1.1.1 能源的定义和分类 2
1.1.2 能源的形式与转换 3
1.1.3 能源的效率与标识 4
1.2 能源、经济与生态环境 5
1.2.1 能源利用与经济发展的关系 5
1.2.2 能源开发与环境保护 6
1.2.3 能源、经济与环境协调发展策略 8
1.3 国内外可再生能源开发及利用概况 9
1.3.1 传统能源消耗与危机 9
1.3.2 可再生能源需求分析 13
1.3.3 可再生能源开发及利用 14
1.4 可再生能源市场形势与发展趋势 18
1.4.1 国外可再生能源参与市场的先进经验 19
1.4.2 国内可再生能源产业特点及发展方向 20
思考题 24
参考文献 24
第2章 太阳能光电转换技术 26
2.1 太阳概况 27
2.1.1 太阳与太阳辐射 27
2.1.2 太阳能的特点 29
2.1.3 太阳能的利用形式 29
2.2 太阳能光伏发电 31
2.2.1 太阳能电池发电的基本原理与特性 31
2.2.2 太阳能电池的分类与关键技术研究 39
2.2.3 太阳能电池的制造工艺 52
2.2.4 太阳能光伏发电系统 56
2.3 我国太阳能光电转换应用的现状 58
2.3.1 太阳能资源分布 58
2.3.2 太阳能光电转换应用实例 60
2.3.3 国家政策及未来发展趋势 61
2.4 太阳能电池的发展前景与经济技术评价 63
2.4.1 太阳能电池的发展前景 63
2.4.2 太阳能电池经济技术评价 64
2.4.3 太阳能电池行业面临的挑战及机遇 64
思考题 67
参考文献 67
第3章 生物质能利用技术 70
3.1 生物质能概述 71
3.1.1 生物质与生物质能的概念 71
3.1.2 生物质能的生物来源及其特性 72
3.1.3 生物质能存在形式 74
3.2 生物质能转化技术 76
3.2.1 直接燃烧 76
3.2.2 物化转化 78
3.2.3 生化转化 80
3.2.4 催化转化 81
3.3 生物质发电技术 83
3.3.1 生物质发电原理 83
3.3.2 燃烧发电 84
3.3.3 热解发电 85
3.3.4 气化发电 88
3.3.5 厌氧消化发电 90
3.4 生命周期评价 93
3.4.1 生命周期评价框架 93
3.4.2 生命周期评价实例 94
3.5 生物质能应用实例 98
3.5.1 生物质能在航天航空领域的应用 98
3.5.2 生物质能在储能工业领域的应用 100
3.6 生物质能利用现状与发展趋势 103
思考题 106
参考文献 107
第4章 风能利用技术 109
4.1 风能资源 109
4.1.1 风能的发展历史与现状 110
4.1.2 风的形成与特性 110
4.1.3 风力资源分布 113
4.2 风能的转化与开发利用 115
4.2.1 风能的转化 116
4.2.2 风能预测系统 118
4.2.3 风能的开发利用 120
4.3 风力发电技术 123
4.3.1 风力发电类型 125
4.3.2 风力发电能量转换 126
4.3.3 风力发电基本原理 127
4.3.4 风力发电的电网连接方式 133
4.3.5 选址建厂 136
4.4 案例分析 137
思考题 140
参考文献 140
第5章 地热能利用技术 142
5.1 地热能概述 142
5.1.1 地热能的产生与分类 143
5.1.2 地热能的分布 145
5.2 地热资源开采的主要设备 148
5.2.1 钻机 148
5.2.2 钻进液 153
5.3 地热能的利用方式 154
5.3.1 地热发电 155
5.3.2 地热供暖 159
5.3.3 地热务农 167
5.3.4 地热行医 169
5.4 地热资源开采中的主要问题及解决方法 169
5.4.1 地热腐蚀 169
5.4.2 地热结垢 171
5.4.3 其他问题 173
思考题 177
参考文献 177
第6章 水能、水力发电与海洋能利用 179
6.1 水能概述 179
6.1.1 水能与水力资源的特点 180
6.1.2 水能与水力资源的利用 180
6.2 水力发电 180
6.2.1 水力发电的基本原理 181
6.2.2 水电站的分类 182
6.2.3 水电站的组成 183
6.2.4 水力发电面临的主要问题 184
6.3 海洋能 188
6.3.1 海洋能的特点 188
6.3.2 潮汐能 188
6.3.3 波浪能 190
6.3.4 温差能 192
6.3.5 盐差能 193
6.4 国内外发展现状和趋势 194
6.4.1 水力发电 194
6.4.2 海洋能 195
思考题 200
参考文献 200
第7章 可再生能源物理储能科学与技术 203
7.1 物理储能战略需求 203
7.2 主流物理储能技术 204
7.2.1 抽水蓄能 204
7.2.2 压缩空气储能 210
7.2.3 飞轮储能 216
7.3 新兴物理储能技术 221
7.3.1 机械弹性储能 221
7.3.2 电磁储能 225
7.3.3 蓄热技术 233
7.4 物理储能技术的挑战与建议 236
思考题 238
参考文献 239
第8章 可再生能源电化学储能科学与技术 241
8.1 概述 242
8.2 电化学储能 243
8.2.1 锂离子电池 243
8.2.2 钠基电池 248
8.2.3 铅酸电池 261
8.2.4 液流电池 263
8.2.5 新体系电池 268
8.3 电化学储能电池资源循环再利用 277
8.3.1 退役电池的梯次利用 278
8.3.2 退役电池的资源化处理 279
8.3.3 国外电化学储能电池资源循环再利用现状 280
8.3.4 国内电化学储能电池资源循环再利用现状 281
8.4 电化学储能技术的未来发展趋势与技术挑战 282
思考题 284
参考文献 285
附录1 主要符号表 289
附录2 太阳能资源领域标准的分类汇总 291
附录3 生物质能源国家标准 293
附录4 锂离子电池国家标准 294
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