第1部分 引言

第1章 大气中二氧化碳与气候的变化

1.1为什么考虑未来的能源方案十分重要

1.2对可持续、安全且无污染的能源的需求

1.3气候变化

1.4大气污染与气候变化

1.5哪些能源方案可用于发电

1.6哪些能源方案可用于运输燃料

1.7当今世界的状况

1.8怎样能减少化石燃料的束缚

参考文献

第2部分 化石燃料（能源）

第2章 常规石油和天然气

2.1介绍

2.2油气储层

2.2.1油气定位和地层评价

2.2.2碳氢化合物的类型

2.3碳氢化合物的开采、储备、生产和消耗

2.3.1能量供应与需求

2.3.2常规石油和天然气

2.4全球变暖和碳氢化合物经济

2.4.1能源和经济

2.4.2控制碳氢化合物燃烧，减少CO2的排放

2.5结论

参考文献

第3章 煤炭加工与发电

3.1引言

3.2煤炭储量、生产和使用

3.2.1煤炭储量和生产

3.2.2煤炭的使用

3.3煤炭的特征

3.3.1煤炭的成分

3.3.2电煤的特性

3.4燃烧前的煤处理

3.4.1选煤

3.4.2洗选高硫煤

3.4.3其他污染物的去除

3.4.4超洁净煤的制备

3.4.5煤炭脱水和干燥

3.5洁净煤技术

3.5.1燃烧前技术

3.5.2燃烧技术

3.5.3燃烧后技术

3.5.4 C02的捕获和存储

3.6煤炭在未来能源结构中的作用

3.7结论

参考文献

第4章 油气新领域：深水区和北极

4.1引言

4.2深水区

4.2.1浮式液化天然气设施

4.3北极

4.4笼形水合物

4.4.1流动保障下的水合物

4.4.2水合物能源

4.5.地压地热天然气

参考文献

第5章 非常规油气：油砂

5.1引言

5.2油砂中沥青的开采

5.2.1矿采技术

5.2.2就地开采

5.3从沥青提取运输用燃料

5.4沥青的特性

5.4.1沥青的性质

5.4.2沥青质

5.5沥青改质过程

5.5.1减黏裂化

5.5.2焦化

5.5.3渣油加氢转化

5.6油砂的未来

5.6.1油砂生产和沥青改质中的能源使用

5.6.2油砂生产的用水管理

5.6.3提高沥青改质技术

参考文献

第6章 岩系碳氢化合物和水力压裂法

6.1引言

6.2页岩碳氢化合物

6.2.1油页岩

6.2.2含油页岩

6.2.3气页岩

6.2.4潜在资源

6.3提取方法

6.3.1油页岩干馏

6.3.2从页岩中生产油气

6.4页岩碳氢化合物的未来：生产预测

6.4.1页岩油

6.4.2岩系油

6.4.3页岩气

6.5总结

参考文献

第7章 煤层气：储量、生产及未来展望

7.1引言

7.2煤层气的性质及其成因

7.3可用煤层气及其生产

7.4钻探和开采技术

7.5煤层气开采的环境问题

7.6未来展望

参考文献

第8章 甲烷水合物

8.1背景

8.2甲烷水合物资源预测

8.2.1海洋甲烷水合物资源

8.2.2永冻层下的甲烷水合物

8.3甲烷水合物的勘探

8.4甲烷水合物生产技术

8.4.1降压

8.4.2 CO2—CH4转化

8.4.3甲烷水合物生产面临的挑战

8.5总结

参考文献

第3部分 核电（能源）

第9章 核裂变

9.1引言

9.1.1核燃料

9.1.2核裂变

9.1.3可控裂变反应

9.2核反应堆技术

9.2.1核反应堆的发展

9.2.2过去

9.2.3现在

9.2.4尖端反应堆技术

9.3辐照燃料管理

9.3.1开放式和封闭式燃料循环

9.3.2开放式和封闭式燃料循环的优缺点

9.3.3燃料循环的现状

9.4用作替代燃料的钍

9.4.1 钍的特性

9.4.2 钍燃料的潜力

9.5核能的实用性

9.5.1实用性

9.5.2安全性

9.5.3废弃物管理

9.5.4选址和公众接受度

9.5.5燃料供应

9.5.6增殖

9.6总结

参考文献

第10章 核聚变

10.1什么是核聚变

10.2核聚变发电的理想特性

10.3聚变发电面临的挑战

10.4聚变反应方法

10.4.1惯性约束聚变

10.4.2磁约束聚变

10.5聚变反应的经济效益

10.6聚变能的前景

参考文献

第4部分 运输能源（能源）

第11章 运输用生物燃料

11.1简介

11.2运输生物质燃料

11.3当今世界生物燃料

11.3.1来自蔗糖的甘蔗乙醇

11.3.2来自玉米淀粉的生物乙醇

11.3.3纤维素乙醇

11.3.4化学催化式乙醇

11.3.5生物柴油

11.3.6航空生物燃料

11.4生物燃料的政策和观点

11.4.1美国乙醇

11.4.2欧洲的乙醇和生物柴油

11.4.3巴西乙醇

11.5可持续性挑战

11.5.1土地利用和生物燃料

11.5.2生物燃料的道德问题

11.6科学的挑战与机遇

11.7观点与结论

参考文献

第12章 运输用燃料：生物质、煤、天然气和废弃液的前景

12.1简介

12.2替代碳液体燃料的过程概述

12.2.1直接液化法采油概况

12.2.2间接液化法采油概况

12.2.3合成法炼油的运输用燃料生产概况

12.3直接液化

12.3.1转化原则

12.3.2油质量

12.3.3运输用燃料的精炼

12.4间接液化

12.4.1天然气重整形成合成气

12.4.2来自生物质、煤和垃圾汽化的合成气

12.4.3费托合成

12.4.4利用费托合成油提炼运输用燃料

12.4.5甲醇的合成

12.4.6利用甲醇精炼运输用燃料

12.5液化的环境足迹

12.5.1上游对环境的影响

12.5.2下游对环境的影响

12.5.3产品使用对环境的影响

12.6未来能源

参考文献

第13章 运输燃料-液化天然气和甲烷

13.1简介

13.2天然气的来源

13.3天然气的开采

13.4天然气的储量

13.4.1热成因天然气

13.4.2生物成因天然气

13.4.3合成天然气

13.5天然气在运输燃料方面的利用

13.5.1直接利用

13.5.2间接利用

13.6天然气汽车的区域发展趋势

13.7天然气作为未来运输燃料的使用前景

13.8总结

参考文献

第5部分 交通能源（储能）

第14章 运输能源——锂离子电池

14.1背景

14.2锂离子电池的类型和材料

14.3电池的性能和期望概述

14.3.1性能和操作诊断

14.4未来技术

14.4.1锂空气

14.4.2锌空气

14.4.3硫化锂

14.4.4锡化锂

14.4.5硅化锂

14.5总结

参考文献

第6部分 可再生能源（能源）

第15章 风能

15.1全球资源

15.2资源评估

15.2.1行星边界层与记录法

15.2.2长期风力资源估计

15.3风力发电技术

15.3.1海上开发

15.3.2操作与维护

15.4电力系统集成

15.4.1高压直流输电网络

15.4.2风力发电厂常规发电仿真

15.4.3能源存储

15.4.4响应载荷和需求侧管理

15.4.5利用IT改善电力系统运行

15.5环境影响

15.6未来需求的发展和研究

参考文献

第16章 潮汐能源的起源和挑战

16.1前言

16.2潮汐的驱动

16.2.1天文驱动

16.2.2潮汐流的产生

16.2.3科里奥利力

16.2.4无潮点

16.2.5海洋潮汐

16.2.6气象力

16.2.7测深和地形

16.2.8潮汐流速

16.2.9波浪作用

16.2.10湍流与风暴潮

16.2.11系泊载荷和结构完整性

16.3设备

16.3.1 MCT（西门子）

16.3.2哈默菲斯特公司

16.3.3开放的水电

16.3.4亚特兰蒂斯公司技术

16.3.5苏格兰可再生能源

16.3.6国际项目

16.3.7设备总结

16.4固定和修理

16.4.1地基和固定

16.4.2吸/钻/打入桩固定

16.4.3海螺号

16.4.4锚固总结

16.5生物污损

16.6结论

参考文献

第17章 波浪能

17.1波浪能的背景及环境和发展动力

17.2什么是海洋波浪能

17.3能源及其测量

17.4预测与预报

17.4.1预报

17.4.2预测

17.5挑战和收益

17.5.1挑战

17.5.2收益

17.6转换器的类型

17.6.1设备类型分类

17.6.2装置位置分类

17.6.3装置运动分类

17.6.4捕获宽度

17.7装置等级

17.8现代设备

17.9波浪能的经济效益

17.9.1商业模式的成本

17.9.2详细资本和运营管理成本

17.9.3成本对设计产生的影响

17.10可替代输出

17.11未来

参考文献

第18章 太阳能：光伏

18.1引言

18.1.1太阳能资源

18.1.2光伏技术

18.2电气运行特性

18.2.1等效电路

18.2.2电流和电压特性

18.3光伏物理

18.3.1材料带隙能量

18.3.2掺杂和Pn结

18.3.3光伏电池的响应

18.4光伏电池的设计

18.4.1硅电池制造

18.4.2纹理和光学反射

18.4.3电触头

18.5现场工作性能

18.5.1电力生产曲线

18.5.2性能参数

18.5.3现场性能估计

18.5.4退化和失效模式

18.6增长的瓶颈

18.6.1并网

18.6.2费用

参考文献

第19章 太阳能-聚光太阳能发电

19.1引言：概念和基本特性

19.2当前技术发展状况

19.2.1槽式发电厂

19.2.2线性菲涅耳系统

19.2.3中央接收器系统

19.2.4蝶式发电系统

19.3成本与市场

19.3.1成本结构与实际成本图

19.3.2到2050年CSP的潜在影响

19.3.3更多选择

参考文献

第20章 太阳能热水器

20.1太阳能热水器的基本原理

20.1.1平板集热器

20.1.2真空管集热器

20.1.3整体式系统

20.1.4聚光集热器

20.1.5主动和被动太阳能热水系统

20.1.6太阳能资源和集热器倾角

20.1.7性能指标

20.1.8性能等级评定和认证

20.2市场评估

20.2.1全球市场发展趋势

20.2.2全球市场集热器的类型

20.2.3全球市场对比

20.2.4市场壁垒与经济分析

20.3太阳能热水器的未来

20.3.1低成本太阳能热水器系统

20.3.2商业系统

20.3.3光伏发电/集热器组合系统

20.3.4太阳能辅助热泵

20.3.5热水供应和空间采暖组合系统

20.3.6太阳能热水系统的社区模块化应用/区域供暖

20.4结论

参考文献

第21章 水力发电

21.1引言

21.2水力资源

21.2.1潜能评估

21.2.2全球和区域概况

21.3技术

21.3.1河床式水电站

21.3.2堤坝式水电站

21.3.3抽水储能式水电站

21.3.4引水式水电站

21.3.5地下水电站

21.3.6大型和小型水电站

21.4可持续发展问题

21.4.1生命周期评估

21.4.2温室气体排放

21.4.3能源回报率

21.4.4气候变化的影响

21.5成本问题

21.6并网运行

21.7未来部署

参考文献

第22章 地热能

22.1热流和地下温度

22.2地质构造控制因素

22.3地热系统的类型

22.4世界各地的地热潜能

22.5全球各地地热能的发展

22.6地热发电方法

22.7地热能的直接应用

22.8环境挑战

22.9地热能利用的最新进展

22.10地热能的前景

22.11其他信息的来源

参考文献

第7部分 新的可能的能源方案

第23章 氢：一种能源载体

23.1引言

23.2氢

23.2.1特点

23.2.2用途

23.2.3问题

23.2.4潜在的回报

23.3使用氢所需的基本要素

23.3.1生产

23.3.2配送

23.3.3存储

23.3.4应用

23.3.5安全：法规、规范和标准

23.3.6教育

23.4现状

23.4.1市场地位

23.5世界各国氢能研究的现状和未来发展态势

23.5.1澳大利亚

23.5.2巴西

23.5.3加拿大

23.5.4中国

23.5.5法国

23.5.6德国

23.5.7冰岛

23.5.8印度

23.5.9日本

23.5.10韩国

23.5.11新西兰

23.5.12挪威

23.5.13俄罗斯

23.5.14南非

23.5.15阿联酋

23.5.16英国

23.5.17美国

参考文献

第24章 燃料电池：能量转换技术

24.1引言

24.2固体氧化物燃料电池发电系统

24.2.1燃料处理器

24.2.2燃料电池电源模块

24.2.3功率调节器

24.2.4换热器

24.3电损失

24.4固体氧化物燃料电池材料

24.4.1阳极

24.4.2阴极

24.4.3电解质

24.4.4互连

24.4.5密封件

24.4.6接触层

24.5研究趋势

24.6挑战

24.7结语

参考文献

第8部分 环境和相关问题

第25章 能量生产、分布和运输的环境影响

25.1能源介绍

25.2能源生命周期

25.3上游环节

25.3.1上游影响

25.3.2矿山应激源

25.3.3原油和天然气钻井的应激源

25.3.4环境公正

25.4燃料循环

25.4.1燃料循环的压力源

25.4.2原油运输的压力源

25.4.3炼油的压力源

25.5运作阶段

25.5.1燃烧

25.5.2运作

25.6下游环节

参考文献

第26章 CO2的捕获和存储

26.1 CO2捕获和存储的背景

26.2 CO2特性

26.3电力行业的CO2排放

26.4发电中的CO2捕获

26.5工业生产过程中的CO2捕获

26.5.1钢铁行业的CO2捕获

26.5.2水泥行业的CO2捕获

26.5.3燃料生产和化工/石化行业的CO2捕获

26.6 CO2运输

26.7 CO2存储

26.7.1地下存储

26.7.2加强油气中CO2的回收

26.7.3 CO2地质存储的考虑

26.7.4其他存储方式

26.8 CO2捕获和存储成本

26.8.1捕获成本

26.8.2运输成本

26.8.3存储成本

26.8.4 CCS成本

26.9 CCS现状

26.9.1现有大型项目

26.9.2大型综合项目计划

26.10 CCS潜能

26.11 CCS的挑战和动力

26.11.1政策和金融机制

26.11.2标准和法规

26.11.3公众意识

26.12未来

参考文献

第27章 能量存储技术概述

27.1概述

27.2能量生产和传输

27.3能源消费

27.4能量存储技术概要

27.4.1电化学储能

27.4.2静电能量存储

27.4.3电磁储能

27.4.4化学能

27.4.5动能

27.4.6潜在储能技术

27.4.7热能存储

27.5研究和进展

27.5.1智能电网和网络化储能

27.5.2车辆到电网

27.6结论

参考文献

第28章 智能电网：优化型电力系统

28.1概述

28.2传统电力系统

28.2.1传统电力系统设计

28.3新型智能电网中的电力系统模型

28.3.1配电系统广泛的测量性和通信能力

28.3.2用户与电力部门的双向通信

28.3.3电力部门与电力用户的互动性

28.3.4增强控制

28.3.5协调与整合

28.4智能电网的构建模型

28.4.1高级计量架构和智能电表

28.4.2配电自动化：变电和馈线的计量与控制

28.4.3通信系统

28.4.4用户参与

28.4.5分布式能源和电动混合动力汽车

28.5智能电网经济效益简介

28.5.1降低电力购买和生产成本

28.5.2降低电力公司的运营成本

28.6智能电网投资挑战的分析

28.6.1智能电网的巨大投资成本

28.6.2挑战分析

28.6.3智能电网研究联盟商业案例的评价与建议

28.6.4财务分析结果条理化

28.7其他智能电网问题

28.7.1互操作性与网络安全

28.7.2隐私权

28.7.3监管问题

28.7.4信息技术和数据管理系统

28.8社会效益：能源效率、节约能源、节能装置、减排

28.8.1提高能源效率

28.8.2节约能源

28.8.3节能装置

28.8.4减排

参考文献

第29章 发展中国家的能源资源

29.1概念和内容

29.1.1理解“资源”的概念

29.1.2发展中国家可持续能源方面资源的重要性

29.2能源资源

29.2.1自然能源资源

29.2.2人力资源

29.2.3技术层面：创新与适应

29.2.4资本和基础设施：市场、接入和网格

29.3在水和食物方面资源开发的意义

29.4结论

参考文献

第30章 向未来能源过渡

30.1引言

30.2人人享有可持续能源

30.2.1消除贫困

30.2.2稳定气候变化

30.3能源系统过渡面临的主要挑战

30.4科学与社会的差距

30.4.1科学家的警告

30.4.2国际社会的目标及目前的进展

30.4.3科学与社会的差距

30.5可持续发展第四个“P”的发展问题——政策制定问题

30.6本章小结——对社会变革进行引导

参考文献

第31章 中国的能源战略选择和预测

31.1背景

31.2能源与排放场景

31.2.1方法框架

31.2.2中国的排放场景

31.2.3能源场景

31.3能量转换和低排放途径的关键能量因素

31.3.1能源效率的提高

31.3.2可再生能源的发展

31.3.3碳捕获与存储

31.4不确定性分析

31.5总结

参考文献