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1生物质能1

1.1生物质能概述1

1.1.1白蚁的启迪1

1.1.2更好利用生物质能1

1.1.3生物能的今天和明天2

1.2能量生物质的生产4

1.2.1直接土地利用的变更4

1.2.2间接土地利用的变更5

1.2.2.1短期措施5

1.2.2.2中期措施5

1.2.2.3长期措施5

1.3生物质能的利用5

1.4良好利用生物质能的总体标志6

1.4.1改善可持续生物质资源的应用效率6

1.4.2极大限度地减少温室气体7

1.4.3最佳化生物质对能量供应安全的贡献7

1.4.4避免和食品、饲料和纤维原料生产竞争7

1.5生物质能发展里程碑7

1.5.1近期里程碑7

1.5.2中期里程碑8

1.5.3远期里程碑8

1.6生物质能源技术8

1.6.1生物质能源技术概述8

1.6.2生物质固体燃料9

1.6.2.1生物质成型燃料9

1.6.2.2生物质固体燃料生产10

1.6.2.3生物质固体燃料与煤混烧技术10

1.6.3生物质液体燃料11

1.6.4生物质气体燃料11

1.6.4.1沼气11

1.6.4.2生物质气化12

1.6.4.3生物质制氢12

1.6.5第二代生物质能源12

2沼气13

2.1引言13

2.2沼气的产生13

2.2.1沼气产生的原理13

2.2.2沼气产生的条件14

2.2.2.1沼气发酵用微生物和步骤14

2.2.2.2生产沼气主要条件控制14

2.2.3厌氧菌致分解产生沼气的主要环节14

2.2.4由农场泥浆产生沼气16

2.2.5由能量作物产生沼气16

2.2.5.1能量作物产生沼气的发展16

2.2.5.2能量作物产生沼气技术要素17

2.2.5.3能量作物产生沼气前景18

2.3沼气的应用18

2.3.1生物质抗热水蒸气化（变形）18

2.3.2用于发电的沼气19

2.3.3植物油和干馏木煤气19

2.3.3.1利用植物油的BHKW20

2.3.3.2利用干馏木煤气的BHKW20

2.4沼气设施的雷电保护和过电压保护20

2.5沼气设施的质量认证22

2.6带有有机物朗肯循环耦合的沼气发电机22

2.7沼气和燃料电池23

2.7.1大面积应用沼气的技术进步——与燃料电池组合23

2.7.2沼气和燃料电池组合应用项目举例23

2.8沼气远程运输24

2.8.1远程输送气体净化准备工作和设施24

2.8.2沼气远程输送举例26

2.8.2.1在Bersenbruck沼气设施26

2.8.2.2在Steinfurt和Hollig间沼气远程运输及分散使用26

2.9沼气技术新发展27

2.10沼气技术应用举例——德国Hellabrunn动物园沼气设施28

3生物质气化30

3.1生物质气化概述30

3.2生物质气化热裂解气31

3.3气化技术简介32

3.3.1气化器分类32

3.3.2四种商业可供气化器34

3.3.3典型生物质气化器及产品燃料容量范围35

3.3.4典型生物质气化器品牌35

3.3.5典型生物质气化参数35

3.4生物质气化的应用36

3.4.1生物质气化热电联产发电36

3.4.2生物质共燃37

3.4.3生物质合成气38

3.5生物质气化的优点和缺点38

3.6生物质气化的应用举例40

3.6.1在芬兰Lahti生物质气化器发电厂Kymijarvi40

3.6.2瑞典Vaxjo Varnamo生物质气化中心42

3.6.3奥地利Guessing热电联产发电厂44

3.7生物质气化用于废物处理47

3.7.1废物高温转换47

3.7.2废物高温转换气化器内部过程步骤48

3.7.3废物高温转换气化器功效评估48

3.7.4其他废弃物气化处理厂现状49

3.8生物质气化发电厂潜在的健康和安全危害50

4生物质制氢和燃料电池51

4.1氢——将来的动力中心51

4.1.1氢能量中心51

4.1.2氢能量中心的要素51

4.2生物质制氢52

4.2.1生物质制氢的优势52

4.2.2生物质制氢的挑战53

4.2.3生物质制氢的途径53

4.2.3.1生物质直接制氢54

4.2.3.2可存储的中间介质55

4.3生物质制氢技术55

4.3.1生物质气化制氢55

4.3.1.1生物质气化制氢概述55

4.3.1.2生物质气化制氢后处理56

4.3.1.3生物质气化制氢采用膜技术56

4.3.1.4间接生物质气化制氢56

4.3.1.5烃类水蒸气重整制氢57

4.3.2生物质超临界水-气化制氢57

4.3.2.1生物质超临界水-气化制氢简介57

4.3.2.2生物质超临界水-气化制氢化学过程58

4.3.2.3生物质超临界水-气化制氢工艺设施简述58

4.3.2.4生物质超临界水-气化制氢应用现状58

4.3.3生物质等离子制氢59

4.3.4生物质制氢的生物学方法59

4.3.4.1生物质制氢的生物学方法概述59

4.3.4.2直接生物光分解制氢60

4.3.4.3间接生物光分解制氢60

4.3.4.4生物学水-气转移反应制氢61

4.3.4.5光发酵制氢61

4.3.4.6暗发酵制氢62

4.3.5生物质制氢方法小结62

4.4国际能源局关于生物质制氢的展望63

4.5燃料电池63

4.5.1燃料电池概述63

4.5.2燃料电池的特点63

4.5.3燃料电池运行原理64

4.5.4燃料电池技术比较65

4.5.5燃料电池的挑战65

4.5.6燃料电池车辆65

4.5.6.1燃料电池在运输车辆应用对节能低碳的贡献65

4.5.6.2世界燃料电池在交通工具领域应用65

4.5.6.3燃料电池在交通工具应用研究重点67

5生物质固体燃料混烧技术68

5.1生物质混烧概述68

5.1.1生物质固体燃料与煤粉混烧技术对于减少温室气体排放的贡献68

5.1.2生物质固体燃料与煤粉混烧技术应用68

5.1.3生物质固体燃料与煤粉混烧技术三种类型68

5.2生物质预处理71

5.2.1生物质与煤混烧技术遇到的挑战71

5.2.2对生物质原料的预处理72

5.3几个生物质混烧示范项目简介72

5.3.1丹麦Avedore多种燃料发电厂73

5.3.2 BioCoComb发电厂（奥地利Zeltweg）74

5.3.3英国Drax生物质直接喷射技术的开创性项目75

5.4生物质混烧小结77

5.4.1生物质混烧的优点77

5.4.1.1生物质混烧的技术优势77

5.4.1.2生物质混烧的经济优势77

5.4.2生物质混烧的局限77

5.4.2.1生物质混烧的技术局限77

5.4.2.2生物质混烧的经济局限78

5.4.2.3生物质混烧的环境局限78

5.4.3生物质混烧局限的应对78

6生物质液体燃料79

6.1液态生物质燃料79

6.1.1生物质液体燃料概述79

6.1.2生物质液体燃料生产过程79

6.1.3生物质液体燃料的优点80

6.1.4欧洲其他生物质液体燃料示范生产厂80

6.1.4.1法国CEA Bure Saudron示范生产厂80

6.1.4.2芬兰NSE Stora Enso’s Varkaus Mill生物燃料示范生产厂80

6.1.4.3德国Karlsrhue生物燃料示范生产厂81

6.1.4.4荷兰生物精炼设计（Dutch Biorefinery Initiative， DBD81

6.1.5关于生物质液体燃料一些数据81

6.1.6费-托（Fisher-Tropsch）过程82

6.1.6.1费-托（Fisher-Tropsch）过程的历史82

6.1.6.2费-托（Fisher Tropsch）过程的化学机制82

6.1.6.3费-托（Fisher Tropsch）过程的条件82

6.1.6.4费-托（Fisher Tropsch）过程的产品分布82

6.1.6.5费-托（Fisher-Tropsch）过程的催化剂83

6.1.7美孚（Mobil）过程83

6.2生物柴油83

6.2.1生物柴油的定义83

6.2.2燃料的能量效率83

6.2.3生物柴油的CCO2释放84

6.2.4生物柴油与化石燃料柴油的CO2释放比较85

6.2.5生物柴油与化石燃料柴油的大气层释放比较85

6.2.6生物柴油的优点及缺点86

6.2.6.1生物柴油的优点86

6.2.6.2生物柴油的缺点86

6.3应用举例86

6.3.1芬兰生物燃料的生产与应用86

6.3.1.1概况86

6.3.1.2芬兰生物燃料生产与应用示范项目86

6.3.1.3可低温运行高浓缩乙醇生产86

6.3.2美国生物燃料的生产与应用87

6.3.2.1概况87

6.3.2.2加利福尼亚的甲醇/乙醇87

6.4先进液态生物质燃料88

6.4.1第二代液态生物质燃料88

6.4.2第三代液态生物质燃料90

6.4.3第四代液态生物质燃料90

6.5生物二甲醚91

6.5.1二甲醚概述91

6.5.2二甲醚特性91

6.5.3二甲醚生产91

6.5.4二甲醚应用92

6.5.5二甲醚应用的新途径93

6.6国际能源局关于藻类生物质燃料现状和前景的估计94

6.6.1引言94

6.6.2藻类生物质燃料生产特点、步骤和开发重点95

6.6.3藻类生物质燃料的潜能和可持续发展95

6.6.4藻类生物质燃料的生产过程96

6.6.5藻类栽培97

6.6.6藻类类型和栽培途径97

6.6.6.1微藻类97

6.6.6.2宏藻类（海藻）97

6.6.7藻类生产系统97

6.6.8藻类培养的生产率99

6.6.8.1温度99

6.6.8.2光饱和、光抑制和自阴影的限制及克服99

6.6.8.3 CO2资源及可供性99

6.6.8.4其他营养要求100

6.6.8.5水和土地要求100

6.6.8.6光合作用速率100

6.6.8.7商业规模设施的选址100

6.6.9藻类生物质和生物燃油持续生产100

6.6.10收获、油萃取和燃料转换101

6.6.10.1收获101

6.6.10.2油的萃取101

6.6.11燃料生产技术102

6.6.11.1酯交换反应102

6.6.11.2加氢过程102

6.6.11.3热解103

6.6.11.4微藻类和宏藻类气化103

6.6.12藻类生物燃料生产的经济学104

6.6.12.1藻类生物燃料生产的副产品104

6.6.13藻类生物燃料生产的技术-经济分析105

6.6.13.1研究案例一——美国新墨西哥州Roswell105

6.6.13.2研究案例二——澳大利亚大型开放池塘106

6.6.14藻类生物燃料对将来液体运输燃料的贡献107

6.6.15藻类生物燃料小结107

6.7可移动液态生物质燃料工艺过程108

6.7.1可移动生物燃料生产原理108

6.7.2可移动生物燃料生产特点108

6.7.3可移动生物燃料生产技术创始人109

7风力发电110

7.1风力发电概述110

7.1.1关于风能110

7.1.2风力发电迅猛发展110

7.1.3风力发电设施112

7.1.4风力发电连接公共电网112

7.1.5原始能源的节省趋势112

7.2风能变换器113

7.2.1小型风力设施113

7.2.1.1单翼叶片转子114

7.2.1.2 Darious-转子114

7.2.1.3 Savonius-转子114

7.2.1.4 H-转子114

7.2.2大型风力设施及风电公园115

7.2.2.1近岸风力发电设施116

7.2.2.2陆上风力涡轮机116

7.2.2.3海上风力涡轮机116

7.3风力发电的设计和核准117

7.3.1设计绩效117

7.3.2设计基本原则118

7.3.2.1面积利用设计118

7.3.2.2土地面积开发和退役118

7.3.2.3土地面积占用118

7.3.2.4对住宅区保持最小距离118

7.3.2.5补偿和替代措施118

7.3.2.6动植物118

7.4风力发电的计算119

7.4.1风能利用119

7.4.2风速119

7.4.3可用风功率120

7.5风力发电运行标准120

7.5.1转数调节和功率限制120

7.5.1.1频率控制120

7.5.1.2启动风速和关闭风速120

7.5.2风能转换器的转子叶片120

7.5.3风向导航121

7.5.4塔身及基础121

7.5.5贡多拉和发电机122

7.5.5.1贡多拉122

7.5.5.2变速传动箱122

7.5.5.3三相异步发电机122

7.5.5.4网路同步运行方式123

7.5.6风力设施对电网的回馈作用124

7.5.7高温超导124

7.5.8雷电过电压保护和接地保护125

7.5.8.1雷电过电压保护原则125

7.5.8.2雷电保护区（13SZ）分类125

7.5.8.3接地保护126

7.5.9变电站火灾危险127

7.5.10风能存储128

7.5.10.1氢-存储技术128

7.5.10.2风-压缩空气存储技术128

7.5.11风能设施的考核129

7.6担保129

7.7风能设施的经济性129

7.7.1经济安全129

7.7.2产电预算129

7.7.3能量偿还130

7.8风能设施集成于建筑130

7.8.1太阳空气箔在建筑物集成130

7.8.2高层建筑物风能设施的集成131

7.8.2.1 Skyzed项目131

7.8.2.2 43层Castle House项目131

7.8.2.3广州珠江大厦132

8水力发电和波浪发电134

8.1小型水力发电概述134

8.1.1小水电的环境优势134

8.1.2小水电系统规模135

8.1.3小水电系统的选址135

8.1.4小水电系统的发展136

8.2小水电技术简介136

8.2.1小水电方案元件136

8.2.2小水电功率产出137

8.2.3小水电适合的条件137

8.2.4小水电透平机分类138

8.2.5 Pelton透平机138

8.2.6 Francis透平机139

8.2.7 Turgo透平机141

8.2.8 Kaplan透平机141

8.2.8.1 Kaplan透平机原理141

8.2.8.2 Kaplan透平机变种142

8.3水力发电对生态的影响145

8.3.1水力发电生态优点145

8.3.2水力发电生态缺点145

8.4水力发电的经济评估145

8.4.1经济和生态评估标准条件145

8.4.1.1经济标准145

8.4.1.2生态标准145

8.4.2小水电降低成本145

8.4.3小水电管理146

8.4.4低费用线路连接146

8.5波浪发电146

8.5.1波能量的物理概念147

8.5.2波功率的公式148

8.5.3波能量和波能量通量148

8.5.4不同水深的海洋波特性149

8.5.5深水特性和机会149

8.5.6波浪能的利用150

8.5.6.1利用波浪能的历史150

8.5.6.2现代波浪能利用分类150

8.5.7波浪能发电设施151

8.5.7.1波浪能发电设施的三个基本类型151

8.5.7.2“巨鲸”波浪能发电设施151

8.5.7.3“波浪之星”发电设施151

8.5.7.4“波浪龙”发电设施152

8.5.8利用波浪能的潜能和挑战154

8.5.8.1利用波浪能的潜能154

8.5.8.2利用波浪能所面对的挑战155

8.5.9波浪农场155

9环境热156

9.1利用环境热156

9.2热泵157

9.2.1热泵的热源157

9.2.2热泵的工作方式157

9.3热电联产和循环经济157

9.3.1热电联产157

9.3.2循环工业经济举例157

9.4国际能源局最新决策159

9.4.1国际能源局技术路线图159

9.4.2要求立即行动的方针160

9.4.3关键技术如今可供160

10有关生物质、风力、水力等可再生能的书籍161