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李良君 著

图书标签:

• 光热发电
• 太阳能
• 可再生能源
• 能源技术
• 热力学
• 光学
• 聚光技术
• 储能
• 发电技术
• 新能源

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111577058

版次：1

商品编码：12173403

品牌：机工出版

包装：平装

丛书名： 高职高专新能源类专业规划教材

开本：16开

出版时间：2017-09-01

用纸：胶版纸

页数：114

内容简介

本书介绍光热发电技术的发展、优劣势和政策形势，重点介绍了抛物面槽式、集热塔式、线性菲涅尔式和碟式等几种典型的光热发电技术，并列举了国内外典型的光热发电站。全书分为八章，第壹章概要介绍太阳能利用、太阳能光热发电的类型、太阳能光热发电技术的发展趋势，从原理、系统形式、能量转换、储能方式、工程特性及环境影响等几方面将光热发电与光伏发电进行对比，介绍太阳能直接热利用的概念和采集方式并与光热发电进行比较。第二章至第五章介绍几种典型的光热发电技术形式——抛物面槽式、集热塔式、线性菲涅尔式和碟式的发电原理、特点、系统组成结构、主要部件/子系统的技术和设计选择。第六章对这几种技术形式从技术潜力、成本、在光热发电站所占比例及商业前景等几方面进行比较分析。第七章介绍国内外光热发电的发展、我国光热发电产业发展现状及面临的问题，对比介绍国内外的光热发电激励政策和形势，指出光热发电的长远意义。第八章介绍了国内外典型的光热发电项目实例。本书可作为高职高专新能源专业的教材，也可供相关工程技术人员参考。为方便教学，本书配有电子课件、模拟试卷及答案等，凡选用本书作为教材的老师，均可来电索取。

目录

前言
第一章 光热发电概述1
第一节概述 1
一、太阳能利用1
二、太阳能光热发电的类型2
三、太阳能光热发电技术的发展趋势5
第二节光热发电的优劣势6
一、光热发电与光伏发电6
二、光热发电与太阳能直接热利用8
本章小结9
问题与思考10
第二章 抛物面槽式光热发电技术 11
第一节概述 11
一、抛物面槽式光热发电的概念 11
二、槽式光热发电系统的组成12
三、槽式光热发电技术的优势13
第二节反射镜的对比与选择15
一、两种弯玻璃产品的对比简析15
二、最优化的槽式反射镜选择16
第三节反射镜支架19
第四节跟踪控制系统21
一、液压缸驱动的槽式定日镜支架
跟踪控制系统21
二、电动机驱动的槽式定日镜支架
跟踪控制系统22
三、两种槽式跟踪控制系统的比较22
第五节集热管23
一、集热管的结构和特性23
二、高温真空集热管 24
三、国内集热管的研制工作 26
第六节蓄热储能系统 27
一、显热蓄热 28
二、潜热蓄热 31
三、化学反应热蓄热 32
四、结论 32
第七节相关技术参数列举 33
本章小结 34
问题与思考 34
第三章 集热塔式光热发电技术 35
第一节概述 35
一、什么是集热塔式光热发电 35
二、塔式光热发电系统的组成 36
三、槽式和塔式光热发电技术的
比较 38
第二节定日镜系统 38
一、定日镜 38
二、定日镜场 40
第三节热交换系统 41
一、集热工质 41
二、中央接收器 42
第四节塔式光热发电的发展 47
一、全球发展历程 47
二、国内发展状况 47
三、发展展望 48
本章小结 49
问题与思考 49
V
第四章 线性菲涅尔式光热发电技术 50
第一节概述 50
一、线性菲涅尔式光热发电的概念 50
二、线性菲涅尔式光热发电的
工作原理 51
三、线性菲涅尔式光热发电的特点 51
第二节线性菲涅尔反射聚光系统 52
一、反射聚光系统的设计 52
二、线性菲涅尔式光热发电的
技术改进 53
第三节发展历程和应用前景 53
一、发展历程 53
二、应用前景 54
三、设计应用 56
本章小结 64
问题与思考 65
第五章 碟式光热发电技术 66
第一节概述 66
一、碟式光热发电的概念及组成 66
二、碟式光热发电技术与其他
技术的比较 71
第二节斯特林发动机的结构与
工作原理 72
一、碟式光热发电系统结构 72
二、斯特林发动机概述 73
三、斯特林发动机的基本工作
原理 74
四、斯特林发动机的实际循环 76
第三节斯特林发动机的类型与
优点 78
一、斯特林发动机的类型 78
二、斯特林发动机的优点 80
第四节碟式斯特林太阳能发电
示范园区 81
一、示范园区概况 81
二、示范园区的支持系统 82
本章小结 83
问题与思考 83
第六章 几种典型光热发电技术比较 84
第一节概述 84
一、典型光热发电技术 84
二、光热发电技术发展过程 86
第二节四种技术形式的比较 87
一、技术潜力 88
二、成本 88
三、在光热发电站所占比例 89
四、商业前景 89
五、总结 90
本章小结 91
问题与思考 91
第七章 光热发电趋势和政策形势 92
第一节国内外光热发电发展
现状和趋势 92
一、国内光热发电的发展 92
二、国外光热发电的发展 93
三、我国光热发电产业发展现状及
面临的问题 94
四、光热发电发展趋势分析 95
第二节光热发电激励政策分析 96
一、我国光热发电政策 96
二、国外光热发电的扶持政策 97
三、太阳能光热发电政策建议 98
第三节光热发电的长远意义 99
本章小结 100
问题与思考 100
第八章 光热发电站实例 101
第一节全球典型光热发电项目 101
第二节美国典型光热发电项目 102
一、美国伊万帕（Ivanpah）
发电站（392MW） 102
二、美国新月沙丘发电站 105
三、美国光热发电站发展状况 108
第三节国内典型光热发电项目 109
VI
一、我国首个槽式+线性菲涅尔式
聚光太阳能光热发电试验示范
系统 109
二、延庆太阳能高温热发电站 110
三、国内首座线性菲涅尔式中高温热
发电站 111
四、国内首个太阳能商业化光热发电
项目 111
五、全国光热发电站发展状况 112
本章小结 113
问题与思考 113
参考文献 114

前言/序言

由于光热发电产业的蓬勃兴起，各院校必将紧跟行业形势，陆续开设此类专业或课程。由于这是一门比较新开设的课程，现在可用的教材和参考书较少，因此拟针对高职高专新能源类专业教育，编制一本合用的教材。
“光热发电技术基础”是新能源专业群的专业基础课程、光热专业的专业课程。本课程采用教、学、做一体化教学模式，使学生了解光热发电的概念和类别、光热发电的应用、发展政策和趋势，掌握目前几种典型的光热发电形式如抛物面槽式、集热塔式、线性菲涅尔式和碟式的系统组成、技术和应用领域、应用方向。本书可在新能源专业群的风电、节能、光伏、光热等专业使用。
建议学时数为48 学时。
参与本书编写的老师有李良君、王欣、沈洁、武洪娟、丁玮、张润华、皮琳琳和刘靖，全书由李良君统稿，由王建明审稿。
本书在编写过程中，部分内容参考了有关资料，参考资料来源恕不一一列举，谨对相关作者表示感谢。
限于编者水平，书中定有不少疏漏和错误，恳请读者批评指正。
编 者

《能源的未来：智能电网与分布式能源系统》 内容概述： 本书深入探讨了现代电力系统发展的两大关键驱动力——智能电网和分布式能源系统，旨在勾勒出未来能源格局的蓝图。我们不再局限于传统的集中式电力生产模式，而是将目光投向一个更加灵活、高效、可持续且用户参与度更高的能源网络。本书将从理论基础、技术实现、系统整合、政策法规以及经济模式等多个维度，全面解析智能电网和分布式能源系统如何重塑我们获取和使用能源的方式。 第一部分：智能电网的基石——通信、传感与控制 本部分将首先深入剖析智能电网的核心技术要素。我们将详细介绍智能电网的通信网络架构，包括高速、低延迟的通信协议（如IEC 61850、Zigbee、PLC等）在电力系统中的应用，以及如何实现电网设备之间的实时数据交换。传感器技术是智能电网的“眼睛”，我们将探讨各种先进传感器（如电压、电流、温度、功率因数传感器）的设计原理、部署策略以及在电网状态监测、故障诊断中的作用。 在此基础上，我们将重点阐述智能电网的控制系统。这包括先进的配电自动化系统（DAS）、集成的能源管理系统（EMS）以及需求侧响应（DSR）管理平台。本书将详细解析这些控制系统如何通过实时数据分析，实现电网的自愈合能力、优化潮流分布、提高供电可靠性，并有效整合各类分布式能源。此外，我们还将探讨电力电子技术在智能电网中的关键作用，如柔性交流输电系统（FACTS）、高压直流输电（HVDC）以及智能变压器等，分析它们如何提升电网的灵活性、稳定性和输电能力。 第二部分：分布式能源系统的多元化与整合 分布式能源系统（DER）是智能电网中不可或缺的组成部分，它们以多种形式出现在用户侧，打破了传统电力生产的地域限制。本部分将聚焦于目前主流的分布式能源技术，并探讨它们如何与智能电网实现无缝整合。 太阳能光伏发电： 详细介绍光伏电池的基本原理、不同类型（单晶硅、多晶硅、薄膜电池）的特性，以及光伏阵列的设计、安装和逆变器技术。本书将深入分析光伏发电的间歇性和波动性特点，以及智能电网如何通过储能技术、预测算法和灵活的电网调度来应对这些挑战。 风力发电： 探讨陆上和海上风力发电机的结构、工作原理，以及风能资源的评估和选址技术。同样，本书将关注风电的间歇性问题，并介绍智能电网如何通过预测模型、储能配置以及与其他能源形式的互补来实现稳定供电。 分布式储能技术： 储能是实现分布式能源大规模并网的关键。本书将详细介绍不同类型的储能技术，包括电池储能（锂离子电池、液流电池）、机械储能（飞轮、抽水蓄能）、热储能以及氢储能等。我们将分析它们的性能特点、成本效益，以及在削峰填谷、频率支撑、备用电源等方面的应用。 微电网技术： 微电网作为分布式能源的集成平台，具备独立运行和并网运行的能力。本书将深入解析微电网的架构设计、控制策略（如孤岛运行控制、并网运行控制）、能量管理以及与主电网的交互机制。我们将讨论微电网在提高能源可靠性、降低损耗、促进本地能源消纳等方面的优势。 其他分布式能源： 简要介绍如小型水电、生物质能、地热能等其他分布式能源的特点及其在特定区域的应用潜力，以及它们在智能电网中的接入方式。 第三部分：智能电网与分布式能源系统的协同效应与应用场景 本部分将聚焦于智能电网与分布式能源系统如何协同工作，从而产生巨大的经济效益和环境效益，并催生新的应用场景。 电网稳定性与可靠性提升： 详细分析智能电网如何通过实时监测、预测和快速响应，有效应对分布式能源波动带来的影响，确保电网的频率和电压稳定。我们将探讨虚拟电厂（VPP）的概念，以及如何通过聚合大量的分布式能源和储能资源，形成一个可控的虚拟电源，为电网提供灵活的调节能力。 能源效率优化与损耗降低： 智能电网通过精确的负荷预测、动态电价机制以及需求侧响应，能够引导用户在非高峰时段用电，从而平抑负荷曲线，减少电网的峰荷压力，降低输配电损耗。分布式能源的就近消纳也有效减少了长距离输电带来的能量损耗。 绿色能源发展与碳减排： 智能电网和分布式能源系统的推广，是实现能源结构转型、减少化石能源依赖、降低温室气体排放的关键。本书将分析它们在推动可再生能源普及、实现能源系统低碳化方面的重要作用。 用户赋能与市场创新： 智能电网赋予用户更多参与能源市场的能力，例如通过安装分布式电源和储能设备，用户可以成为“产消者”（Prosumer），将多余的电力出售给电网。我们将探讨点对点能源交易、虚拟电厂运营商、储能服务提供商等新兴商业模式的兴起。 关键应用场景解析： 电动汽车（EV）的融合： 探讨智能电网如何支持电动汽车的大规模充电，以及V2G（Vehicle-to-Grid）技术如何使电动汽车成为移动储能单元，为电网提供调峰调频服务。 智能家居与建筑： 分析智能家居系统如何与智能电网互动，实现能源的智能化管理和优化，提升居住舒适度的同时降低能源消耗。 工业与商业能源管理： 介绍企业如何利用智能电网和分布式能源，实现能源成本的降低、供应链的韧性提升以及可持续发展目标的实现。 偏远地区与岛屿供电： 探讨智能电网和微电网在为缺乏传统电网覆盖的偏远地区和岛屿提供稳定、可靠、清洁能源方面的应用。 第四部分：政策法规、经济模型与未来展望 本部分将从宏观层面探讨智能电网与分布式能源系统发展所面临的政策、法规、经济以及市场挑战，并展望未来的发展趋势。 政策与监管框架： 分析当前各国在支持智能电网和分布式能源发展方面的政策导向，包括可再生能源配额制、上网电价补贴、税收优惠等。探讨如何建立适应性强的监管框架，以应对快速变化的能源技术和市场。 经济模型与投资分析： 深入研究智能电网和分布式能源项目的经济可行性，包括投资回报分析、风险评估以及创新的融资模式。分析储能、需求侧响应等服务的价值评估和市场机制。 数据安全与网络安全： 随着电网的数字化和智能化，数据安全和网络安全变得至关重要。本书将探讨如何构建安全的通信和控制系统，保护敏感的能源数据，防止网络攻击。 技术发展趋势与前沿研究： 展望未来，我们将讨论人工智能（AI）在能源预测、故障诊断、系统优化中的应用，以及区块链技术在能源交易中的潜力。同时，还将探讨下一代智能电网的关键技术，如边缘计算、物联网（IoT）在能源领域的深化应用，以及对新兴分布式能源形式的探索。 全球合作与可持续发展： 强调国际合作在推动智能电网和分布式能源技术发展、共享最佳实践以及应对全球气候变化方面的重要性。 结论： 《能源的未来：智能电网与分布式能源系统》并非仅是一部技术手册，它更是一幅关于能源系统如何从传统走向未来的宏伟画卷。本书为读者提供了理解当前能源革命的核心动力，揭示了技术创新如何驱动经济发展和社会进步，并指明了通往一个更清洁、更可靠、更可持续能源未来的道路。无论是能源行业的从业者、政策制定者，还是对能源未来充满好奇的读者，都将从中获得深刻的洞见和前瞻性的思考。

评分☆☆☆☆☆

书中对于光热发电的经济性分析和未来发展趋势的展望，也给我留下了深刻的印象。作者并没有回避光热发电当前面临的高成本挑战，而是客观地分析了导致成本高企的各种因素，并就如何通过技术进步和规模化生产来降低成本提出了切实可行的建议。我特别欣赏书中对不同技术路线的成本效益进行量化对比的分析，这让我能够更清晰地认识到，在不同的应用场景下，哪种技术路线可能更具竞争力。同时，作者对光热发电未来在能源结构中的角色以及与其他可再生能源互补的潜力进行了深入的探讨，这让我对这个领域的发展前景充满了信心。

评分☆☆☆☆☆

这本书对于系统集成与控制的讨论，让我看到了光热发电作为一项复杂工程的另一面。它不仅仅是关于单项技术的突破，更是如何将集热、储热、发电等各个子系统有机地结合起来，并实现智能化、自动化的运行。我注意到书中专门辟章节介绍了不同集热器阵列的跟踪控制算法，以及整个电站的能量管理和调度策略。这让我认识到，高效的光热发电不仅需要先进的技术硬件，更需要精密的控制软件和智能化的运行管理系统。书中关于故障诊断和安全防护的内容，也让我对实际工程中的风险评估和应对措施有了更直观的了解，这对于我未来从事相关领域的项目设计和管理工作非常有价值。

评分☆☆☆☆☆

对于我这样对光热发电领域还处于初步探索阶段的读者来说，一本好的入门书籍必须具备清晰的逻辑和扎实的基础知识。这本书在这方面做得非常出色。我注意到，在介绍完集热器的基本原理之后，作者并没有急于深入到更复杂的发电循环，而是先花了不少篇幅来讲解“吸热材料”和“传热介质”的选择。这让我意识到，看似简单的“收集太阳能”这个环节，实际上蕴含着丰富的物理化学知识，而这些知识的掌握，对于后续理解整个发电过程的效率至关重要。我特别喜欢书中在介绍不同吸热涂层材料性能时，所提供的对比表格和详细的性能参数分析，这对于我未来进行技术选型或者方案评估，无疑提供了宝贵的参考依据。

评分☆☆☆☆☆

读到发电循环部分，我感觉这本书的技术深度进一步提升。作者从热力学基本原理出发，详细介绍了朗肯循环、布雷顿循环等在光热发电中常用的几种发电方式。他不仅仅是列出公式，而是通过对各个循环的能量转化过程进行分解和分析，让我们能够理解不同循环的效率瓶颈以及优缺点。我尤其对书中关于高温工质选择以及热交换器设计的相关内容产生了浓厚的兴趣。理解不同工质在高温高压下的行为特性，以及如何高效地将集热器收集的热能传递给工质，是我觉得非常具有挑战性但又极其关键的技术点，而这本书在这方面给了我非常清晰的指导。

评分☆☆☆☆☆

在光热发电系统中，储热技术的重要性不言而喻，它解决了太阳能间歇性供给的难题。而这本书恰恰在这方面给予了充分的关注。我花了相当多的时间来研读关于储热系统的章节，书中详细介绍了熔盐储热、水储热、相变材料储热等几种主流技术。对于熔盐储热，作者不仅解释了其工作原理和优势，还深入分析了熔盐的种类、性质以及在高温下的稳定性问题，并给出了相应的安全操作和维护建议。我尤其对书中关于熔盐储热与发电循环耦合的讲解印象深刻，这部分内容帮助我理解了如何通过储存的热能，在无太阳照射的情况下依然能够稳定地发电，从而实现光热电站的全天候运行。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计简洁大方，封面色彩搭配也显得非常专业，让人一眼就能感受到这是一本认真打磨的学术专著。我迫不及待地翻开第一章，作者用一种非常亲切但又不失严谨的语言，为我勾勒出了光热发电的基本概念和发展历程。他并没有直接切入复杂的公式推导，而是从宏观的能源需求、环境挑战入手，巧妙地引出了光热发电作为一种可持续能源解决方案的意义和价值。我尤其欣赏作者在解释“集热”和“发电”这两个核心环节时，所运用的生动比喻和图文并茂的方式。例如，在解释槽式集热器如何聚焦太阳光时，作者将其比作放大镜聚光，让我这个初学者立刻茅塞顿开。书中还穿插了一些历史性的发展节点，以及一些里程碑式的示范项目介绍，这使得枯燥的技术讲解变得更加有趣和富有故事性，让我感觉自己不仅仅是在阅读一本技术手册，更像是在聆听一位经验丰富的老师在娓娓道来。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面上赫然印着“光热发电技术基础”几个大字，拿到手的时候，我着实被它沉甸甸的分量所吸引，同时也带着一丝好奇与期待。我一直对可再生能源领域充满兴趣，尤其是太阳能，而光热发电作为其中的一个重要分支，其背后的技术原理和发展前景一直让我心生向往。拿到这本书，我首先翻阅了目录，对整本书的结构有了初步的了解。从基础概念的介绍，到集热器的类型与性能，再到储热系统、发电循环以及系统集成与控制，每一个章节的标题都透露出一种循序渐进、深入浅出的教学思路。我尤其关注到关于不同集热器技术（如槽式、塔式、碟式）的详细阐述，这部分内容在其他一些介绍光伏发电的书籍中往往是被一带而过，而这本书的目录显示出了对其的重视，让我对能够深入理解各种技术路线的优劣有了很大的信心。

评分☆☆☆☆☆

在阅读过程中，我发现这本书的语言风格非常朴实，没有过多的华丽辞藻，而是直击技术的核心。尽管内容涉及大量的专业术语和复杂的原理，但作者通过清晰的逻辑和大量的插图，有效地降低了阅读门槛。很多时候，当我遇到一些难以理解的概念时，书中附带的图解和流程图都能帮助我迅速建立起直观的认识。我尤其喜欢作者在介绍一些关键公式时，会先解释其物理意义，然后再给出推导过程，这样的处理方式让我在掌握知识的同时，也能够理解其背后的科学原理，而不是死记硬背。

评分☆☆☆☆☆

这本书在讲解集热器类型时，提供了非常详尽的对比分析。我一直对槽式、塔式和碟式集热器这些名词感到有些模糊，总觉得它们只是形式上的区别。然而，通过阅读这本书，我才真正理解到它们在工作原理、集光效率、土地占用、成本投入以及适用场景等方面的显著差异。作者不仅详细介绍了每种集热器的结构组成和工作流程，还通过大量的图示和实际案例，直观地展示了它们在不同地理位置和气候条件下的运行表现。我尤其对塔式光热发电系统的工作原理产生了浓厚的兴趣，那种将无数反射镜汇聚阳光到中央塔顶的景象，在我脑海中构筑了一幅壮观的画面，也让我对高温集热技术的实现方式有了更深刻的认识。

评分☆☆☆☆☆

总而言之，这本书给我带来了非常系统和深入的光热发电技术知识。我感觉自己就像经历了一次由浅入深、由表及里的学习过程。从最初对“光热发电”这个概念的模糊认识，到逐渐理解其核心技术、关键环节以及系统集成，再到对其经济性和未来发展有了更全面的认识，这本书无疑为我打开了一扇通往光热发电技术世界的大门。这本书的价值在于其内容的严谨性、结构的完整性以及讲解的清晰性，无论是对于初学者还是希望深入研究的专业人士，都能从中获益匪浅。