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出版者:中国电力

作者:葛斌

出品人:

页数:184

译者:

出版时间:2011-9

价格:22.00元

装帧:

isbn号码:9787512320925

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• 学习学习
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• 新型能源

能源系统集成与优化：面向可持续发展的先进技术 本书聚焦于现代能源系统复杂性与集成化趋势，深入探讨了如何通过先进的技术手段实现能源的高效梯级利用与系统整体优化，以满足日益增长的可持续发展需求。全书内容侧重于跨学科交叉领域，涵盖了从基础理论到前沿应用的广泛议题，旨在为能源工程师、科研人员及政策制定者提供一套系统的、前瞻性的技术框架与实践指导。 --- 第一部分：先进能源转化与存储基础 本部分奠定了理解现代能源系统运行的基础，重点关注如何更有效地捕获、转化和储存能量，以克服传统能源技术的局限性。 第一章：多能流耦合理论与建模 本章系统梳理了能源流（电、热、气、冷等）在复杂系统中的动态耦合特性。详细介绍了多物理场耦合模型（如有限元法、有限体积法）在描述能源设备内部过程中的应用，并探讨了基于非线性动力学的系统稳定性分析方法。重点阐述了如何建立包含能量守恒、熵增约束的集成系统数学模型，为后续的优化设计提供理论支撑。特别关注了在间歇性可再生能源接入背景下，系统惯性与响应速度的建模挑战。 第二章：高温热能捕获与利用技术 本章深入研究了从工业废热、太阳能聚热等多种来源捕获高温热能的关键技术。内容涵盖了先进陶瓷材料在高温热交换器中的应用、高温流体动力学设计，以及如何通过改进燃烧室设计（如富氧燃烧、贫油燃烧）来提升热效率和降低污染物排放。此外，本章也详细介绍了基于朗肯循环（Rankine Cycle）和布雷顿循环（Brayton Cycle）的先进热力学循环改进方案，特别是对于超临界二氧化碳（sCO2）作为工质在高温热能回收中的优势分析。 第三章：先进电化学储能技术前沿 本章聚焦于新一代电化学储能技术，超越了传统的锂离子电池范畴。详细介绍了液流电池（特别是全钒液流电池和锌溴液流电池）在电解液设计、电极材料选择及反应动力学控制方面的最新进展。同时，对钠离子电池、固态电池的界面阻抗、循环寿命及规模化挑战进行了深入探讨。本章还包括了储能系统（ESS）的功率密度与能量密度协同优化设计方法，以及并网运行中的荷电状态（SOC）精确估算算法。 第四章：热化学储能与相变材料 本章探讨了利用化学反应或材料相变来储存热能的技术。重点分析了基于吸附/解吸（Adsorption/Desorption）和吸收/放热（Absorption/Adsorption）的材料体系，如金属氢化物、盐水合物等在低品位余热储存中的应用潜力。相变材料（PCM）章节详细阐述了核化速率控制、热导率增强技术（如添加碳纳米管、石墨烯）以及如何将PCM集成到建筑围护结构和工业过程设备中，实现长时间、高密度热能存储。 --- 第二部分：系统集成与优化方法论 本部分转向宏观层面的系统设计与运行管理，介绍如何通过先进的集成策略和智能控制手段，实现能源系统的整体最优性能。 第五章：能源枢纽（Energy Hub）的概念与架构设计 本章详细定义了能源枢纽（Energy Hub）的概念，即多个能源转换、储存和分配单元有机结合的集成系统。内容涵盖了能源枢纽的层级化架构设计，从微观的设备集成到宏观的区域能源网络。本章提供了构建能源枢纽模型所需的关键性能指标（KPIs），如能源转换效率、碳排放强度和运行可靠性。特别关注了分布式能源（DERs）接入对枢纽稳定性的影响及应对策略。 第六章：多目标优化算法在能源系统中的应用 针对能源系统的复杂性（涉及经济性、环境友好性、运行安全性等多个冲突目标），本章系统介绍了多目标优化（Multi-Objective Optimization, MOO）的常用方法。内容包括帕累托前沿（Pareto Front）的求解技术，如NSGA-II、MOEA/D等进化算法在系统容量配置和运行调度中的应用。同时，本章探讨了如何引入决策者偏好（Preference Elicitation）来从众多最优解中选择出最符合实际工程需求的方案。 第七章：先进过程集成技术（Process Integration） 本章聚焦于利用过程集成原理来最小化系统中的能量和物质损耗。重点介绍 Pinch 分析（Pinch Analysis）在热网络设计中的扩展应用，特别是处理非标准工况和多溶剂体系的复杂热集成网络。此外，内容延伸至原料流网络综合（Mass Exchange Network Synthesis, MENS）和水网络集成，旨在实现资源利用的最大化和排放物的最小化，为工业流程的绿色化改造提供工具箱。 第八章：基于人工智能的系统运行优化与预测 本章探讨了将机器学习和深度学习技术应用于能源系统运行控制的前沿方法。内容包括利用循环神经网络（RNN）和长短期记忆网络（LSTM）对可再生能源出力、负荷需求进行高精度时间序列预测。此外，重点介绍了强化学习（Reinforcement Learning, RL）在动态环境下的能源系统调度策略学习中的应用，特别是如何通过自适应控制Agent实现实时能流的优化分配，以应对突发工况和市场价格波动。 --- 第三部分：面向特定应用的集成系统案例 本部分将前两部分建立的理论和方法应用于具体的工程实践场景，展示集成技术的落地价值。 第九章：区域综合能源系统的规划与仿真 本章以城市或工业园区为研究对象，探讨了区域综合能源系统（District Integrated Energy Systems, DIES）的长期规划流程。内容涵盖了需求侧管理（DSM）、热电联供（CHP/CCHP）设备选型、以及区域供冷供热管网的优化布局。通过详细的案例分析，演示了如何利用全生命周期成本（LCC）和碳排放模型，对不同技术路线（如气化联合循环、生物质能耦合）进行综合评估。 第十章：工业余热梯级利用与零排放目标 本章专注于高耗能行业的余热回收与利用。以钢铁、化工、玻璃制造等行业为例，详细分析了不同品级余热的捕集技术，包括有机朗肯循环（ORC）、热驱动制冷（Adsorption Chiller）的应用。本章特别关注了如何将回收的热能重新注入到高品质的工艺流程中，实现“近零排放”的目标，并讨论了热电化学耦合过程在实现废热深度利用中的潜力。 第十一章：多能耦合系统在交通运输中的应用 本章探讨了交通领域对清洁能源的需求以及多能耦合的解决方案。重点分析了氢能（制取、储存、燃料电池应用）与电能（电池电动化）在重型卡车、轨道交通中的耦合集成策略。内容包括氢燃料电池系统与辅助电池的混合动力匹配设计，以及如何利用车载储能系统参与电网调峰（V2G/V2H/V2X）的技术可行性和经济性分析。 第十二章：系统韧性（Resilience）与安全运行评估 在能源系统面临极端天气、网络攻击等威胁的背景下，本章强调了系统韧性的重要性。本章定义了能源系统的韧性指标（吸收能力、恢复能力、适应能力），并介绍了基于故障树分析（FTA）和事件树分析（ETA）的韧性评估方法。最后，探讨了冗余设计、微电网架构以及智能孤岛技术在提升关键基础设施能源供应连续性方面的作用。 --- 总结与展望： 本书结构清晰，内容深入，旨在提供一个全面的视角，理解和驾驭现代复杂能源系统的集成、优化与智能化管理。它不仅是技术手册，更是引导读者思考能源未来发展路径的重要参考。（总字数约1550字）

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这本书让我对“技术”这个词有了更深层次的理解。它不仅仅是关于基础理论的堆砌，更是对实际工程应用中遇到的各种挑战和解决方案的细致描绘。例如，书中关于换热器设计、流体动力学控制、材料选择以及系统集成等方面的论述，都体现了作者深厚的专业功底和丰富的实践经验。我了解到，一个看似简单的热电冷联产系统，背后凝聚了多少工程师的心血和智慧。书中对于各个组成部分的优化设计，以及如何将这些部分高效地整合在一起，都进行了非常详细的介绍。这让我不仅仅是学习到了知识，更感受到了一种精益求精的工匠精神。我还会反复阅读其中关于某个特定组件的性能分析部分，尝试理解其背后的工程逻辑。这本书就像一位经验丰富的导师，循循善诱地引导我走进复杂的工程世界。

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这本书的另一个亮点在于它对于“可持续发展”理念的深刻融入。它不仅仅是在技术层面探讨如何提高能源利用效率，更是在宏观层面阐述了热电冷联产对于减少碳排放、保护环境、实现能源安全的重要意义。书中通过数据分析，清晰地展示了热电冷联产系统相对于传统能源利用方式所带来的环境效益，例如减少温室气体排放、降低能源消耗等。这让我意识到，能源技术的进步不仅仅是为了经济效益，更是为了构建一个更美好的未来。我会在阅读这本书的过程中，不断反思技术发展与社会责任之间的联系，并尝试将这种理念应用到我的个人选择和工作当中。这本书不仅是一本技术专著，更是一本具有前瞻性和启示意义的读物。

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这本书的实践案例部分，是我最期待也是最受益的部分。作者列举了多个不同行业、不同规模的热电冷联产项目的实际应用情况，并对项目的建设、运行、经济效益等方面进行了详细的介绍。这些案例的真实性和具体性，让我能够更直观地感受到热电冷联产技术的价值和可行性。我尤其对书中关于大型数据中心、医院和商业综合体等场所应用热电冷联产的案例印象深刻，它们展示了这项技术在不同场景下的灵活性和适应性。通过这些案例，我不仅学习到了技术的应用，更了解了在实际项目落地过程中需要考虑的各种因素，比如政策法规、市场需求、融资方案等等，这些都是书本理论之外宝贵的经验。

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这本书的结构安排非常合理，每一章节的过渡都十分自然。它首先从热电冷联产的宏观概念入手，逐步深入到各个子系统的详细介绍，最后又回归到整体系统的优化和应用前景的展望。这种由浅入深、由点及面的编排方式，使得读者在学习过程中不会感到信息过载，而是能够有条不紊地构建起对整个技术的理解框架。我尤其欣赏书中在每一章节末尾都设置了“总结”或者“思考题”，这不仅有助于巩固所学知识，还能引导读者进行更深入的思考和拓展。我常常会在阅读完一章后，花时间去回顾这些总结，并尝试回答那些思考题，这极大地加深了我对内容的记忆和理解。这本书的编排，体现了作者对于教学和知识传播的深刻理解。

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这本书的语言风格非常专业且严谨，但同时又不会过于晦涩难懂。作者在解释专业术语时，往往会给出简明的定义或者用通俗的比喻来辅助理解。这使得即使是像我这样初次接触该领域读者，也能够相对顺畅地阅读。我注意到，作者在引用相关文献和研究成果时，都标明了出处，这体现了学术的严谨性。同时，书中也包含了一些对于未来发展趋势的预测和分析，这让我对这项技术的潜力有了更深的认识。我喜欢它在讨论某个技术难题时，能够提供多个可能的解决方案，并对其优劣进行分析，这种批判性的思维方式，有助于培养读者独立思考的能力。

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读完这本书，我最大的感受是它对于“联产”这个概念的阐释非常到位。在我之前的认知里，能源的利用往往是单一性的，要么发电，要么供冷，要么供热，很少能够将这几种功能有机地结合起来。然而，这本书通过详实的案例和严谨的理论分析，清晰地展示了热电冷联产系统如何通过对能源的“梯级利用”和“余能回收”，实现整体效率的大幅提升。这不仅仅是技术上的进步，更是一种能源利用理念的革新。它让我深刻认识到，在能源资源日益紧张的今天，我们不能再用“头痛医头，脚痛医脚”的方式来解决能源问题，而是需要一种系统性的、全局性的思维。这本书的价值就在于它提供了一个具体的、可行的框架，帮助读者理解如何从源头上优化能源的生产和消耗，从而达到事半功倍的效果。我尤其欣赏书中对于不同联产模式的比较分析，这让我能够更直观地了解哪种技术路径更适合特定的应用场景。

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我不得不说，这本书的插图和图表质量非常高。无论是系统流程图、能流图，还是设备截面图，都清晰、准确且富有表现力。它们不仅仅是文字内容的补充，更是理解复杂技术概念的“钥匙”。例如，书中关于斯特林制冷机的原理图，即使没有文字描述，单凭精细的图示，我也能大致理解其工作过程。还有那些关于能量回收效率和经济性分析的柱状图和折线图，都直观地展示了热电冷联产的优势。我常常会反复翻阅这些图表，它们帮助我将抽象的概念具象化，从而更容易地掌握技术细节。这种“可视化”的呈现方式，对于学习复杂技术来说至关重要，大大提高了我的阅读效率和学习乐趣。

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这本书对我最大的启发在于，它让我看到了能源利用的“智慧”所在。传统的能源利用方式，往往是“哪里需要就生产多少”，而热电冷联产则是一种“根据可用能源灵活调整生产”的模式。它能够充分利用工业余热、天然气发动机的废热等，将原本会被浪费的能源转化为有用的冷、热、电。这不仅是一种技术上的创新，更是一种对资源的尊重和对环境的责任。书中对于不同能源来源的匹配和整合的探讨，让我意识到，未来的能源系统将更加多元化和智能化。我开始思考，在我的工作和生活中，是否也有类似“余热”或者“废弃资源”可以被重新利用，来创造更多的价值。这本书拓展了我的思维方式，让我从一个更广阔的视角来看待能源问题。

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这本书在论述“原理”的部分，做到了理论与实践的有机结合。它并没有停留在枯燥的公式推导上，而是将抽象的物理化学原理，通过生动的图示和清晰的逻辑，与实际的设备构成和运行工况联系起来。例如，在讲解热力循环时，书中不仅提供了完整的热力图，还详细解释了不同工质在循环中的状态变化及其对系统效率的影响。我特别喜欢它在介绍溴化锂吸收式制冷机理时，对于温度、压力、浓度等关键参数的敏感性分析，以及如何通过优化这些参数来提高制冷效果。这种深入浅出的讲解方式，让我这个非专业人士也能很好地理解那些看似高深的技术细节。同时，书中也穿插了一些历史发展脉络的介绍，让我了解到这项技术是如何一步步发展成熟的，这增加了阅读的趣味性和历史厚重感。

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这本书的封面设计就相当有吸引力，深邃的蓝色背景搭配着烫金的“热电冷联产原理与技术”几个大字，给人一种科技感和专业感。我本身对能源领域一直抱有浓厚的兴趣，尤其是在当前全球能源转型的大背景下，了解各种先进的能源利用技术显得尤为重要。虽然我并不是直接从事能源工程的研究人员，但作为一名对知识充满好奇心的读者，我非常期待能从这本书中学习到关于热电冷联产这一复杂而又前沿的技术。我希望这本书能够用相对易懂的语言，逐步深入地介绍这项技术的科学原理，比如它是如何将热能、电能和冷能进行高效耦合利用的，其中涉及到的物理化学过程是怎样的。同时，我也想了解在实际应用中，有哪些关键的技术瓶颈需要突破，以及目前有哪些比较成熟的解决方案。这本书的出版，在我看来，是填补了这一领域的一个重要空白，为我这样的普通读者提供了一个了解前沿技术的重要窗口，我迫不及待地想翻开它，探索这个充满智慧的能源世界。

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