新能源手册 原书第2版PDF电子书版本下载书葵网

第1部分 引言 1

第1章 大气中二氧化碳与气候的变化 1

1.1为什么考虑未来的能源方案十分重要 1

1.2对可持续、安全且无污染的能源的需求 2

1.3气候变化 3

1.4大气污染与气候变化 4

1.5哪些能源方案可用于发电 6

1.6哪些能源方案可用于运输燃料 7

1.7当今世界的状况 8

1.8怎样能减少化石燃料的束缚 9

参考文献 10

第2部分 化石燃料（能源） 12

第2章 常规石油和天然气 12

2.1介绍 12

2.2油气储层 14

2.2.1油气定位和地层评价 14

2.2.2碳氢化合物的类型 15

2.3碳氢化合物的开采、储备、生产和消耗 17

2.3.1能量供应与需求 19

2.3.2常规石油和天然气 20

2.4全球变暖和碳氢化合物经济 26

2.4.1能源和经济 27

2.4.2控制碳氢化合物燃烧，减少CO2的排放 27

2.5结论 29

参考文献 29

第3章 煤炭加工与发电 35

3.1引言 35

3.2煤炭储量、生产和使用 36

3.2.1煤炭储量和生产 36

3.2.2煤炭的使用 37

3.3煤炭的特征 38

3.3.1煤炭的成分 38

3.3.2电煤的特性 38

3.4燃烧前的煤处理 39

3.4.1选煤 39

3.4.2洗选高硫煤 39

3.4.3其他污染物的去除 40

3.4.4超洁净煤的制备 41

3.4.5煤炭脱水和干燥 42

3.5洁净煤技术 43

3.5.1燃烧前技术 44

3.5.2燃烧技术 44

3.5.3燃烧后技术 45

3.5.4 C02的捕获和存储 45

3.6煤炭在未来能源结构中的作用 45

3.7结论 46

参考文献 47

第4章 油气新领域：深水区和北极 50

4.1引言 50

4.2深水区 51

4.2.1浮式液化天然气设施 51

4.3北极 54

4.4笼形水合物 54

4.4.1流动保障下的水合物 54

4.4.2水合物能源 57

4.5.地压地热天然气 58

参考文献 60

第5章 非常规油气：油砂 64

5.1引言 64

5.2油砂中沥青的开采 65

5.2.1矿采技术 65

5.2.2就地开采 66

5.3从沥青提取运输用燃料 68

5.4沥青的特性 69

5.4.1沥青的性质 69

5.4.2沥青质 70

5.5沥青改质过程 71

5.5.1减黏裂化 72

5.5.2焦化 73

5.5.3渣油加氢转化 74

5.6油砂的未来 75

5.6.1油砂生产和沥青改质中的能源使用 75

5.6.2油砂生产的用水管理 76

5.6.3提高沥青改质技术 76

参考文献 77

第6章 岩系碳氢化合物和水力压裂法 79

6.1引言 79

6.2页岩碳氢化合物 80

6.2.1油页岩 81

6.2.2含油页岩 81

6.2.3气页岩 82

6.2.4潜在资源 82

6.3提取方法 84

6.3.1油页岩干馏 84

6.3.2从页岩中生产油气 87

6.4页岩碳氢化合物的未来：生产预测 91

6.4.1页岩油 91

6.4.2岩系油 91

6.4.3页岩气 92

6.5总结 92

参考文献 93

第7章 煤层气：储量、生产及未来展望 98

7.1引言 98

7.2煤层气的性质及其成因 98

7.3可用煤层气及其生产 100

7.4钻探和开采技术 103

7.5煤层气开采的环境问题 104

7.6未来展望 104

参考文献 106

第8章 甲烷水合物 108

8.1背景 108

8.2甲烷水合物资源预测 111

8.2.1海洋甲烷水合物资源 111

8.2.2永冻层下的甲烷水合物 112

8.3甲烷水合物的勘探 112

8.4甲烷水合物生产技术 114

8.4.1降压 114

8.4.2 CO2—CH4转化 115

8.4.3甲烷水合物生产面临的挑战 117

8.5总结 119

参考文献 120

第3部分 核电（能源） 124

第9章 核裂变 124

9.1引言 124

9.1.1核燃料 124

9.1.2核裂变 124

9.1.3可控裂变反应 125

9.2核反应堆技术 127

9.2.1核反应堆的发展 127

9.2.2过去 127

9.2.3现在 128

9.2.4尖端反应堆技术 129

9.3辐照燃料管理 130

9.3.1开放式和封闭式燃料循环 130

9.3.2开放式和封闭式燃料循环的优缺点 131

9.3.3燃料循环的现状 132

9.4用作替代燃料的钍 133

9.4.1 钍的特性 133

9.4.2 钍燃料的潜力 133

9.5核能的实用性 134

9.5.1实用性 134

9.5.2安全性 134

9.5.3废弃物管理 134

9.5.4选址和公众接受度 135

9.5.5燃料供应 135

9.5.6增殖 135

9.6总结 135

参考文献 136

第10章 核聚变 137

10.1什么是核聚变 137

10.2核聚变发电的理想特性 138

10.3聚变发电面临的挑战 140

10.4聚变反应方法 141

10.4.1惯性约束聚变 141

10.4.2磁约束聚变 142

10.5聚变反应的经济效益 144

10.6聚变能的前景 144

参考文献 145

第4部分 运输能源（能源） 146

第11章 运输用生物燃料 146

11.1简介 146

11.2运输生物质燃料 147

11.3当今世界生物燃料 150

11.3.1来自蔗糖的甘蔗乙醇 150

11.3.2来自玉米淀粉的生物乙醇 151

11.3.3纤维素乙醇 151

11.3.4化学催化式乙醇 153

11.3.5生物柴油 153

11.3.6航空生物燃料 153

11.4生物燃料的政策和观点 153

11.4.1美国乙醇 154

11.4.2欧洲的乙醇和生物柴油 155

11.4.3巴西乙醇 155

11.5可持续性挑战 159

11.5.1土地利用和生物燃料 160

11.5.2生物燃料的道德问题 162

11.6科学的挑战与机遇 163

11.7观点与结论 165

参考文献 166

第12章 运输用燃料：生物质、煤、天然气和废弃液的前景 169

12.1简介 169

12.2替代碳液体燃料的过程概述 169

12.2.1直接液化法采油概况 169

12.2.2间接液化法采油概况 170

12.2.3合成法炼油的运输用燃料生产概况 171

12.3直接液化 171

12.3.1转化原则 172

12.3.2油质量 173

12.3.3运输用燃料的精炼 174

12.4间接液化 175

12.4.1天然气重整形成合成气 175

12.4.2来自生物质、煤和垃圾汽化的合成气 176

12.4.3费托合成 178

12.4.4利用费托合成油提炼运输用燃料 180

12.4.5甲醇的合成 181

12.4.6利用甲醇精炼运输用燃料 182

12.5液化的环境足迹 183

12.5.1上游对环境的影响 183

12.5.2下游对环境的影响 184

12.5.3产品使用对环境的影响 184

12.6未来能源 185

参考文献 186

第13章 运输燃料-液化天然气和甲烷 188

13.1简介 188

13.2天然气的来源 188

13.3天然气的开采 189

13.4天然气的储量 190

13.4.1热成因天然气 190

13.4.2生物成因天然气 192

13.4.3合成天然气 193

13.5天然气在运输燃料方面的利用 193

13.5.1直接利用 193

13.5.2间接利用 194

13.6天然气汽车的区域发展趋势 195

13.7天然气作为未来运输燃料的使用前景 197

13.8总结 199

参考文献 199

第5部分 交通能源（储能） 202

第14章 运输能源——锂离子电池 202

14.1背景 202

14.2锂离子电池的类型和材料 203

14.3电池的性能和期望概述 207

14.3.1性能和操作诊断 208

14.4未来技术 212

14.4.1锂空气 212

14.4.2锌空气 212

14.4.3硫化锂 212

14.4.4锡化锂 213

14.4.5硅化锂 213

14.5总结 213

参考文献 214

第6部分 可再生能源（能源） 218

第15章 风能 218

15.1全球资源 218

15.2资源评估 220

15.2.1行星边界层与记录法 220

15.2.2长期风力资源估计 222

15.3风力发电技术 223

15.3.1海上开发 225

15.3.2操作与维护 225

15.4电力系统集成 226

15.4.1高压直流输电网络 227

15.4.2风力发电厂常规发电仿真 228

15.4.3能源存储 229

15.4.4响应载荷和需求侧管理 229

15.4.5利用IT改善电力系统运行 229

15.5环境影响 230

15.6未来需求的发展和研究 230

参考文献 231

第16章 潮汐能源的起源和挑战 233

16.1前言 233

16.2潮汐的驱动 234

16.2.1天文驱动 234

16.2.2潮汐流的产生 235

16.2.3科里奥利力 236

16.2.4无潮点 236

16.2.5海洋潮汐 236

16.2.6气象力 237

16.2.7测深和地形 237

16.2.8潮汐流速 237

16.2.9波浪作用 239

16.2.10湍流与风暴潮 239

16.2.11系泊载荷和结构完整性 240

16.3设备 240

16.3.1 MCT（西门子） 241

16.3.2哈默菲斯特公司 241

16.3.3开放的水电 241

16.3.4亚特兰蒂斯公司技术 241

16.3.5苏格兰可再生能源 242

16.3.6国际项目 242

16.3.7设备总结 242

16.4固定和修理 242

16.4.1地基和固定 243

16.4.2吸/钻/打入桩固定 244

16.4.3海螺号 245

16.4.4锚固总结 245

16.5生物污损 245

16.6结论 246

参考文献 246

第17章 波浪能 248

17.1波浪能的背景及环境和发展动力 248

17.2什么是海洋波浪能 249

17.3能源及其测量 251

17.4预测与预报 254

17.4.1预报 254

17.4.2预测 254

17.5挑战和收益 254

17.5.1挑战 254

17.5.2收益 255

17.6转换器的类型 256

17.6.1设备类型分类 256

17.6.2装置位置分类 258

17.6.3装置运动分类 258

17.6.4捕获宽度 259

17.7装置等级 259

17.8现代设备 260

17.9波浪能的经济效益 261

17.9.1商业模式的成本 261

17.9.2详细资本和运营管理成本 263

17.9.3成本对设计产生的影响 264

17.10可替代输出 265

17.11未来 265

参考文献 266

第18章 太阳能：光伏 267

18.1引言 267

18.1.1太阳能资源 267

18.1.2光伏技术 268

18.2电气运行特性 270

18.2.1等效电路 270

18.2.2电流和电压特性 271

18.3光伏物理 272

18.3.1材料带隙能量 272

18.3.2掺杂和Pn结 273

18.3.3光伏电池的响应 273

18.4光伏电池的设计 274

18.4.1硅电池制造 274

18.4.2纹理和光学反射 275

18.4.3电触头 275

18.5现场工作性能 275

18.5.1电力生产曲线 275

18.5.2性能参数 277

18.5.3现场性能估计 277

18.5.4退化和失效模式 279

18.6增长的瓶颈 279

18.6.1并网 280

18.6.2费用 280

参考文献 281

第19章 太阳能-聚光太阳能发电 282

19.1引言：概念和基本特性 282

19.2当前技术发展状况 285

19.2.1槽式发电厂 285

19.2.2线性菲涅耳系统 289

19.2.3中央接收器系统 290

19.2.4蝶式发电系统 292

19.3成本与市场 293

19.3.1成本结构与实际成本图 293

19.3.2到2050年CSP的潜在影响 296

19.3.3更多选择 299

参考文献 299

第20章 太阳能热水器 303

20.1太阳能热水器的基本原理 303

20.1.1平板集热器 303

20.1.2真空管集热器 304

20.1.3整体式系统 305

20.1.4聚光集热器 305

20.1.5主动和被动太阳能热水系统 305

20.1.6太阳能资源和集热器倾角 306

20.1.7性能指标 307

20.1.8性能等级评定和认证 309

20.2市场评估 309

20.2.1全球市场发展趋势 309

20.2.2全球市场集热器的类型 310

20.2.3全球市场对比 310

20.2.4市场壁垒与经济分析 311

20.3太阳能热水器的未来 312

20.3.1低成本太阳能热水器系统 312

20.3.2商业系统 314

20.3.3光伏发电/集热器组合系统 314

20.3.4太阳能辅助热泵 314

20.3.5热水供应和空间采暖组合系统 315

20.3.6太阳能热水系统的社区模块化应用/区域供暖 315

20.4结论 315

参考文献 315

第21章 水力发电 317

21.1引言 317

21.2水力资源 319

21.2.1潜能评估 319

21.2.2全球和区域概况 320

21.3技术 322

21.3.1河床式水电站 322

21.3.2堤坝式水电站 322

21.3.3抽水储能式水电站 322

21.3.4引水式水电站 323

21.3.5地下水电站 323

21.3.6大型和小型水电站 323

21.4可持续发展问题 324

21.4.1生命周期评估 324

21.4.2温室气体排放 325

21.4.3能源回报率 325

21.4.4气候变化的影响 326

21.5成本问题 327

21.6并网运行 329

21.7未来部署 329

参考文献 330

第22章 地热能 332

22.1热流和地下温度 332

22.2地质构造控制因素 333

22.3地热系统的类型 335

22.4世界各地的地热潜能 336

22.5全球各地地热能的发展 336

22.6地热发电方法 338

22.7地热能的直接应用 341

22.8环境挑战 344

22.9地热能利用的最新进展 345

22.10地热能的前景 347

22.11其他信息的来源 348

参考文献 348

第7部分 新的可能的能源方案 350

第23章 氢：一种能源载体 350

23.1引言 350

23.2氢 350

23.2.1特点 350

23.2.2用途 351

23.2.3问题 351

23.2.4潜在的回报 351

23.3使用氢所需的基本要素 352

23.3.1生产 352

23.3.2配送 353

23.3.3存储 354

23.3.4应用 356

23.3.5安全：法规、规范和标准 357

23.3.6教育 358

23.4现状 358

23.4.1市场地位 358

23.5世界各国氢能研究的现状和未来发展态势 358

23.5.1澳大利亚 358

23.5.2巴西 359

23.5.3加拿大 359

23.5.4中国 359

23.5.5法国 359

23.5.6德国 359

23.5.7冰岛 359

23.5.8印度 359

23.5.9日本 359

23.5.10韩国 360

23.5.11新西兰 360

23.5.12挪威 360

23.5.13俄罗斯 360

23.5.14南非 360

23.5.15阿联酋 360

23.5.16英国 360

23.5.17美国 360

参考文献 361

第24章 燃料电池：能量转换技术 362

24.1引言 362

24.2固体氧化物燃料电池发电系统 365

24.2.1燃料处理器 365

24.2.2燃料电池电源模块 366

24.2.3功率调节器 367

24.2.4换热器 368

24.3电损失 368

24.4固体氧化物燃料电池材料 369

24.4.1阳极 369

24.4.2阴极 372

24.4.3电解质 375

24.4.4互连 377

24.4.5密封件 378

24.4.6接触层 379

24.5研究趋势 380

24.6挑战 381

24.7结语 382

参考文献 382

第8部分 环境和相关问题 391

第25章 能量生产、分布和运输的环境影响 391

25.1能源介绍 391

25.2能源生命周期 392

25.3上游环节 393

25.3.1上游影响 394

25.3.2矿山应激源 394

25.3.3原油和天然气钻井的应激源 402

25.3.4环境公正 404

25.4燃料循环 406

25.4.1燃料循环的压力源 407

25.4.2原油运输的压力源 407

25.4.3炼油的压力源 409

25.5运作阶段 411

25.5.1燃烧 411

25.5.2运作 411

25.6下游环节 411

参考文献 412

第26章 CO2的捕获和存储 415

26.1 CO2捕获和存储的背景 415

26.2 CO2特性 416

26.3电力行业的CO2排放 417

26.4发电中的CO2捕获 417

26.5工业生产过程中的CO2捕获 419

26.5.1钢铁行业的CO2捕获 419

26.5.2水泥行业的CO2捕获 419

26.5.3燃料生产和化工/石化行业的CO2捕获 419

26.6 CO2运输 420

26.7 CO2存储 421

26.7.1地下存储 421

26.7.2加强油气中CO2的回收 423

26.7.3 CO2地质存储的考虑 425

26.7.4其他存储方式 427

26.8 CO2捕获和存储成本 428

26.8.1捕获成本 428

26.8.2运输成本 428

26.8.3存储成本 428

26.8.4 CCS成本 429

26.9 CCS现状 429

26.9.1现有大型项目 429

26.9.2大型综合项目计划 430

26.10 CCS潜能 431

26.11 CCS的挑战和动力 433

26.11.1政策和金融机制 433

26.11.2标准和法规 434

26.11.3公众意识 434

26.12未来 434

参考文献 435

第27章 能量存储技术概述 437

27.1概述 437

27.2能量生产和传输 438

27.3能源消费 439

27.4能量存储技术概要 440

27.4.1电化学储能 442

27.4.2静电能量存储 443

27.4.3电磁储能 444

27.4.4化学能 444

27.4.5动能 445

27.4.6潜在储能技术 445

27.4.7热能存储 446

27.5研究和进展 447

27.5.1智能电网和网络化储能 447

27.5.2车辆到电网 447

27.6结论 449

参考文献 450

第28章 智能电网：优化型电力系统 452

28.1概述 452

28.2传统电力系统 452

28.2.1传统电力系统设计 452

28.3新型智能电网中的电力系统模型 453

28.3.1配电系统广泛的测量性和通信能力 453

28.3.2用户与电力部门的双向通信 454

28.3.3电力部门与电力用户的互动性 454

28.3.4增强控制 454

28.3.5协调与整合 454

28.4智能电网的构建模型 454

28.4.1高级计量架构和智能电表 454

28.4.2配电自动化：变电和馈线的计量与控制 455

28.4.3通信系统 456

28.4.4用户参与 456

28.4.5分布式能源和电动混合动力汽车 457

28.5智能电网经济效益简介 458

28.5.1降低电力购买和生产成本 458

28.5.2降低电力公司的运营成本 459

28.6智能电网投资挑战的分析 459

28.6.1智能电网的巨大投资成本 459

28.6.2挑战分析 460

28.6.3智能电网研究联盟商业案例的评价与建议 461

28.6.4财务分析结果条理化 462

28.7其他智能电网问题 463

28.7.1互操作性与网络安全 463

28.7.2隐私权 463

28.7.3监管问题 463

28.7.4信息技术和数据管理系统 463

28.8社会效益：能源效率、节约能源、节能装置、减排 464

28.8.1提高能源效率 464

28.8.2节约能源 464

28.8.3节能装置 464

28.8.4减排 465

参考文献 465

第29章 发展中国家的能源资源 466

29.1概念和内容 466

29.1.1理解"资源"的概念 466

29.1.2发展中国家可持续能源方面资源的重要性 466

29.2能源资源 467

29.2.1自然能源资源 467

29.2.2人力资源 469

29.2.3技术层面：创新与适应 471

29.2.4资本和基础设施：市场、接入和网格 472

29.3在水和食物方面资源开发的意义 473

29.4结论 474

参考文献 474

第30章 向未来能源过渡 476

30.1引言 476

30.2人人享有可持续能源 477

30.2.1消除贫困 477

30.2.2稳定气候变化 477

30.3能源系统过渡面临的主要挑战 478

30.4科学与社会的差距 479

30.4.1科学家的警告 479

30.4.2国际社会的目标及目前的进展 480

30.4.3科学与社会的差距 481

30.5可持续发展第四个"P"的发展问题——政策制定问题 481

30.6本章小结——对社会变革进行引导 482

参考文献 483

第31章 中国的能源战略选择和预测 484

31.1背景 484

31.2能源与排放场景 484

31.2.1方法框架 484

31.2.2中国的排放场景 487

31.2.3能源场景 487

31.3能量转换和低排放途径的关键能量因素 488

31.3.1能源效率的提高 488

31.3.2可再生能源的发展 489

31.3.3碳捕获与存储 490

31.4不确定性分析 492

31.5总结 493

参考文献 493