能源——火电、核电、水电比较.pdf

2 0 1 1 年第 5期 第 3 9卷 黑龙江水利科技 H e i l o n g j i a n g S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o f Wa t e r C o n s e r v a n c y No ． 5 2 0 1 1 T o t a l N o ．3 9 文章编号 1 0 0 7 7 5 9 6 2 0 1 1 O 5 0 2 1 0 0 2 能源火 电、 核 电、 水 电比较 孙意菲 黑龙江省庆达 水利水 电工程有限公司， 哈尔滨 1 5 0 0 8 0 摘 要 在当今世界， 能源的发展、 能源和环境， 是全世界、 全人类共同关心的问题， 也是我国社会经济发展的重要问题。在众多的 能源 中， 电能是支撑全社会发展 的主要能源。而电能 的主要来源 ， 又分为 火电 、 水电与核 电。文章对 3种 发电方式进行 了 比较 ， 并提出一些见解 。 关键词 火电； 核电； 水电； 工作原理； 优缺点 中图分类号 T K 7 9 文献标识码 B 1 火 电 I ． 1 基本情况 火电就是利用煤、 石油、 天然气等固体、 液体燃料燃烧所 产生的热能转换为动能以生产电能。我国的火电厂以燃煤 为主， 过去曾建过一批燃油电厂， 经运行比较 ， 政府早已明确 是尽量压缩烧油电厂， 新建电厂以煤为主。目前， 整个电力 装机中占比例最大的仍然是火电， 占到7 8 ％， 水电占到2 0 ％， 其余的基本是核电， 风能等。 1 ． 2 工作原理 火力发电厂由三大主要设备锅炉、 汽轮机、 发电机 及相应辅助设备组成 ， 它们通过管道或线路相连构成生产主 系统， 即燃烧系统 、 汽水系统和电气系统。其生产过程简介 如下。 1 ． 2 ． 1 燃烧 系统 燃烧系统包括锅炉的燃烧部分和输煤、 除灰和烟气排放 系统等。 煤由皮带输送到锅炉车间的煤斗， 进入磨煤机磨成煤 粉， 然后与经过预热器预热的空气一起喷人炉内燃烧， 将煤 的化学能转换成热能， 烟气经除尘器清除灰分后， 由引风机 抽出， 经高大的烟囱排入大气。炉渣和除尘器下部的细灰由 灰渣泵排至灰场。 1 ． 2 ． 2 汽水系统 汽水系统包括锅炉、 汽轮机、 凝汽器及给水泵等组成的 汽水循环和水处理系统、 冷却水系统等。 水在锅炉中加热后蒸发成蒸汽， 经过热器进一步加热， 成为具有规定压力和温度的过热蒸汽， 然后经过管道送人汽 轮机。 在汽轮机中， 蒸汽不断膨胀， 高速流动， 冲击汽轮机的转 子， 以额定转速旋转， 将热能转换成机械能， 带动与汽轮机同 轴的发电机发电。 在膨胀过程中， 蒸汽的压力和温度不断降低。蒸汽做功 [ 收稿日期] 2 0 1 1 0 1一 O 5 [ 作者简介] 孙意菲 1 9 8 0一 ， 女， 黑龙江同江人， 工程师。 一 21 O 一 后从汽轮机下部排出。排 出的蒸汽称为乏汽， 它排入凝汽 器。在凝汽器中， 汽轮机的乏汽被冷却水冷却， 凝结成水。 凝汽器下部所凝结的水 由凝结水泵升压后进入低压加 热器和除氧器， 提高水温并除去水中的氧 以防止腐蚀炉管 等 ， 再由给水泵进一步升压， 然后进入高压加热器， 回到锅 炉， 完成水一蒸汽一水的循环。给水泵以后的凝结水称为给 水 。 汽水系统中的蒸汽和凝结水在循环过程中总有一些损 失， 因此， 必须不断向给水系统补充经过化学处理的水。补 给水进入除氧器 ， 同凝结水一块由给水泵打人锅炉。 1 ． 2 ． 3 电气 系统 电气系统包括发电机、 励磁系统、 厂用 电系统和升压变 电站等。 发电机的机端电压和电流随其容量不同而变化， 其电压 一 般在 1 0 2 0 k V， 电流可达数千安至2 0 k A。因此， 发电机 发出的电， 一般由主变压器升高电压后， 经变电站高压电气 设备和输电线送往电网。极少部分电， 通过厂用变压器降低 电压后， 经厂用电配电装置和电缆供厂内风机、 水泵等各种 辅机设备和照明等用电。 1 ． 3 优缺点 火电传统的优点是技术成熟 ， 成本低廉。可随着社会经 济的发展 ， 火电的优势也在逐渐变弱。火电企业受制于煤电 价格倒挂 ， 导致现在的状况是每发1 k W h 电就亏损一度电， 这也使我国常发生电荒。因此 ， 甚至可以说， 以往火电的优 势， 正逐步变成火电的劣势。 除了上面提到的两点， 火电还有另外一个不容易被注意 的优点， 就是能够推动就业。据估计， 一个火电人可 以推动 l 01 6人就业。在我国这样一个拥有 1 3亿人口的国家， 火 电在推动就业方面的贡献是可观的。另一方面， 火电的缺点 主要体现在污染以及耗能这两方面。 2核 电 2 ． 1 基本介绍 孙意菲 能源火电、 核电、 水电比较 第 5期 世界上一切物质都是由原子构成的， 原子又是由原子核 和它周围的电子构成的。轻原子核的融合和重原子核的分 裂 都能放出能量， 分别称为核聚变能和核裂变能， 简称核能。 目前中国有 6 个投入运营的核电站 ， 1 2个在建的核 电站 ， 2 5 个筹建中的核电站。 2 ． 2 工作原理 核电厂用的燃料是铀。用铀制成的核燃料在“ 反应堆” 的设备内发生裂变而产生大量热能 ， 再用处于高压力下的水 把热能带出， 在蒸汽发生器内产生蒸汽 ， 蒸汽推动汽轮机带 着发电机一起旋转， 电就源源不断地产生出来， 并通过电网 送 到四面八 方。 2 ． 3 优缺点 相 比于火电， 核能一个无法比拟的优势就是能够产出数 量惊人的能量， 并且产出这些能量的过程 中几乎不需要投入 一 次能源。 在人类面临能源危机的时候， 人们 自然而然地将 目光投 向了核能。然而任何事物都不是十全十美 的。核能也是一 样 。 核能最大的缺点就是核泄漏造成的核辐射。人类历史 上的“ 核教训” 可以说是十分深刻的， 并也是让人震惊的。 2 0 1 1 年 7月， 日本大地震造成福岛核电站核燃料泄漏已 使全球出现核恐慌， 国际社会对于核电的认识也在发生改 变。更著名的是发生在苏联的切尔诺贝利事故。但 1 9 8 6年 4月 2 6日， 核电站的第 4号核反应堆在进行半烘烤实验中突 然发生失火， 引起爆炸， 据估算， 核泄漏事故后产生的放射污 染相当于日本广岛原子弹爆炸产生的放射污染 的 1 0 0倍。 爆炸使机组被完全损坏， 8 t 多强辐射物质泄露， 尘埃随风飘 散 ， 致使俄罗斯、 白俄罗斯和乌克兰许多地区遭到核辐射的 污染 。 3 水 电 3 ． 1 基本介绍 水电本质就是将储藏在水中的能量转化为电能。 根据全国水力资源复查成果， 全国水力资源理论蕴藏量为 6 ． 9 4 亿 k W， 年理论电量6 ． 0 8 亿 k W h ； 技术可开发装机容量为 5 ． 4 2 亿 k W， 技术可开发年发电量为z4 7 万亿 k W h ； 经济可开 发 装 机 容 量 为4 ． 0 2亿 k W， 经 济 可 开 发 年 发 电 量 为 1 ． 7 5 万亿k W h 。全国水力资源总量， 包括理论蕴藏量、 技术可 开发量和经济可开发量， 均居世界首位。 3 ． 2 工作原理 水电站驾驭水的能量， 并利用简单的机械手段将这些能 量转化为电能。水电站实际上是基于一种非常简单的概 念水流过大坝， 转动水轮机 ， 而水轮机则带动发电机发 电。 水坝大多数水电站依靠水坝拦水， 形成一个巨大的 水库。这样的水库经常被用作休闲游乐场所， 比如我国的干 岛湖 。 进水口打开水坝上的闸门， 水会在重力作用下通过 被称为隧洞的水道 ， 它将水流引向水轮机。水流在流过水道 时压力上升 。 水轮机水流冲击并转动水轮机的巨大叶片， 而水轮 机则通过传动轴与位于其上方的发电机相连。水电站 中最 常见的水轮机是混流式水轮机 ， 它看起来像安上了弯曲叶片 的大盘子。根据相关数据， 水轮机可以重达1 7 2 t ， 它能 以 9 0转／ m i n 的速度转动。 发电机水轮机叶片旋转时， 发电机中的一系列磁铁 也跟着一起旋转。巨大的磁铁旋转着通过铜线圈， 移动电子 从而产生交流电。 3 ． 3 优缺点 由于水特殊的性质 ， 水电拥有火电和核电所没有的一个 特点 储能。当我们不需要用电的时候， 可以将水储存在水 库里， 等到需要用的时候， 再发电。 我国是一个水电资源丰富的国家， 如果完全开发， 产电 量将是相当可观的。并且不同于核电和火电会造成的污染 ， 产生水电本身是不会造成任何污染的。 可当我们关注水电的优点的时候， 也更应该关注水电带 来 的影 响和 问题 。 首先， 水电是一个 “ 看天吃饭”的能源。如果水资源丰 富， 我们便拥有足够的水资源； 可假使上游来水不足， 也得不 到充分的降雨补充， 那即是我们拥有再多的水电站也是发不 出电的。这就是水能无法得到充分的保证。 可如果仅仅是这样还不会使水电造成如今的争议。现 在， 人们更多的是关注， 修建水 电站， 所带来 的其他问题 诸 如造成库区淹没需要移民、 诱发地震、 影响航运等。 除此之外， 假如水电站溃坝， 那后果也是不堪设想的。 4 总结 实现能源可持续发展 ， 是实现经济社会可持续发展的基 础和关键。当前， 世界能源形势发生巨大变化， 能源安全愈 来愈受到各国的高度关注 ， 许多国家纷纷调整和完善 自己的 能源战略和能源政策。适应世界能源形势变化。 对于火电， 因为它消耗了太多的能源， 这不是一条可持 续发展的道路。 ． 对于核电， 如果将来我们能够在核电的安全性上有了保 障， 我们何尝不能使用核电能源。可是， 鉴于现在复杂的国 际社会关系和形势， 核能的存在， 始终是一种隐患， 一旦发生 核泄漏， 后果将不堪设想。 对于水电， 也存在着让我们无法忽视的问题。如修建大 坝之后， 给环境造成了不可恢复的影响。这种影响范围之 广， 深度之深， 是在我们修建大坝之间所没有想到等。 哲学告诉我们， 任何事物都有两面性。所以， 包括本文 说的 3种能源在内的所有能源， 都是会带来相应 的问题的。 但我们坚信科学技术的发展， 终究会使我们开发更多 自己发 展所能依靠的安全绿色丰富的能源， 如风能、 太阳能等。 一 21 1