為了改善生態(tài)環(huán)境，更加合理高效地利用常規(guī)能源，開發(fā)和利用新能源并使其逐步替代化石能源，同時使所有用能人員都具備能源開發(fā)與高效利用的相關(guān)知識，本書系統(tǒng)地闡述了能源的類型和特點(diǎn)，能量的形式，能源資源的概況及發(fā)展趨勢，常規(guī)能源的轉(zhuǎn)換、儲存和高效利用技術(shù)，新能源的開發(fā)利用技術(shù)，以及能源工程中的節(jié)能環(huán)保技術(shù)，并介紹了能源管理方法與節(jié)能新機(jī)制。本書兼顧專業(yè)性與通俗性，既可作為高校能源動力類專業(yè)本科生的專業(yè)必修課教材，也可作為各工科專業(yè)學(xué)生了解能源工程和能源管理知識的選修課教材，還適用于相關(guān)行業(yè)的技術(shù)及管理人員培訓(xùn)等。
能源是人類社會賴以生存和發(fā)展的資源, 包括煤炭、 石油、 天然氣、 水能、 核能、 風(fēng)能、 太陽能、 地?zé)崮堋?生物質(zhì)能等一次能源和電力、 熱力、 成品油等二次能源, 以及其他新
能源和可再生能源。 隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展, 對能源的需求量逐年增加, 而地球內(nèi)部常規(guī)化石能源 (即礦物能源) 總量有限并日漸枯竭, 能源已成為制約世界各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸。同時, 化石能源的使用會產(chǎn)生大量 CO2 、 SO2、 NOx 等有害氣體, 造成生態(tài)環(huán)境惡化、 地球變暖、 局部地區(qū)酸雨和霧霾天氣等環(huán)境問題, 使農(nóng)作物減產(chǎn)、 生態(tài)遭到破壞, 人類健康受到
嚴(yán)重威脅。 因此, 開發(fā)能源管理新機(jī)制并提高能源管理手段、 更加高效合理地利用常規(guī)能源、 改善生態(tài)環(huán)境的呼聲越來越高。 開發(fā)和利用新能源尤其是可再生能源, 已在全球范圍內(nèi)得到強(qiáng)烈關(guān)注, 各國紛紛加大資金投入, 以促進(jìn)新能源技術(shù)的發(fā)展和規(guī)模化利用, 并使新能源逐步取代常規(guī)能源。
掌握常規(guī)能源的高效利用技術(shù)和新能源開發(fā)技術(shù)的基礎(chǔ)知識, 不但對于能源動力類專業(yè)技術(shù)人員來說是必需的, 而且對于所有工科專業(yè)技術(shù)人員來說都是必需的, 對于工業(yè)企業(yè)管理人才的培養(yǎng)和未來發(fā)展也是不可缺少的。 尤其在 21 世紀(jì)建設(shè) “ 資源節(jié)約型、 環(huán)境友好
型” 社會的形勢下, 對于培養(yǎng)和造就創(chuàng)新型的復(fù)合人才, 全面提高各類人才的科學(xué)素質(zhì),特別是培養(yǎng)節(jié)能降耗的科學(xué)意識, 都是十分必要的。
本書系統(tǒng)地闡述了能源的分類和特點(diǎn), 能量的形式, 國內(nèi)外能源資源的概況及發(fā)展形勢, 常規(guī)能源的轉(zhuǎn)換、 儲存技術(shù)和高效利用方法, 新能源和可再生能源的開發(fā)利用方法, 以及能源工程中的節(jié)能環(huán)保技術(shù)等; 闡述了能源管理方法與節(jié)能新機(jī)制, 如固定資產(chǎn)投資項(xiàng)目
節(jié)能審查、 企業(yè)能源審計、 清潔生產(chǎn)審核、 合同能源管理、 節(jié)能產(chǎn)品認(rèn)證和能效標(biāo)識制度等。
本書可作為高等院校能源動力類專業(yè)本科生的專業(yè)必修課教材, 也可作為各工科專業(yè)學(xué)生了解能源工程和能源管理知識的選修課教材, 同時可作為工程熱物理學(xué)科的教師和研究生、 各級能源管理部門及企事業(yè)單位的節(jié)能管理人員、 工程技術(shù)人員實(shí)施能源管理的參考書。
本書在第 1 版的基礎(chǔ)上進(jìn)行了全面修訂, 尤其是對各種能源的開發(fā)、 生產(chǎn)和消耗數(shù)據(jù)進(jìn)行了更新。
全書由鄭州大學(xué)節(jié)能技術(shù)研究中心主任吳金星教授擔(dān)任主編并統(tǒng)稿, 山東大學(xué)賴艷華教授、 北京信息科技大學(xué)劉泉教授擔(dān)任副主編, 由河南省節(jié)能監(jiān)察局孫曉林教授級高工擔(dān)任主審。 參與本書編寫和修訂的還有: 鄭州大學(xué)劉利平副教授, 鄭州大學(xué)研究生劉少林、王蕾、 孫雪振、 趙進(jìn)元、 田倩卉等。 另外, 鄭州大學(xué)詹自力教授、 趙金輝博士、 王軍雷博Ⅳ士, 以及河南機(jī)電高等�？茖W(xué)校王任遠(yuǎn)講師參與了資料收集和書稿整理、 繪圖等工作; 編寫
過程中, 鄭州大學(xué)魏新利教授、 王定標(biāo)教授等提出了很好的修改意見和建議, 在此一并表示感謝。 在編寫過程中還參閱了大量的國內(nèi)外專著、 教材和期刊論文, 在此謹(jǐn)向這些文獻(xiàn)的著者和相關(guān)單位表示誠摯的謝意。 本書的修訂和出版得到了鄭州大學(xué)的支持, 同時, 機(jī)械工業(yè)出版社對本書的出版也給予了大力幫助, 特此致謝。
由于作者水平和經(jīng)驗(yàn)有限, 書中難免出現(xiàn)疏漏和不足之處, 敬請讀者批評指正。
編 者
前 言
第 1 章 能源資源概述 … … … … … … … … … 1
1. 1 能源與能量 … … … … … … … … … … … 1
1. 1. 1 能源的分類 … … … … … … … … … … 1
1. 1. 2 能源可持續(xù)利用的評價指標(biāo) … … … 4
1. 1. 3 能量的基本形式 … … … … … … … … 8
1. 1. 4 能量的性質(zhì) … … … … … … … … … … 11
1. 1. 5 能量傳遞的相關(guān)因素 … … … … … … 12
1. 2 能源利用與可持續(xù)發(fā)展 … … … … … … … 13
1. 2. 1 能源與國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展 … … … … … … 13
1. 2. 2 能源與經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展 … … … … … 15
1. 3 我國的能源結(jié)構(gòu)與發(fā)展戰(zhàn)略 … … … … … 17
1. 3. 1 我國能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu) … … … … 18
1. 3. 2 我國能源形勢與發(fā)展戰(zhàn)略 … … … … 25
思考題 … … … … … … … … … … … … … … … … 30
第 2 章 能量的轉(zhuǎn)換與儲存 … … … … … … 31
2. 1 能量轉(zhuǎn)換的原理與效率 … … … … … … … 31
2. 1. 1 能量轉(zhuǎn)換的方式 … … … … … … … … 31
2. 1. 2 能量轉(zhuǎn)換的基本原理 … … … … … … 33
2. 1. 3 能量轉(zhuǎn)換的效率 … … … … … … … … 34
2. 2 能量轉(zhuǎn)換的形式與設(shè)備 … … … … … … … 36
2. 2. 1 化學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能 … … … … … … … 36
2. 2. 2 熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能 … … … … … … … 40
2. 2. 3 機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能 … … … … … … … 54
2. 3 能量的高效儲存技術(shù) … … … … … … … … 55
2. 3. 1 電能高效儲存技術(shù) … … … … … … … 56
2. 3. 2 熱能儲存技術(shù)及其應(yīng)用 … … … … … 59
2. 3. 3 機(jī)械能儲存技術(shù) … … … … … … … … 65
思考題 … … … … … … … … … … … … … … … … 66
第 3 章 常規(guī)能源的高效利用 … … … … … 67
3. 1 概述 … … … … … … … … … … … … … … … 67
3. 2 煤炭 … … … … … … … … … … … … … … … 69
3. 2. 1 煤炭的高效清潔利用技術(shù) … … … … 70
3. 2. 2 先進(jìn)煤炭燃燒發(fā)電技術(shù) … … … … … 78
3. 2. 3 煤炭利用節(jié)能環(huán)保技術(shù) … … … … … 84
3. 3 石油 … … … … … … … … … … … … … … … 88
3. 3. 1 石油概述 … … … … … … … … … … … 88
3. 3. 2 煉油工業(yè)的發(fā)展歷程及前景 … … … 89
3. 3. 3 原油煉制方法及節(jié)能技術(shù) … … … … 92
3. 4 天然氣 … … … … … … … … … … … … … … 97
3. 4. 1 天然氣概述 … … … … … … … … … … 97
3. 4. 2 天然氣高效利用技術(shù) … … … … … … 98
3. 5 水能 … … … … … … … … … … … … … … 102
3. 5. 1 水能概述 … … … … … … … … … … 102
3. 5. 2 水力發(fā)電技術(shù) … … … … … … … … 103
3. 6 電能 … … … … … … … … … … … … … … 107
3. 6. 1 電能概述 … … … … … … … … … … 107
3. 6. 2 電能的開發(fā)與輸送技術(shù) … … … … 109
思考題 … … … … … … … … … … … … … … … … 112
第 4 章 新能源的開發(fā)利用 … … … … … … 113
4. 1 新能源開發(fā)利用的意義 … … … … … … 113
4. 2 太陽能 … … … … … … … … … … … … … 115
4. 2. 1 太陽能及其利用原理 … … … … … 115
4. 2. 2 太陽能利用設(shè)備及系統(tǒng) … … … … 117
4. 2. 3 太陽能的應(yīng)用前景 … … … … … … 123
4. 3 風(fēng)能 … … … … … … … … … … … … … … 124
4. 3. 1 認(rèn)識風(fēng)能 … … … … … … … … … … 124
4. 3. 2 風(fēng)能的利用技術(shù) … … … … … … … 125
4. 3. 3 風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展趨勢 … … … … … 128
4. 4 生物質(zhì)能 … … … … … … … … … … … … 129
4. 4. 1 生物質(zhì)能概述 … … … … … … … … 129
4. 4. 2 生物質(zhì)能利用技術(shù) … … … … … … 131
4. 4. 3 生物質(zhì)能開發(fā)利用進(jìn)展 … … … … 1324. Ⅵ
5 核能 … … … … … … … … … … … … … … 134
4. 5. 1 核能概述 … … … … … … … … … … 134
4. 5. 2 核能利用技術(shù) … … … … … … … … 135
4. 5. 3 核能的和平利用前景 … … … … … 138
4. 6 地?zé)崮?… … … … … … … … … … … … … 140
4. 6. 1 地?zé)崮艿膩碓?… … … … … … … … 140
4. 6. 2 地?zé)豳Y源的分類及特征 … … … … 141
4. 6. 3 地?zé)豳Y源的開發(fā)利用
技術(shù) … … … … … … … … … … … … 143
4. 7 海洋能 … … … … … … … … … … … … … 145
4. 7. 1 認(rèn)識海洋能 … … … … … … … … … 145
4. 7. 2 海洋能開發(fā)利用技術(shù) … … … … … 147
4. 8 氫能 … … … … … … … … … … … … … … 148
4. 8. 1 氫能的特性及制備方法 … … … … 148
4. 8. 2 氫能的儲存與輸送 … … … … … … 151
4. 8. 3 氫能的應(yīng)用前景 … … … … … … … 151
4. 9 天然氣水合物 … … … … … … … … … … 153
4. 9. 1 天然氣水合物簡介 … … … … … … 153
4. 9. 2 世界上天然氣水合物的分布 … … 153
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