可再生能源规模应用与先进核能

《可再生能源规模应用与先进核能》以能源革命为背景，以碳达峰、碳中和目标为导向，采用图解形式介绍可再生能源和先进核能领域宏观发展态势，太阳能、风能、水能、生物质能、地热能、海洋能、核能等子领域的发展详情。全书内容共计两篇十五章，全面系统地介绍了可再生能源及先进核能领域的科技创新、产业发展、主要技术清单及发展路线图；近年来领域政策支持概况及展望；采用文献调研等方法对可再生能源和先进核能技术进行领域发展态势分析等。 本书可供从事新能源、环境保护等相关专业的技术人员、研究人员和管理人员参考，也可供关心新能源技术发展的人士阅读。

李婉君，工学博士，研究员。中国科学院大连化学物理研究所科技处副处长兼低碳战略研究中心副主任。长期从事科技管理与服务，先后负责国际合作、重大项目管理等工作。近期主要从事“多能融合”技术体系、基于技术与数据的能源及科技等战略研究。作为核心骨干参与了中国科学院“变革性洁净能源关键技术与示范”A类先导项目子课题一，“碳中和重大院士咨询”项目专题四，中国工程院中法氢能联合战略研究，国际工程与技术科学院理事会能源终端用户脱碳研究等多项国内外咨询研究项目；参与辽宁省、大连市、新疆自治区、山西省等多项地区及行业能源及“双碳”战略研究课题。

0绪论 1 0.1新能源发展的重要性 1 0.2新能源发展的必要性 2 第一篇可再生能源篇 第1章可再生能源发展态势 7 1.1国际发展 7 1.2国内发展 10 第2章太阳能 18 2.1资源概况 18 2.1.1资源分布 18 2.1.2技术开发量 19 2.2基础理论 21 2.2.1光伏发电基本原理 21 2.2.2光伏发电主要技术 21 2.2.3光热发电基本原理 22 2.2.4光热发电主要技术 23 2.3主要特征 24 2.3.1光伏 24 2.3.2光热 25 2.4发展现状 26 2.4.1国际现状 26 2.4.2国内现状 28 2.4.3光伏 31 2.4.4光热 41 2.5技术清单 51 2.5.1晶体硅电池技术 51 2.5.2薄膜和新型电池技术 52 2.5.3光伏系统及核心部件技术 53 2.5.4超超临界熔盐塔式太阳能热发电技术 54 2.5.5超临界二氧化碳太阳能热发电技术 55 2.5.6化学电池和卡诺电池协同储能技术 56 2.5.7太阳能集热储热多能互补零碳供热技术 57 2.5.8太阳能废水近零排放技术 58 2.6技术发展路线图 59 第3章风能 61 3.1资源概况 61 3.1.1资源分布 61 3.1.2技术开发量 63 3.2基础理论 63 3.3主要特征 64 3.4发展现状 65 3.4.1国际现状 65 3.4.2国内现状 69 3.4.3技术发展 71 3.4.4产业现状 81 3.5技术清单 85 3.5.1先进风力发电技术 85 3.5.2陆上不同类型风电场运行优化及运维技术 86 3.5.3大型海上风电机组叶片测试技术研究及测试系统研制 87 3.5.4超大型、高可靠性海上风电机组与关键部件研制技术 87 3.5.5大功率陆上风电机组设计优化与电气控制关键技术 88 3.6技术路线图 89 第4章水能 90 4.1资源概况 90 4.1.1资源分布 90 4.1.2技术开发量 91 4.2基础理论 91 4.2.1基本原理 91 4.2.2电站分类 93 4.3主要特征 93 4.4发展现状 94 4.4.1国际现状 94 4.4.2国内现状 95 4.4.3技术现状 98 4.4.4产业现状 100 4.5技术清单 102 4.5.1抽水蓄能和可调节性水电技术内涵 102 4.5.2未来发展方向和趋势 102 4.5.3拟解决的关键科技问题 102 4.6技术发展路线图 103 第5章生物质能 104 5.1资源概况 104 5.1.1资源分布 104 5.1.2技术开发量 106 5.2基础理论 108 5.2.1生物质 108 5.2.2生物质发电 108 5.3主要特征 109 5.4发展现状 110 5.4.1国际现状 110 5.4.2国内现状 112 5.4.3技术现状 114 5.4.4产业现状 116 5.5技术清单 117 5.5.1航油技术 117 5.5.2生物柴油技术 118 5.5.3生物燃料乙醇技术 118 5.5.4厌氧发酵制备生物燃气技术 119 5.5.5热化学气化技术 120 5.5.6生物质直燃发电技术 121 5.5.7生物质混燃发电技术 122 5.5.8生物质气化发电技术 122 5.5.9生物质成型燃料 123 5.5.10生物基化学品 124 5.6技术发展路线图 124 第6章地热能 126 6.1资源概况 126 6.1.1资源分布 126 6.1.2技术开发量 127 6.2基础理论 128 6.2.1地热能 128 6.2.2地热发电 128 6.2.3地热供热 128 6.3主要特征 129 6.4发展现状 130 6.4.1国际现状 130 6.4.2国内现状 133 6.4.3技术发展 137 6.4.4产业现状 139 6.5技术清单 142 6.5.1干蒸汽地热发电技术 142 6.5.2闪蒸地热发电技术 143 6.5.3有机朗肯循环技术 145 6.5.4卡琳娜循环技术 146 6.5.5增强型地热系统 147 6.5.6地源热泵技术 148 6.5.7中深层水热型地热能取暖技术 149 6.6技术发展路线图 150 第7章海洋能 151 7.1资源概况 151 7.1.1资源分布 151 7.1.2技术开发量 151 7.2基础理论 152 7.2.1潮汐能 153 7.2.2潮流能 153 7.2.3海流能 154 7.2.4波浪能 154 7.2.5温差能 154 7.2.6盐差能 155 7.3主要特征 155 7.4发展现状 156 7.4.1国际现状 156 7.4.2国内现状 166 7.4.3技术现状 172 7.4.4产业现状 179 7.5技术清单 181 7.5.1波浪能高效、高稳定性和大型阵列化技术 182 7.5.2潮流能高效、低成本和大型化技术 182 7.5.3潮流能发电机组低流速启动技术 183 7.5.4温差能发电及综合利用技术 184 7.5.5温差能发电热力循环技术 185 7.6技术发展路线图 185 第8章“碳中和、碳达峰”目标下的可再生能源发展方向 187 8.1电力发展 188 8.2热力发展 198 第9章政策分析 203 9.1政策概述 203 9.2政策梳理 206 9.3政策展望 221 第二篇核能 第10章核能技术发展现状 227 10.1国际核能现状 229 10.1.1核电装机情况 229 10.1.2核电发电量 230 10.1.3美国核电发展情况 231 10.1.4俄罗斯核电发展情况 233 10.1.5法国核电发展情况 235 10.1.6日本核电发展情况 236 10.1.7韩国核电发展情况 238 10.1.8国际核能技术应用现状 239 10.1.9国际核能发展的展望 241 10.2国内核能产业发展现状 244 10.2.1天然铀 244 10.2.2核燃料循环产业 246 10.2.3核电工程建设 247 10.2.4核电站运行 249 10.2.5国内核能技术发展现状 254 10.2.6核电企业 256 10.2.7国内核能发展的展望 260 第11章核能基础理论 263 11.1核工业产业链基本知识 264 11.1.1铀矿勘查 264 11.1.2铀矿采冶 264 11.1.3铀纯化 265 11.1.4铀转化 265 11.1.5铀浓缩 265 11.1.6燃料组件制造 266 11.1.7核电站 266 11.1.8乏燃料后处理 267 11.1.9放射性废物处理 267 11.1.10放射性废物处置 267 11.2核能的主要特征 267 第12章核能领域技术清单 269 12.1先进核裂变能 269 12.1.1大型轻水堆技术 269 12.1.2高温与超高温气冷反应堆技术 270 12.1.3超临界水冷堆技术 271 12.1.4快堆技术 272 12.1.5钍基熔盐堆技术 273 12.1.6加速器驱动的先进核能系统 273 12.1.7小型模块化反应堆技术 274 12.1.8先进核燃料元件设计及制造技术 275 12.1.9超高温熔盐蓄热储能技术 276 12.1.10高温电解制氢技术与应用 277 12.1.11放射性废物减容与减害技术 278 12.1.12先进核材料 279 12.1.13核安全技术与工程 280 12.1.14核能非电利用技术 281 12.2乏燃料安全处理处置与循环利用 282 12.2.1湿法乏燃料后处理技术 282 12.2.2干法后处理技术 282 12.2.3冷坩埚玻璃化技术 282 12.2.4石墨自蔓延等放射性废物处理技术 283 12.2.5快堆嬗变技术 283 12.2.6ADS嬗变技术 284 12.2.7核能资源勘探开发与核燃料循环 285 12.3可控核聚变能 286 12.3.1聚变示范堆DEMO 286 12.3.2大型托卡马克聚变堆装置的设计、建造和运行 287 12.3.3惯性约束聚变驱动器技术 288 第13章核能技术发展路线图 290 13.1核能发展总体路线图 290 13.2压水堆发展路线及备选技术 292 13.2.1路线 292 13.2.2备选技术 292 13.3快堆及第四代堆发展路线及备选技术 292 13.3.1路线 292 13.3.2备选技术 293 13.4受控核聚变科学技术路线及备选技术 293 13.4.1路线 293 13.4.2备选技术 293 第14章核能领域专利分析 294 14.1研究背景 294 14.2核裂变能专利现状分析 295 14.2.1反应堆技术 295 14.2.2核能非电应用技术 297 14.2.3核安全科学技术 299 14.3乏燃料后处理专利现状分析 301 14.4可控核聚变专利现状分析 303 14.4.1磁约束核聚变技术 303 14.4.2惯性约束核聚变技术 305 第15章“碳中和、碳达峰”目标下核能行业对策建议 307 15.1核电将成为兑现减排主力军，加强核电在未来能源体系中的作用和定位 307 15.2核能非电应用将为能源密集型行业脱碳助力 308 15.3核安全政策加快出台，保障核能安全性生命线 308 15.4乏燃料管理尽快完善，确保核能可持续发展 309 15.5加大国内铀资源勘查开发力度，确保核能物质基础供应安全 309 总结 310 参考文献 312