新农村可再生能源实用技术手册

章节摘录

从地球蕴藏的能量数量来看，自然界存在有无限的能量资源。仅就太阳能而言，太阳每秒钟通过电磁波传至地球的能量达到相当于500多吨煤燃烧放出的热量。这相当于一年中仅太阳能就有130万亿吨煤的热量，大约为全世界目前一年耗能的一万多倍。不过，由于人类开发与利用地球能源尚受到社会生产力，科学技术、地理原因及世界经济、政治等多方面因素的影响与制约。包括太阳能、风能、水能在内的巨大数量的能源，可以利用的仅微乎其微，因而，继续开发的潜力巨大。人类能源消费的剧增、化石燃料的匮乏以至枯竭以及生态环境的日趋恶化，迫使人们不得不思考人类社会的能源问题。国民经济的可持续发展，依仗能源的可持续供给，这就必须研究开发新能源和可再生能源。新能源和可再生能源的概念和含义是1981年联合国在肯尼亚首都内罗毕召开的新能源和可再生能源会议上确定的，它不同于常规化石能源，可以持续发展，用之不竭，对环境无多大损害，有利于生态良性循环。目前，联合国开发计划署（UNDP）将新能源和可再生能源分为三类。（1）大中型水电。（2）可再生能源，包括小水电、太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能。（3）传统生物质能。目前在我国，新能源和可再生能源是指除常规化石能源和大中型水力发电、核裂变发电之外的生物质能、太阳能、风能、小水电、地热能以及海洋能等一次能源。这些能源，资源丰富，可以再生，清洁干净，是最有前景的替代能源，将成为未来世界能源的基石。

前言

农村人口既是能源消费者，也是能源生产者；广大农村既是污染物排放源，也是污染物消纳地。发展农村能源，治理农业面源污染不仅能够缓解国家能源压力、优化能源结构、保障国家能源安全，而且能有效地减少污染物排放，改善农村生产生活环境。农村节能减排是国家节能减排工作的重要组成部分，农村能源的开发利用更是农村和农业节能减排的关键。在社会主义新农村建设中，国家以实施循环农业为重点，强化农民的主体地位，寓生态建设于富民之中，努力改变农民的生产生活方式，大力开发利用自然能源，提高太阳能、风能、微水能、生物质能、地热能的利用率。同时强调要加强国际合作，加大宣传力度，努力创造良好的发展氛围，加强队伍建设，严格项目监管，切实促进农村能源行业的全面发展。改革开放30年来，中国农村能源政策的演变基本上是围绕国家能源问题展开的：首先是农村能源短缺问题。主要围绕农村地区的资源赋存展开，着力发展沼气、薪炭林、小水电、小煤炭、太阳能以及推广省柴节煤灶；其次是能源安全问题。由于农村能源与可再生能源的天然联系，中国农村能源政策着眼于服务国家能源安全，推进能源供给的多样化，促进能源可持续发展；第三是全球气候变暖问题，农村能源被赋予了减排二氧化碳的新使命。2007年农业部发布了农业和农村节能减排十大技术，即：禽畜粪便综合利用技术、秸秆能源利用技术、太阳能综合利用技术、农村小型电源利用技术、能源作物开发利用技术、农村省柴节煤炉灶（炕）技术、耕作制度节能技术、农业主要投入品节约技术、农村生活污水处理技术、农机和渔船节能技术。为进一步宣传、推广、应用以上有关技术，北京市新能源与可再生能源协会特组织专家、学者编写了《新农村可再生能源实用技术手册》，编写人员如下：第一章农村能源概论贾振航、朱四海第二章太阳热水装置罗运俊第三章太阳灶陈晓夫第四章太阳能光伏发电系统王长贵第五章农村太阳房郑瑞澄第六章农村沼气周孟津、蔺金印、刘斌第七章农村生物质热利用郝芳洲、贾振航第八章生物质集中供气张榕林、徐光启第九章微型水力发电钟挺、胡桧第十章小型风力发电技术李德孚、庞德萱第十一章浅层地热郑克棪、冉伟燕附录农村能源常用计量单位及数据贾振航 全书由贾振航主编。北京市新能源与可再生能源协会对本书给予了大力支持，对此深表谢意。作者来自高校、科研院所、设计规划部门和行业协会，长期从事农村能源的研究、设计、开发、推广和应用，具有雄厚的理论基础和丰富的实践经验，本书也是他们数十年工作经验的结晶。书稿遵循少而精的原则，力求层次分明、重点突出、概念清晰、注重实用。强调指出，由于各地自然条件不尽相同，对于书中介绍的各种技术，读者要根据当地自然条件和经济发展，因地制宜，先试后用，在实践中不断总结、发展、提高，使其发挥应有的作用，产生更大的效益。在我国经济和科技飞速发展时代，因编写人员水平和经验所限，加之时间仓促，很难以一概全，不妥之处，敬请读者、专家、同行批评指正。

书籍目录

第一章 农村能源概论1第一节 新能源与可再生能源简介1一、新能源与可再生能源1二、我国能源资源特点3第二节 农村可再生能源与社会主义新农村建设3第三节 我国农村能源现状与发展6一、我国农村能源发展现状6二、农村能源建设成效显著6三、我国农村能源发展潜力巨大7四、大力发展农村能源8第四节 我国农村能源政策的思考与展望9一、能源短缺时代的农村能源政策9二、安全诉求下的农村能源政策11三、气候变化条件下的农村能源政策12四、简要评论12参考文献14第二章 太阳热水装置15第一节 太阳能15一、太阳15二、太阳常数15三、太阳辐射与光谱16四、太阳与地球16五、太阳的位置17第二节 太阳的辐射21一、太阳辐射的衰减21二、地球表面的太阳辐射22三、接收太阳辐射倾斜面的倾斜角25第三节 太阳能的特点及储存25一、太阳能的特点25二、太阳能的储存26第四节 太阳集热器29一、概述29二、传热学的理论基础29三、平板太阳集热器33四、真空管太阳集热器38第五节 太阳热水器44一、概述44二、闷晒太阳热水器45三、平板太阳热水器48四、真空管太阳热水器51第六节 太阳热水器水箱53一、水箱的作用与分类53二、水箱的技术要求和规格尺寸55三、水箱的常用材料56四、水箱的制作56第七节 太阳热水系统58一、太阳热水系统的分类58二、太阳热水系统的设计61三、太阳热水系统的施工67四、太阳热水系统的运行与维护67参考文献69第三章 太阳灶70第一节 太阳灶的用途和工作原理70一、太阳灶的用途70二、太阳灶的工作原理70第二节 太阳灶的设计74一、几个主要的设计参数74二、采光面积的确定76三、灶面轮廓的设计理论78四、太阳灶支架的选取80第三节 太阳灶制作的工艺与技术83一、太阳灶模具的制作83二、太阳灶灶壳的材料和制作88三、反光材料90四、支架材料92第四节 太阳灶的安装调试与使用92一、如何挑选太阳灶92二、太阳灶的安装93三、太阳灶使用注意事项94第五节 太阳灶的技术要求和测试方法94一、技术要求94二、结构检测方法95三、性能试验方法96第六节 典型案例97一、年产能力为四千台太阳灶厂的设备与人员情况97二、太阳能温暖工程受到农牧民的广泛欢迎97参考文献98第四章 太阳能光伏发电系统99第一节 太阳能光伏发电系统的运行方式及组成99一、太阳能光伏发电系统的运行方式99二、太阳能光伏发电系统的组成99第二节 太阳能电池106一、太阳能电池及其分类106二、太阳能电池的结构108三、太阳能电池的基本工作原理109四、太阳能电池的基本特性109五、太阳能电池生产制造工艺113第三节 控制器122一、控制器的功能122二、控制器的控制方式和分类122三、常见控制器的基本电路和工作原理123四、控制器的选择、安装和使用、维护128第四节 铅酸蓄电池128一、阀控式密封铅酸蓄电池定义及特点129二、阀控式密封铅酸蓄电池工作原理131三、阀控式密封铅酸蓄电池结构及生产工艺流程134四、阀控式密封铅酸蓄电池技术性能要求136五、阀控式密封铅酸蓄电池安装与检验137六、阀控式密封铅酸蓄电池管理与维护139七、阀控式密封铅酸蓄电池常见故障与处理方法140第五节 逆变器141一、逆变器的概念141二、逆变器的作用141三、逆变器的分类142四、逆变器的基本结构142五、逆变器的工作原理143六、逆变器的主要技术性能及评价选用144七、光伏系统逆变器的操作使用与维护检修146第六节 太阳能光伏发电系统的设计、安装与维护、管理146一、太阳能光伏发电系统的设计146二、太阳能光伏发电系统的安装与管理维护151第七节 应用实例152一、辽宁建昌贫困无电山区独立家用太阳能光伏电源系统示范工程152二、输油输气管道阴极保护太阳能光伏电源系统154三、10kW联网光伏发电系统158四、深圳并网户用太阳能光伏示范系统160参考文献162第五章 农村太阳房163第一节 太阳房概述163一、太阳房概述163二、太阳房各类供暖方式的基本工作原理165第二节 太阳房设计169一、太阳房设计施工图要求169二、太阳房的规划与建筑设计171三、太阳房围护结构的保温隔热设计176四、太阳房的建筑蓄热设计182五、太阳能供暖方式的确定183六、被动式太阳能采暖房的热工设计计算185第三节 太阳房施工与验收193一、工程质量保障体系193二、围护结构保温构造做法194三、集热蓄热墙构造做法201四、施工质量监督201第四节 太阳房运行维护与性能评估211一、被动式太阳能采暖系统的运行与维修管理211二、被动式太阳能采暖房的性能评价213第五节 太阳房工程应用实例214一、山西省左权县被动太阳能采暖卫生院214二、天津地区被动太阳能采暖农村住宅216三、甘肃敦煌地区被动式太阳能农村住宅228附录1 照射在房屋南立面上的月平均日太阳辐照量Htvs，MJ/（ｍ２·ｄ）237附录2 围护结构热工指标推荐值239附录3 各类被动太阳能采暖房屋的SHFSLR曲线243参考文献245第六章 农村沼气246第一节 概述246一、我国沼气事业发展概况246二、发展沼气建设生态家园247第二节 沼气发酵的原理和条件248一、沼气发酵的原理248二、沼气发酵的条件254第三节 沼气发酵的工艺类型272一、沼气发酵的基本工艺流程272二、厌氧消化器的分类274三、常规型消化器277四、污泥滞留型消化器279五、附着膜型消化器287六、其他沼气发酵工艺289第四节 农村家用沼气池291一、农村家用沼气池的池形结构291二、农村家用沼气池的建造293三、农村家用沼气池的运行与管理309四、农村家用沼气池常见故障及处理方法315五、农村家用沼气池维修和保养318第五节 生活污水净化沼气池320一、生活污水净化沼气池的用途和功能321二、生活污水净化沼气池的工艺321三、生活污水净化沼气池的运行管理323四、生活污水净化沼气池的使用效果323第六节 沼气的净化、储存与输配324一、沼气的净化324二、沼气的储存330三、沼气的输配334四、沼气工程常用的阀门及计量表343第七节 沼气发酵产物的综合利用347一、沼气发酵产物的概念347二、沼气的利用351三、沼液的利用354四、沼渣的利用361参考文献365第七章 农村生物质热利用366第一节 生物质热利用概述366一、生物质能概述366二、我国生物质资源利用潜力366三、生物质能利用的特点367四、生物质热利用368五、秸秆发电368第二节 生物质燃烧技术368一、生物质燃料的特性368二、生物质燃料的燃烧过程371三、燃料火焰特性373四、燃料的元素分析及基准375五、生物质燃料的热值376六、生物质燃烧过程的部分计算377第三节 农村省柴灶380一、灶的演变过程380二、灶的分类380三、旧灶的弊病及存在的问题382四、省柴灶的设计382五、组装式省柴灶和典型灶388第四节 高效预制组装架空炕391一、火炕的结构391二、高效预制组装架空炕392三、几种不同类型高效预制组合架空炕连灶示意图395第五节 高效低排放户用生物质炉具397一、生物质气化原理397二、高效低排放生物质炉具399第六节 生物质压缩成型技术403一、生物质压缩成型原理403二、生物质成型的工艺分类404三、生物质燃料压缩成型技术405四、生物质成型燃料的标准介绍411参考文献414第八章 生物质集中供气415第一节 我国生物质热解气化技术发展415一、我国热解气化技术的发展概述415二、生物质气化集中供气系统的发展416第二节 生物质气化原理及工艺417一、生物质原料417二、生物质气化的基本原理419三、生物质气化条件及分类420四、生物质热裂解（干馏气化）423五、生物质燃气的净化424第三节 气化过程指标及影响气化的因素425一、气化过程的指标425二、影响气化的因素427三、气化机组的主要性能指标429第四节 气化站的设备430一、主要设备430二、气化站的附属设备435第五节 生物质气化站的设计437一、气化站的选址及条件437二、气化站分类437三、气化站建设用地437四、气化站内对建筑的要求438五、气化站生产设施建筑面积确定438六、气化站的设计438七、气化站的安全439八、气化站的环境要求439第六节 生物质燃气集中供气系统的设计440一、设计原则440二、供气热流量(负荷)计算440三、常用管材442四、管道的连接442五、钢管的防腐443六、室外生物质燃气管道的布线原则443七、用户生物质燃气管道布置444八、室外生物质燃气管路的强度及气密性试验446九、室内生物质燃气管道的强度和气密性试验447第七节 生物质燃气的应用447一、生物质燃气的成分和热值447二、生物质燃气与部分其他燃气理化性能及燃烧特性448三、秸秆燃气的主要特点448四、灶具的主要性能448五、生物质燃气的有害成分449六、用户使用秸秆气应注意的安全事项449七、燃气用具的安全使用449第八节 主要设备生产企业及其产品简介450一、山东大学生物能源技术开发中心450二、合肥天焱绿色能源开发有限公司450三、辽宁贝龙农村能源环境技术有限公司451四、大连市环境科学设计院的中温气化裂解技术451五、河南焦作市秸秆燃气设备工程有限公司452参考文献452第九章 微型水力发电453第一节 微水电概述453一、微水电的定义453二、微水电工程及其工作过程453三、微水电的主要技术条件及特征454四、微水电的发展过程455五、微水电机组的分类456六、微水电机组的型号编制方法456七、有关微水电参数的基本概念457第二节 微水电机组与选型458一、微型水轮机458二、微水电发电机462三、微水电的调控设备465四、微水电的结构467五、微水电的选型467第三节 微水电土建施工、设备安装与调试469一、微水电土建施工470二、微水电安装与调试472第四节 微水电供电工程设计与维护475一、机房的配电布置475二、输电线的布置与架设475三、电力设备的保护和安全用电476四、微水电的维护477参考文献480第十章 小型风力发电技术481第一节 风能资源481一、风特性481二、风资源观测482三、常用风能公式及参数483第二节 我国风能资源486一、风能资源的储量486二、风能资源的分布486三、我国风能区占全国面积的百分比488四、世界气象组织对风力等级的规定489五、利用风能的优点和局限性491第三节 风力发电行业现状492一、风力发电机的定义492二、风力发电机组的分类492三、离网型(小型)风力发电的概况493第四节 小型风力发电技术497一、概述497二、发电系统部件的功能500三、小型风力发电机组的选型500第五节 小型风力发电机组的安装503一、场地选择503二、机组安装503三、注意事项504四、蓄电池的安装505五、国外小型风力发电机的发展506第六节 小型风力发电机组的维护与保养507一、日常维护保养507二、定期维护保养507三、蓄电池的使用与维护507第七节 风力发电机组的故障及排除508第八节 风力发电机组的形式与应用509参考文献511第十一章 浅层地热512第一节 地热资源与利用512一、地热资源——清洁的可再生能源512二、中国天然温泉分布512三、地热资源勘探513四、地热资源利用514第二节 地源热泵发展现状515一、地源热泵——节能减排的一支新军515二、地源热泵在世界上的发展515三、地源热泵的优势所在517四、我国地源热泵发展现状517第三节 地源空调原理与设计518一、地源热泵原理518二、地源热泵地下热交换系统的设计521第四节 地源热泵系统运行与维护526一、地源热泵系统运行管理526二、地源热泵系统运行维护526第五节 地源热泵产品介绍527一、概况527二、部分产品介绍527第六节 典型案例528一、地埋管地源热泵工程实例528二、地下水地源热泵工程实例534参考文献535附录　农村能源常用计量单位及数据536附录一　国家法定计量单位536一、能量计量单位536二、单位制及其换算537附录二　农村能源基本概念539附录三　国家相关法规和政策要求540一、法规规定540二、规划目标540三、政策要求541附录四　农村可再生能源概况543一、沼气543二、太阳能543三、秸秆能源543四、生物质发电543五、风能543六、微水电543附录五　农村能源常用统计数据544一、中国农村能源消费544二、农村能源常用主要测算数据544

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《新农村可再生能源实用技术手册》由化学工业出版社出版。作者来自高校、科研院所、设计规划部门和行业协会，长期从事农村能源的研究、设计、开发、推广和应用，具有雄厚的理论基础和丰富的实践经验，本书也是他们数十年工作经验的结晶。书稿遵循少而精的原则，力求层次分明、重点突出、概念清晰、注重实用。强调指出，由于各地自然条件不尽相同，对于书中介绍的各种技术，读者要根据当地自然条件和经济发展，因地制宜，先试后用，在实践中不断总结、发展、提高，使其发挥应有的作用，产生更大的效益。

作者简介

《新农村可再生能源实用技术手册》论述了太阳能等可再生能源技术在建设社会主义新农村中的应用。具体内容包括：太阳热水系统、太阳能光伏发电系统、太阳房、太阳灶、小风电、微水电、农村沼气、生物质能、浅层地热等。《新农村可再生能源实用技术手册》理论简明扼要、实用性强，特别适合市、县、乡、镇、农村能源工作者以及各级管理人员阅读。

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