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各种各样的发电方式.doc
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1、精选文档 各种电力发电方式各种电力发电方式(一)(一)电力工业是国民经济的重要基础工业,是国家经济发展战略中的重点和先导产业,它的发展是社会进步和人民生活水平不断提高的需要,中国作为一个电力大国,电力来源很多,有火电、水电、风电、太阳能、核电等,这里为同学们简要介绍一下。1 1、火力发电火力发电 火力发电(thermal power,thermoelectricity power generation),利用可燃物在燃烧时产生的热能,通过发电动力装置转换成电能的一种发电方式。中国的煤炭资源丰富,1990 年产煤 10.9 亿吨,其中发电用煤仅占 12%。火力发电仍有巨大潜力 最早的火力发电是
2、1875 年在巴黎北火车站的火电厂实现的。随着发电机、汽轮机制造技术的完善,输变电技术的改进,特别是电力系统的出现以及社会电气化对电能的需求,20世纪 30 年代以后,火力发电进入大发展的时期。火力发电机组的容量由 200 兆瓦级提高到300600 兆瓦级(50 年代中期),到 1973 年,最大的火电机组达 1300 兆瓦。大机组、大电厂使火力发电的热效率大为提高,每千瓦的建设投资和发电成本也不断降低。到 80 年代后期,世界最大火电厂是日本的鹿儿岛火电厂,容量为 4400 兆瓦。但机组过大又带来可靠性、可用率的降低,因而到 90 年代初,火力发电单机容量稳定在 300700 兆瓦。,其所占
3、中国总装机容量约在 70%以上。火力发电所使用的煤,占工业用煤的 50%以上。目前我国发电供热用煤占全国煤炭生产总量的 50%左右。大约全国 90%的 SO2 排放由煤电产生,80%的CO2 排放量由煤电排放。1 2、风力发电风力发电 精选文档 风力发电是把风的动能转为电能。风能作为一种清洁的可再生能源,越来越受到世界各国的重视。其蕴量巨大,全球的风能约为 2.74109MW,其中可利用的风能为 2107MW,比地球上可开发利用的水能总量还要大 10 倍。风很早就被人们利用-主要是通过风车来抽水、磨面等,而现在,人们感兴趣的是如何利用风来发电。风力发电图 风能是一种潜力很大的新能源,十八世纪初
4、,横扫英法两国的一次狂暴大风,吹毁了四百座风力磨坊、八百座房屋、一百座教堂、四百多条帆船,并有数千人受到伤害,二十五万株大树连根拔起。仅就拔树一事而论,风在数秒钟内就发出了一千万马力(即 750 万千瓦;一马力等于 0 75 千瓦)的功率!有人估计过,地球上可用来发电的风力资源约有 100 亿千瓦,几乎是现在全世界水力发电量的 10 倍。目前全世界每年燃烧煤所获得的能量,只有风力在一年内所提供能量的三分之一。因此,国内外都很重视利用风力来发电,开发新能源。利用风力发电的尝试,早在二十世纪初就已经开始了。三十年代,丹麦、瑞典、苏联和美国应用航空工业的旋翼技术,成功地研制了一些小型风力发电装置。这
5、种小型风力发电机,广泛在多风的海岛和偏僻的乡村使用,它所获得的电力成本比小型内燃机的发电成本低得多。不过,当时的发电量较低,大都在 5 千瓦以下。内蒙古草原上的风力发电机 目前,据了解,国外已生 产出 15,40,45,100,225 千瓦的风力发电机了。1978 年1 月,美国在新墨西哥州的克莱顿镇建成的 200 千瓦风力发电机,其叶片直径为 38 米,发电量足够 60 户居民用电。而 1978 年初夏,在丹麦日德兰半岛西海岸投入运行的风力发电装置,其发电量则达 2000 千瓦,风车高 57 米,所发电量的 75%送入电网,其余供给附近的一所学校用。精选文档 1979 年上半年,美国在北卡罗
6、来纳州的蓝岭山,又建成了一座世界上最大的发电用的风车。这个风车有十层楼高,风车钢叶片的直径 60 米;叶片安装在一个塔型建筑物上,因此风车可自由转动并从任何一个方向获得电力;风力时速在 38 公里以上时,发电能力也可达 2000 千瓦。由于这个丘陵地区的平均风力时速只有 29 公里,因此风车不能全部运动。据估计,即使全年只有一半时间运转,它就能够满足北卡罗来纳州七个县 1%到 2%的用电需要。3 3、水力发电水力发电 水力发电站是利用水位差产生的强大水流所具有的动能进行发电的电站,简称“水电站”。利用河流的水能推动水轮机带动发电机组而发电的工业企业。优点:不用燃料、成本低、不污染环境、机电设备
7、制造简单、操作灵活等。同时发电水工建筑物可与防洪、灌溉、给水、航运、养殖等事业结合,实行水利资源综合利用。缺点:基建投资大、建设周期长、受自然条件局限等。三峡水电站 水力发电的基本原理是利用水位落差,配合水轮发电机产生电力,也就是利用水 的位能转为水轮的机械能,再以机械能推动发电机,而得到电力。科学家们以此水位落差的天然条件,有效的利用流力工程及机械物理等,精心搭配以达到最高的发电量,供人们使用廉价又无污染的电力。而低位水通过吸收阳光进行水循环分布在地球各处,从而回复高位水源。于 1882 年,首先记载应用水力发电的地方是美国威斯康辛州。到如今,水力发电的规模从第三世界乡间所用几十瓦的微小型,
8、到大城市供电用几百万瓦的都有。4 4、潮汐能潮汐能发电发电 在海湾或感潮河口,可见到海水或江水每天有两次的涨落现象,早上 潮汐发电 的称为潮,晚上的称为汐。潮汐作为一种自然现象,为人类的航海、捕捞和晒盐提供了方便。精选文档 这种现象主要是由月球、太阳的引潮力以及地球自转效应所造成的。涨潮时,大量海水汹涌而来,具有很大的动能;同时,水位逐渐升高,动能转化为势能。落潮时,海水奔腾而归,水位陆续下降,势能又转化为动能。海水在运动时所具有的动能和势能统称为潮汐能。潮汐是一种蕴藏量极大、取之不尽、用之不竭、不需开采和运输、洁净无污染的可再生能源。建设潮汐电站,不需要移民,不淹没土地,没有环境污染问题,还
9、可以结合潮汐发电发展围垦、水生养殖和海洋化工等综合利用项目。2 潮汐发电利用 潮汐能的主要利用方式是潮汐发电。潮汐能的主要利用方式是潮汐发电。潮汐发电潮汐发电与普通水利发电原理类似,与普通水利发电原理类似,通过出水库,在涨潮时将海水储存通过出水库,在涨潮时将海水储存 潮汐发电原理图 在水库内,以势能的形式保存,然后,在落潮时放出海水,利用高、低潮位之间的落差,推动水轮机旋转,带动发电机发电。差别在于海水与河水不同,蓄积的海水落差不大,但流量较大,并且呈间歇性,从而潮汐发电的水轮机结构要适合低水头、大流量的特点。潮汐发电是水力发电的一种。在有条件的海湾或感潮口建筑堤坝、闸门和厂房,围成水库,水库
10、水位与外海潮位之间形成一定的潮差(即工作水头),从而可驱动水轮发电机组发电。与潮汐发电相关的技术进步极为迅速,已开发出多种将潮汐能转变为机械能的机械设备,如螺旋浆式水轮机、轴流式水轮 5 5、地热发电地热发电 地热发电是利用地下热水和蒸汽为动力源的一种新型发电技术。其基本原理与火力发电类似,也是根据能量转换原理,首先把地热能转换为机械能,再把机械能转换为电能。地热发电实际上就是把地下的热能转变为机械能,然后再将机械能转变为电能的能量转变过程或称为地热发电。1904 年,意大利托斯卡纳的拉德瑞罗,第一次用地热驱动 0.75 马力的小发电机投入运转,并提供 5 个 100 瓦的电灯照明,随后建造了
11、第一座 500 千瓦的小型地热电站。精选文档 地热能是来自地球深处的可再生热能,它起于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。地下水深处的循环和来自极深处的岩浆侵入到地壳后,把热量从地下深处带至近表层。地热能的储量比人们所利用的能量总量还要多,大部分集中分布在构造板块边缘一带。地热能不但是无污染的清洁能源,而且如果热量提取速度不超过补充的速度,那么 地热发电 热能还是可再生的。随着化石能源的紧缺、环境压力的加大,人们对于清结可再生的绿色能源越来越重视,但地热能在很久以前就被人类所利用。早在 20 世纪 40 年代,意大利的皮也罗吉诺尼康蒂王子在拉德雷罗首次把天然的地热蒸汽用于发电。地热发电,是利用液
12、压或爆破碎裂法将水注入到岩层中,产生高温水蒸气,然后将蒸汽抽出地面推动涡轮机转动,从而发电。在这过程中,将一部分未利用的蒸汽或者废气经过冷凝器处理还原为水回灌到地下,循环往复。简而言之,地热发电实际上就是把地下的热能转变为机械能,然后再将机械能转变为电能的能量转变过程。针对温度不同的地热资源,地热发电有 4 种基本发电方式,即直接蒸汽发电法、扩容(闪蒸法)发电法、中间介质(双循环式)发电法和全流循环式发电法。地热发电至今已有近百年的历史了,新西兰、菲律宾、美国、日本等国都先后投入到地热发电的大潮中,其中美国地热发电的装机容量居世界首位。在美国,大部分的地热发电机组都集中在盖瑟斯地热电站。盖瑟斯
13、地热电站位于加利福尼亚州旧金山以北约 20 公里的索诺马地区。1920 年在该地区发现温泉群、喷气孔等热显示,1958 年投入多个地热井和多台汽轮发电机组,至 1985 年电站装机容量已达到 1361 兆瓦。20 世纪 70 年代初,在国家科委的支持下,中国各地涌现出大量地热电站。6 6、生物质发生物质发电电 生物质发电是利用生物质所具有的生物质能进行的发电,是可再生能源发电的一种,包括农林废弃物直接燃烧发电、农林废弃物气化发电、垃圾焚烧发电、垃圾填埋气发电、沼气发电。精选文档 生物质发电燃烧发电、直接燃烧发电是将生物质在锅炉中直接燃烧,生产蒸汽带动蒸汽轮机及发电机发电。生物质直接燃烧发电的关
14、键技术包括生物质原料预处理、锅炉防腐、锅炉的原料适用性及燃料效率、蒸汽轮机效率等技术。生物质发电混合发电 生物质还可以与煤混合作为燃料发电,称为生物质混合燃烧发电技术。混合燃烧方式主要有两种。一种是生物质直接与煤混合后投入燃烧,该方式对于燃料处理和燃烧设备要求较高,不是所有燃煤发电厂都能采用;一种是生物质气化产生的燃气与煤混合燃烧,这种混合燃烧系统中燃烧,产生的蒸汽一同送入汽轮机发电机组。生物质发电生物质发电气化发电气化发电 生物质气化发电技术是指生物质在气化炉中转化为气体燃料,经净化后直接进入燃气机中燃烧发电或者直接进入燃料电池发电。气化发电的关键技术之一是燃气净化,气化出来的燃气都含有一定
15、的杂质,包括灰分、焦炭和焦油等,需经过净化系统把杂质除去,以保证发电设备的正常运行。生物质发电生物质发电沼气发电沼气发电 沼气发电是随着沼气综合利用技术的不断发展而出现的一项沼气利用技术,其主要原理是利用工农业或城镇生活中的大量有机废弃物经厌氧发酵处理产生的沼气驱动发电机组发电。用于沼气发电的设备主要为内燃机,一般由柴油机组或者天然气机组改造而成。生物质发电生物质发电垃圾发电垃圾发电 垃圾发电包括垃圾焚烧发电和垃圾气化发电,其不仅可以解决垃圾处理的问题,同时还可以回收利用垃圾中的能量,节约资源,垃圾焚烧发电是利用垃圾在焚烧锅炉中燃烧放出的热量将水加热获得过热蒸汽,推动汽轮机带动发电机发电。垃圾
16、焚烧技术主要有层状燃烧技术、流化床燃烧技术、旋转燃烧技术等。发展起来的气化熔融焚烧技术,包括垃圾在450640温度下的气化和含碳灰渣在 1300以上的熔融燃烧两个过程,垃圾处理彻底,过程洁净,并可以回收部分资源,被认为是最具有前景的垃圾发电技术。生物质发电生物质发电有待扶持有待扶持 国家在生物质能发电的上网电价上给予了扶持,每千瓦时电价比火电高两角钱左右,但是,我国的扶植力度与欧美国家比还是有差距。欧洲一些国家除了电价,在税收上的扶持力度更大。欧洲一些电厂之所以经营得好,有很重要的一条,人家的原料不仅不付钱,而且 精选文档 生物质发电厂 由于秸秆是按照垃圾处理,还要征收垃圾处理费,因此可以良性
17、发展。我国与国外情况不同,一方面要通过发电避免农民焚烧秸秆引起污染等社会问题,一方面又要通过发电扶助农民。基于以上两点,不仅秸秆收购价格不能过低,而且随着此类项目的增多,收购价格还在上升。如国家在确定生物质能发电的上网电价补贴时,秸秆每吨价格被定在 100 元左右,而秸秆实际收购价格已达 200300 元/吨,如此高的原料成本增加了企业成本预算,以山东秸秆发电的上网电价为例,实际成本在 0.65 元/千瓦时左右,脱硫标杆上网电价(0.344 元/千瓦时)加上政府补贴电价(0.25 元/千瓦时),总计为 0.594 元/千瓦时,亏损显而易见。亏损的状态迫使部分生物质能企业停产,因此国家在税收等政
18、策上进一步加大扶持力度就显得非常重要。此外,在生物质发电项目布局上国家也应该更科学规划,有序建设,避免一哄而上。如果布局太密集,势必会加大秸秆的收购和运输半径,而且还会导致原料价格上升,企业的效益就会受到更大的影响。生物质发电生物质发电发展意义发展意义 1.增加我国清洁能源比重 2.改善环境 3 增加农民收入,缩小城乡差距 7 7、树木发电树木发电 树木发电是因为树木和附近土壤中 PH 值不同,在树木自身新陈代谢的作用下,可以产生电流。并且通过一种电压提转换器,用来储存树上产生的电流能源,待储备足够的能源后,可以定时释放出 1.1V 的电压。1 前前景景 树木可以通过这些电子传感器监测他们自身
19、的生理状态和周围的即时环境,并且随着时代的发展,电子元件会越来越小,耗能也越来越低,树木产生的电流在不久的将来极有可能被广泛的应用。精选文档 重要意义重要意义 2005 年全国人大通过了可再生能源开发利用法,国家发改委计划到 2020 年可再生能源发电装机 1 亿 kW,其中生物质能源为 1000 万2000 万 kW。利用林木生物质(灌木、枝桠材、木材加工废料等)发电是利用可再生能源的一个重要组成部分,而且它还是一种清洁能源。中国引入林木生物质发电是当前发展的必然结果。首先,它是解决环境污染的重要途径。由于火力发电厂大量排放二氧化碳、二氧化硫等污染物,导致我国的大气污染较为严重。据统计,中国
20、目前电力企业二氧化碳的排放量为6 亿 t,二氧化硫的排放量为 900 万 t,烟尘排放量为 350 万 t。随着我国经济建设的不断发展,二氧化碳排放量将日渐增多。据专家预测,到 2010 年,中国的二氧化碳排放量将达到13 亿 t,未来我国的减排压力非常大。而以林木生物质为原料的林木生物质发电在消耗过程中排放的二氧化碳量就是树木生长过程中从大气中吸收的二氧化碳量,二者保持碳平衡。同时,伴随它而来的是大面积营造能源林、灌木林,并对林木实施修枝抚育经营,这样可以有效增加森林面积和提高森林生态系统吸收二氧化碳的功能及碳汇作用。因此,开发利用林木生物质发电是目前解决环境污染的有效措施之一。其次,它是改
21、善我国生态环境的需要。开发利用林木生物质发电可有效促进造林绿化和防治土地退化,有利于提高那些不适宜发展农业的土地资源利用率。中国目前还有 4600亿 m2 宜林地,有不宜发展农业的边远性和废弃地资源 10000 亿 m2。若将这些土地资源中的50%营造种植能源灌木林,就可使森林覆盖率提高 0.5 个百分点,大大提高造林治理速度。再次,它是中国现有电力能源供应的必要补充。中国是一个电力短缺的国家,尽管各种类型的发电厂都开足马力投入工作,但是依然满足不了我国各地区对电力能源的需求,拉闸限电现象时有发生。因此发展林木生物质发电,可以作为现有发电形式的补充,既减轻电力短缺的压力,又可以使我国的发电形式
22、多元化,降低对其中某种能源的依赖程度。精选文档 各种电力发电方式各种电力发电方式(二)(二)8 8、温差发电温差发电 温差发电,利用海水的温差进行发电。海洋不同水层之间的温差很大,一般表层水温度比深层或底层水高得多。发电原理是,温水流入蒸发室之后,在低压下海水沸腾变为流动蒸气或丙烷等蒸发气体作为流体,推动透平机旋转,启动交流电机发电;用过的废蒸气进入冷凝室被海洋深层水冷却凝结,再进行循环。据估算,海洋温差能一年约能发电 15108=15亿千瓦。案案例例 美国科学家发现,鲨鱼鼻子里的一种胶体能把海水温度的变化转换成电信号,传送给神经细胞,使鲨鱼能够感知细微的温度变化,从而准确地找到食物,科学家猜
23、测,其他动物体内也可能存在类似的胶体.这种因温差而产生电流的性质与半导体材料的热电效应类似,人工合成这种胶体,有望在微电子工业领域获得应用。温差发电 美国旧金山大学的一位科学家在 2003 年 1 月 30 日出版的英国自然杂志上报告说,他从鲨鱼鼻子的皮肤小孔里提取了一种与普通明胶相似的胶体,发现它对温度非常敏感,0.1的温度变化都会使它产生明显的电压变化。鲨鱼鼻子的皮肤小孔布满了对电流非常敏感的神经细胞.海水的温度变化使胶体内产生电流,刺激神经,使鲨鱼感知到温度差异.科学家认为,借助这种胶体,鲨鱼能感知到精选文档 0.001的温度变化,这有利于它们在海水中觅食。哺乳动物靠细胞表面的离子通道感
24、知温度:外界温度变化导致带电的离子进出通道,产生电流,刺激神经,从而使动物感知冷暖.与哺乳动物的这种方式不同,鲨鱼利用胶体,不需要离子通道也能感知温度变化。9 9、太阳能发电原理太阳能发电原理 太阳能电池是利用半导体材料的光电效应,将太阳能转换成电能的装置.光生伏特效应:假设光线照射在太阳能电池上并且光在界面层被接纳,具有足够能量的光子可以在 P 型硅和N 型硅中将电子从共价键中激起,致使发作电子空穴对。界面层临近的电子和空穴在复合之前,将经由空间电荷的电场结果被相互分别。电子向带正电的 N 区和空穴向带负电的 P区运动。经由界面层的电荷分别,将在 P 区和 N 区之间发作一个向外的可测试的电
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