太陽能熱發(fā)電技術（第二版）

第1篇太陽能時代和太陽能熱發(fā)電
1能源和能源危機002
1.1能源的發(fā)展002
1.1.1火的應用002
1.1.2煤炭時代003
1.1.3油氣開發(fā)003
1.2石油能源的危機004
1.2.1石油的重要性004
1.2.2石油的緊缺005
1.3能源消費對環(huán)境的破壞006
1.3.1地球環(huán)境的演變006
1.3.2人類對地球環(huán)境的依存007
1.3.3大氣溫室效應增強可能導致的后果010
1.3.4臭氧層破壞010
1.3.5酸雨011
1.3.6熱污染012
1.3.7生物多樣性銳減013
1.3.8大氣污染引起的健康危害014
1.3.9能源開發(fā)和運輸過程所致的環(huán)境效應014
1.3.10能源使用的“誤區(qū)”——現代高能農業(yè)016
1.3.11廢棄物泛濫成災017
1.3.12水資源短缺017
1.3.13太多的人口——68億人的地球019
1.4能源危機與中國發(fā)展019
1.4.1中國人口019
1.4.2水資源020
1.4.3土地退化021
1.4.4中國酸雨狀況021
1.4.5無處可扔的城市022
1.4.6物種減少023
1.4.7可持續(xù)發(fā)展重大阻力023
1.5中國采用新能源的緊迫性026

2重歸太陽能028
2.1太陽能的基本知識028
2.1.1太陽輻照028
2.1.2日地關系031
2.2生物質能032
2.2.1生物質能狀況032
2.2.2制約生物質能應用的因素033
2.3風能034
2.3.1風能狀況034
2.3.2制約風能應用的因素035
2.4水能036
2.4.1水能狀況036
2.4.2制約水能應用的因素036
2.5海洋能037
2.5.1海洋能狀況037
2.5.2制約海洋能應用的因素038
2.6地熱能038
2.6.1地熱能狀況038
2.6.2制約地熱能應用的因素039
2.7天然氣水合物040
2.7.1天然氣水合物狀況041
2.7.2制約天然氣水合物應用的因素041
2.8核能043
2.8.1核能狀況043
2.8.2制約核能應用的因素044
2.8.3輕核聚變046
2.9生態(tài)災難047
2.9.1三峽工程的生態(tài)影響049
2.9.2汶川地震發(fā)生的可能原因049
2.10重歸太陽能050
2.10.1美國太陽能計劃052
2.10.2太陽能聚熱發(fā)電技術053

3太陽能熱利用：太陽能熱利用在未來能源中的地位054
3.1太陽能熱利用簡史054
3.2我國太陽能資源058
3.3太陽能熱利用技術060
3.3.1太陽能溫室的結構類型060
3.3.2太陽灶概述062
3.4太陽能干燥概述065
3.5太陽能海水淡化066
3.6太陽能建筑理念068
3.7太陽能空調的意義069
3.8太陽能熱水器070
3.9太陽能光伏發(fā)電和太陽能熱發(fā)電技術比較071
3.10我國對太陽能熱發(fā)電技術的發(fā)展規(guī)劃074
3.11太陽能熱發(fā)電在未來能源結構中的地位076

第2篇太陽能熱發(fā)電專有技術
4聚光集熱與聚光器080
4.1聚光集熱080
4.1.1聚光集熱概念080
4.1.2聚光作用083
4.1.3聚光反射材料083
4.1.4聚光集熱溫度086
4.1.5太陽能熱發(fā)電常用的聚光集熱技術087
4.2聚光器088
4.2.1聚光器的演化088
4.2.2幾類反射鏡090
4.2.3CPC聚光器091
4.2.4聚光器種類092
4.2.5透射式聚光器093
4.2.6聚光器的現狀094
4.2.7定日鏡095
4.2.8槽式反射鏡096
4.2.9面聚光式聚光器101
4.2.10線聚光式聚光器102
4.2.11聚光集熱器的發(fā)展方向103

5日照跟蹤技術106
5.1日照跟蹤技術的意義106
5.2太陽能自動跟蹤裝置108
5.2.1對控制系統(tǒng)的要求108
5.2.2太陽位置的計算108
5.2.3太陽跟蹤裝置109
5.2.4跟蹤控制模式112
5.2.5開環(huán)、閉環(huán)、混合控制方式114
5.2.6影響聚光跟蹤的因素117
5.3跟蹤裝置部分部件118
5.3.1傳感器118
5.3.2光電傳感器陣列布置118
5.3.3步進電機120
5.3.4減速器121
5.3.5諧波齒輪減速器121
5.3.6跟蹤系統(tǒng)在工作過程中的損耗122
5.4別具一格的跟蹤方式123

6接收器(太陽鍋爐)125
6.1接收器的概念125
6.2太陽光譜選擇性吸收薄膜126
6.2.1太陽光譜選擇性吸收薄膜的發(fā)展歷史126
6.2.2光譜選擇性吸收薄膜基本原理127
6.2.3選擇性吸收涂層的概念和組成128
6.2.4選擇性吸收涂層的基本構造129
6.3選擇性吸收涂層的分類和性能129
6.3.1選擇性吸收涂層的分類129
6.3.2中高溫選擇性吸收涂層的性能130
6.4有關平板接收器133
6.4.1平板型太陽能集熱器概述133
6.4.2索緒爾熱箱134
6.4.3吸熱板和真空管集熱器135
6.4.4真空管用硼硅玻璃3.3 141
6.5直通式金屬-玻璃真空集熱管142
6.5.1真空集熱管的特性142
6.5.2真空集熱管的制造工藝及發(fā)展方向144
6.6熱管式真空管集熱器145
6.6.1熱管的工作原理145
6.6.2中高溫熱管的制造工藝147
6.7中高溫接收器148
6.7.1中高溫接收器概述148
6.7.2接收器系統(tǒng)149
6.7.3管狀集熱接收器151
6.7.4圓柱接收器153
6.7.5直接照射太陽能接收器153
6.7.6管式和多孔體結構157

7太陽能熱儲存技術160
7.1熱儲存的意義160
7.1.1儲熱的作用與類型160
7.1.2儲熱與太陽能熱發(fā)電站的設計165
7.2儲熱材料分類167
7.3顯熱儲熱材料168
7.3.1顯熱儲熱材料的性能要求168
7.3.2氣體顯熱儲熱材料169
7.3.3液體顯熱儲熱材料169
7.3.4固體顯熱儲熱材料171
7.3.5兩種介質儲熱172
7.4相變儲熱材料176
7.4.1相變儲熱材料性能176
7.4.2幾類相變儲熱材料177
7.4.3無機鹽相變材料178
7.4.4金屬與合金相變儲熱材料180
7.5太陽能化學反應儲存181
7.5.1太陽能化學反應儲存概述181
7.5.2幾類具有潛力的化學儲熱反應183
7.6太陽能熱制氫185
7.6.1太陽能熱制氫的意義185
7.6.2直接加熱法制氫186
7.6.3熱化學法制氫187
7.7跨季節(jié)儲熱太陽能集中供熱系統(tǒng)(CSHPSS)188
7.7.1CSHPSS原理188
7.7.2太陽能熱的地下儲存189
7.8儲熱系統(tǒng)190
7.8.1儲熱裝置技術190
7.8.2對儲熱容器的要求191
7.8.3儲熱裝置的發(fā)展192
7.8.4儲熱罐193
7.8.5單罐儲熱和雙罐儲熱194
7.8.6儲熱罐示例198
7.9熱交換200
7.10熱傳輸202

第3篇各類太陽能熱發(fā)電技術
8塔式太陽能熱發(fā)電206
8.1塔式太陽能熱發(fā)電技術概述206
8.1.1歷史與現狀206
8.1.2塔式太陽能熱電站系統(tǒng)207
8.1.3塔式太陽能熱發(fā)電站的特點208
8.2塔和塔式電站工作原理209
8.2.1塔功能概述209
8.2.2太陽能接收器210
8.2.3塔式太陽能熱發(fā)電站的儲熱210
8.2.4塔頂接收器熱過程的應用211
8.2.5塔式電站工作原理212
8.3跟蹤系統(tǒng)216
8.3.1跟蹤方法216
8.3.2跟蹤控制系統(tǒng)218
8.3.3定日鏡誤差222
8.3.4塔式太陽能技術的未來與定日鏡的發(fā)展223
8.4定日鏡場224
8.4.1定日鏡場的設計要求224
8.4.2設計思考225
8.4.3有關系數228
8.4.4鏡場設計228
8.4.5系統(tǒng)性能的綜合分析230
8.4.6定日鏡場布置231
8.5塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的運行和控制236
8.5.1概述236
8.5.2定日鏡運行控制237
8.5.3跟蹤控制系統(tǒng)基本情況238
8.5.4電站監(jiān)控系統(tǒng)239
8.5.5流量控制示例240
8.6國內塔式電站的研制進展240
8.6.170kW塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)240
8.6.2基本原理與總體思路241
8.6.3亞洲首座兆瓦級太陽能塔式熱發(fā)電項目——北京延慶塔式電站246
8.7新型反射塔底式接收器248

9碟式/斯特林太陽能熱發(fā)電252
9.1碟式太陽能熱發(fā)電簡介252
9.2裝置與系統(tǒng)254
9.3碟式發(fā)電系統(tǒng)的旋轉拋物面聚光器257
9.3.1旋轉拋物面的聚光257
9.3.2聚光裝置結構257
9.3.3碟式太陽能聚光器跟蹤系統(tǒng)259
9.4接收器261
9.4.1接收器類型261
9.4.2熱管式真空集熱管在碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中的應用262
9.5太陽能斯特林發(fā)動機266
9.5.1斯特林發(fā)動機概述266
9.5.2斯特林熱機工作原理267
9.5.3斯特林熱機在太陽能發(fā)電中的應用269
9.5.4斯特林發(fā)動機的有關技術和部件271
9.6太陽能熱聲發(fā)電275
9.7太陽坑277
9.8空間站太陽能熱發(fā)電278
9.8.1空間站太陽能熱發(fā)電的優(yōu)勢278
9.8.2空間太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的熱機循環(huán)280
9.8.3空間電站系統(tǒng)部件技術發(fā)展282

10槽式太陽能熱發(fā)電/線性菲涅爾式太陽能熱發(fā)電285
10.1槽式和線性菲涅爾式電站簡介285
10.1.1槽式技術和線性菲涅爾式技術發(fā)展歷程285
10.1.2槽式聚光集熱器的集熱效率287
10.2槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中的聚光集熱器288
10.2.1集熱管288
10.2.2聚光器291
10.2.3跟蹤機構294
10.3聚光集熱器陣列295
10.3.1槽式電站原理295
10.3.2鏡場設計296
10.4聚光器集熱工質298
10.4.1可以選用的集熱工質298
10.4.2DSG技術300
10.5槽式電站的儲熱308
10.5.1兩種儲熱系統(tǒng)308
10.5.2雙罐儲熱運行模式309
10.5.3儲熱形式及儲熱介質選擇310
10.5.4儲熱系統(tǒng)設備312
10.5.5槽式太陽能熱發(fā)電站315
10.6線性菲涅爾反射式太陽能熱電站316
10.6.1聚光系統(tǒng)316
10.6.2鏡場布置320
10.6.3發(fā)展及應用前景322
10.6.4菲涅爾曲面透鏡的應用323
10.7塔式系統(tǒng)與槽式系統(tǒng)比較325
10.7.1兩種技術的優(yōu)缺點325
10.7.2兩種技術的效率和環(huán)境影響326
10.7.3對我國槽式和塔式發(fā)電技術的一些思考327
10.8一種超低溫太陽能發(fā)電技術329

11太陽能熱氣流發(fā)電/太陽能半導體溫差發(fā)電334
11.1概述334
11.1.1太陽煙囪發(fā)電技術的發(fā)展過程334
11.1.2太陽煙囪發(fā)電技術的優(yōu)點335
11.2太陽煙囪發(fā)電原理和進展336
11.2.1原理336
11.2.2太陽煙囪技術337
11.2.3進展340
11.3太陽煙囪發(fā)電新技術341
11.3.1強熱發(fā)電技術341
11.3.2浮動煙囪太陽能熱風發(fā)電341
11.3.3斜坡太陽煙囪發(fā)電341
11.3.4太陽煙囪發(fā)電技術在建筑中的應用342
11.4太陽煙囪發(fā)電展望344
11.4.1太陽煙囪的生態(tài)環(huán)境優(yōu)勢344
11.4.2太陽煙囪與超高建筑345
11.4.3太陽煙囪與天篷式建筑346
11.5其他太陽能熱發(fā)電技術簡介347
11.5.1堿金屬熱電轉換348
11.5.2磁流體發(fā)電348
11.5.3熱離子發(fā)電350
11.5.4半導體溫差發(fā)電351

12太陽池熱發(fā)電和海水溫差發(fā)電358
12.1太陽池熱發(fā)電技術簡史358
12.2太陽池熱電站系統(tǒng)359
12.2.1電站系統(tǒng)組成359
12.2.2太陽池工作原理360
12.3太陽池系統(tǒng)穩(wěn)定運行的影響因素361
12.4太陽池儲熱能力和效率362
12.5太陽池的維護363
12.6太陽池熱發(fā)電技術的展望364
12.7海水溫差發(fā)電技術概述365
12.8海水溫差發(fā)電技術原理366
12.8.1循環(huán)方式366
12.8.2設備368
12.8.3主要技術369
12.8.4組合利用370
12.8.5海水溫差能與海洋波浪能結合的技術370
12.9海水溫差發(fā)電技術特點371
12.10海水溫差技術應用前景372
12.11太陽能熱水力發(fā)電373
12.12太陽能熱土壤溫差發(fā)電373
12.12.1太陽能-土壤源熱泵系統(tǒng)(SESHPS)373
12.12.2有機朗肯循環(huán)374

第4篇太陽能熱發(fā)電技術的發(fā)展趨勢
13太陽能熱發(fā)電技術的集成整合及未來378
13.1當前太陽能熱發(fā)電技術的特點及現狀和面臨的問題378
13.1.1太陽能熱發(fā)電技術的特點及類型與技術的比較378
13.1.2單純太陽能熱發(fā)電技術現狀及面臨的問題379
13.1.3降低太陽能熱發(fā)電成本的途徑381
13.2聚焦太陽能熱發(fā)電(CSP)技術的發(fā)展385
13.2.1發(fā)展趨勢385
13.2.2當前發(fā)展目標386
13.2.3中國太陽能熱發(fā)電技術的發(fā)展目標388
13.3太陽能互補發(fā)電系統(tǒng)390
13.3.1太陽能互補發(fā)電系統(tǒng)的概念390
13.3.2互補系統(tǒng)的形式391
13.3.3太陽能-燃氣-蒸汽整體聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)392
13.4太陽能熱的應用395
13.4.1太陽熱動力水泵、海水淡化395
13.4.2太陽能熱與火力發(fā)電耦合397
13.4.3一種太陽能加熱站集中供暖系統(tǒng)400
13.4.4線性菲涅爾式太陽能熱聯(lián)合循環(huán)發(fā)電401
13.5太陽能熱化學復合系統(tǒng)402
13.5.1太陽能天然氣重整發(fā)電402
13.5.2太陽能雙工質聯(lián)合循環(huán)發(fā)電405
13.5.3太陽能與其他幾類能源的集成407
13.6太空太陽能發(fā)電410
13.6.1太陽塔、太陽碟與太陽盤410
13.6.2月球太陽能電站411
13.6.3地球太陽能電力網絡413

參考文獻415