現(xiàn)代發(fā)電方式

山東電力高等?？茖W校畢業(yè)論文PAGEPAGE1目錄第一章前言1.1我國電力發(fā)展狀況……………11.2現(xiàn)在發(fā)電方式的分類……………2第二章火力發(fā)電2.1火力發(fā)電………………42.2火電廠的分類………………42.3火電廠電能的生產(chǎn)過程………………52.4火電廠的特點………………72.5火電應用前景………………7第三章水力發(fā)電3.1水力發(fā)電………………93.2水力發(fā)電廠的分類………………93.3水電廠的特點………………103.4抽水蓄能電廠………………103.5水力發(fā)電前景………………12第四章核能發(fā)電4.1核能發(fā)電………………134.2核電廠的基本原理………………134.3核電廠的分類………………144.4核電的發(fā)展前景………………15第五章新能源發(fā)電5.1新能源發(fā)電概述………………165.2太陽能發(fā)電………………185.3風力發(fā)電………………195.4潮汐發(fā)電………………205.5地熱發(fā)電………………215.6燃料電池發(fā)電………………245.7生物質(zhì)能秸稈發(fā)電………………26第六章總結(jié)6.1我國電力未來10年規(guī)劃………………296.2我國電力可持續(xù)發(fā)展………………306.3我國電力未來10年展望………………31參考文獻………………32第一章前言1.1我國電力發(fā)展狀況到2010年底，全國發(fā)電設備容量9.66億千瓦，比上年增長10.56%；全國220千伏及以上輸電線路回路長度44.56萬千米，220千伏及以上變電設備容量19.90億千伏安，分別比上年增長10.87%和16.37%。我國電網(wǎng)規(guī)模居世界第一位，發(fā)電裝機規(guī)模連續(xù)15年居世界第二位。火電建設繼續(xù)向著大容量、高參數(shù)、環(huán)保型方向發(fā)展，全年新增百萬千瓦超超臨界機組11臺，全國在運百萬千瓦超超臨界機組達到31臺。全球首臺百萬千瓦級超超臨界空冷機組──華電寧夏靈武發(fā)電有限公司二期工程3號機組正式投產(chǎn)。清潔能源發(fā)電建設成績突出。水電仍處于階段性投產(chǎn)高峰。2010年，全國水電裝機突破2億千瓦。核電發(fā)展繼續(xù)加快。2010年，全國在運核電裝機容量突破1000萬千瓦，達到1082萬千瓦；核電在建施工規(guī)模擴大到3395萬千瓦，居全球首位。風力發(fā)電繼續(xù)較大規(guī)模增長，全年基建新增風電并網(wǎng)容量1457萬千瓦，全國并網(wǎng)風電總?cè)萘窟_到2958萬千瓦。大容量光伏發(fā)電進入并網(wǎng)投產(chǎn)階段，基建新增并網(wǎng)光伏發(fā)電容量19.49萬千瓦。2010年底，水電、核電、風電設備容量占全國發(fā)電設備容量的比重達到26.54%，比上年提高1.03個百分點?；痣娫O備容量占全國發(fā)電設備容量的比重73.43%，比上年降低了1.06個百分點；火電機組中天然氣、煤矸石、生物質(zhì)、垃圾、余熱余壓等發(fā)電裝機得到較快發(fā)展。大容量火電機組比重進一步提高，火電30萬千瓦及以上機組占全國火電機組總?cè)萘康?2.68%，比上年提高3.2個百分點；火電平均單機容量為10.88萬千瓦，比上年提高0.57萬千瓦。電力生產(chǎn)和供應能力進一步增強。2010年，全國基建新增發(fā)電設備容量9124萬千瓦；新增220千伏及以上線路回路長度44725千米，變電設備容量25813萬千伏安；全國全口徑發(fā)電量42278億千瓦時，比上年增長14.85%；全口徑供電量40320億千瓦時，比上年增長15.27%。全年全社會用電量達41999億千瓦時，比上年增長14.76%節(jié)能減排邁出新的步伐。2010年全國共關停小火電機組1690萬千瓦，超過關停目標690萬千瓦。2010年，全國6000千瓦及以上火電機組供電標準煤耗333克/千瓦時，比上年降低7克/千瓦時；全國線損率為6.53%，比上年下降0.19個百分點；全國發(fā)電廠用電率5.43%，比上年下降0.33個百分點。第二章火力發(fā)電2.1火力發(fā)電電力是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要能源，火力發(fā)電是我國和世界上許多國家生產(chǎn)電能的主要方法?；鹆Πl(fā)電一般是指利用石油、煤炭和天然氣等燃料燃燒時產(chǎn)生的熱能來加熱水，使水變成高溫、高壓水蒸氣，然后再由水蒸氣推動發(fā)電機來發(fā)電的方式的總稱。以煤、石油或天然氣作為燃料的發(fā)電廠統(tǒng)稱為火電廠?；鹆Πl(fā)電站的主要設備系統(tǒng)包括：燃料供給系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)及其他一些輔助處理設備?；鹆Πl(fā)電系統(tǒng)主要由燃燒系統(tǒng)（以鍋爐為核心）、汽水系統(tǒng)（主要由各類泵、給水加熱器、凝汽器、管道、水冷壁等組成）、電氣系統(tǒng)（以汽輪發(fā)電機、主變壓器等為主）、控制系統(tǒng)等組成。前二者產(chǎn)生高溫高壓蒸汽；電氣系統(tǒng)實現(xiàn)由熱能、機械能到電能的轉(zhuǎn)變；控制系統(tǒng)保證各系統(tǒng)安全、合理、經(jīng)濟運行。2.2火電廠的分類1、按燃料分類（1）燃煤發(fā)電廠：以煤為燃料的發(fā)電廠；（2）燃油發(fā)電廠：以石油（實際是提取汽油、煤油、柴油后的油渣）為燃料的發(fā)電廠；（3）燃氣發(fā)電廠：以天然氣、煤氣等可燃氣體為燃料的發(fā)電廠；（4）余熱發(fā)電廠：用工業(yè)企業(yè)的各種余熱進行發(fā)電的發(fā)電廠；此外，還有利用垃圾及工業(yè)廢料作為燃料的發(fā)電廠。2、按原動機分類（1）凝汽式氣輪機發(fā)電廠（2）燃汽輪機發(fā)電廠（3）內(nèi)燃機發(fā)電廠（4）蒸汽——燃汽輪機發(fā)電廠3、按供出能源分類（1）凝汽式發(fā)電廠：只向外供應電能的電廠；（2）熱電廠：同時向外供應電能和熱能的電廠4、按發(fā)電裝機容量的多少分類（1）小容量發(fā)電廠：裝機總?cè)萘吭?00MW以下的發(fā)電廠；（2）中容量發(fā)電廠：裝機總?cè)萘吭?00—250MW范圍內(nèi)的發(fā)電廠；（3）大中容量發(fā)電廠：裝機總?cè)萘吭?50—600MW范圍內(nèi)的發(fā)電廠；（4）大容量發(fā)電廠：裝機總?cè)萘吭?00—1000MW范圍內(nèi)的發(fā)電廠；（5）特大容量發(fā)電廠：裝機總?cè)萘吭?000MW以上的發(fā)電廠。5、按蒸汽壓力和溫度分類（1）中低壓發(fā)電廠（2）高壓發(fā)電廠（3）超高壓發(fā)電廠（4）亞臨界壓力發(fā)電廠（5）超臨界壓力發(fā)電廠6、按供電范圍分類（1）區(qū)域性發(fā)電廠：在電網(wǎng)內(nèi)運行，承擔一定區(qū)域性供電的大中型發(fā)電廠；（2）孤立發(fā)電廠：不并入電網(wǎng)內(nèi)，單獨運行的發(fā)電廠；（3）自備發(fā)電廠：由大型企業(yè)自己建造，主要供本單位用電的發(fā)電廠。2.3火電廠電能的生產(chǎn)過程火力發(fā)電廠的燃料主要有煤、石油（主要是重油、天然氣）。我國的火電廠以燃煤為主，過去曾建過一批燃油電廠，目前的政策是盡量壓縮燒油電廠，新建電廠全部燒煤。煤炭在鍋爐內(nèi)燃燒放出的熱量，將水加熱成具有一定壓力和溫度的蒸汽，然后蒸汽沿管道進入汽輪機膨脹做功，帶動發(fā)電機一起高速旋轉(zhuǎn)，從而發(fā)出電來。火力發(fā)電廠的主要生產(chǎn)系統(tǒng)包括燃燒系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)，現(xiàn)分述如下：（一）燃燒系統(tǒng)燃燒系統(tǒng)是由輸煤、磨煤、粗細分離、排粉、給粉、鍋爐、除塵、脫流等組成。是由皮帶輸送機從煤場,通過電磁鐵、碎煤機然后送到煤倉間的煤斗內(nèi),再經(jīng)過給煤機進入磨煤機進行磨粉，磨好的煤粉通過空氣預熱器來的熱風，將煤粉打至粗細分離器，粗細分離器將合格的煤粉（不合格的煤粉送回磨煤機），經(jīng)過排粉機送至粉倉，給粉機將煤粉打入噴燃器送到鍋爐進行燃燒。而煙氣經(jīng)過電除塵脫出粉塵再將煙氣送至脫硫裝置，通過石漿噴淋脫出流的氣體經(jīng)過吸風機送到煙筒排人天空。燃燒系統(tǒng)如圖2-1示，包括鍋爐的燃燒部分和輸煤、除灰和煙氣排放系統(tǒng)等。（二）汽水系統(tǒng)：力發(fā)電廠的汽水系統(tǒng)是由鍋爐、汽輪機、凝汽器、高低壓加熱器、凝結(jié)水泵和給水泵等組成，他包括汽水循環(huán)、化學水處理和冷卻系統(tǒng)等。汽水系統(tǒng)流程參照圖2-2。水在鍋爐中被加熱成蒸汽，經(jīng)過熱器進一步加熱后變成過熱的蒸汽，再通過主蒸汽管道進入汽輪機。由于蒸汽不斷膨脹，高速流動的蒸汽推動汽輪機的葉片轉(zhuǎn)動從而帶動發(fā)電機。為了進一步提高其熱效率，一般都從汽輪機的某些中間級后抽出作過功的部分蒸汽，用以加熱給水。在現(xiàn)代大型汽輪機組中都采用這種給水回熱循環(huán)。此外，在超高壓機組中還采用再熱循環(huán)，既把作過一段功的蒸汽從汽輪機的高壓缸的出口將作過功的蒸汽全部抽出，送到鍋爐的再熱汽中加熱后再引入氣輪機的中壓缸繼續(xù)膨脹作功，從中壓缸送出的蒸汽，再送入低壓缸繼續(xù)作功。在蒸汽不斷作功的過程中，蒸汽壓力和溫度不斷降低，最后排入凝汽器并被冷卻水冷卻，凝結(jié)成水。凝結(jié)水集中在凝汽器下部由凝結(jié)水泵打至低壓加熱再經(jīng)過除氧氣除氧，給水泵將預加熱除氧后的水送至高壓加熱器，經(jīng)過加熱后的熱水打入鍋爐，再過熱器中把水已經(jīng)加熱到過熱的蒸汽，送至汽輪機作功，這樣周而復始不斷的作功。（三）電氣系統(tǒng)2.4火電廠的特點與水電廠和其他類型電廠相比，火電廠有如下特點：1、布局靈活，裝機容量的大小可按需要決定。2、建造工期短，一般為水電廠的一半甚至更短。一次性建造投資少，僅為水電廠的一半左右。3、煤耗量大，目前發(fā)電用煤約占全國煤炭總產(chǎn)量的25%左右，加上運煤費用和大量用水，其生產(chǎn)成本比水力發(fā)電要高出3—4倍。4、動力設備繁多，發(fā)電機組控制操作復雜，廠用電量和運行人員都多于水電廠，運行費用高。5、汽輪機開、停機過程時間長，耗資大，不宜作為調(diào)峰電源用。6、對空氣和環(huán)境的污染大。2.5火電應用前景中國發(fā)電以燃煤火電為主的局面在相當長的時間里仍難以改變。2000年以后，先進的火電發(fā)電方式或技術將在中國具有很大的市場和減排潛力，但2010年前，先進的火電發(fā)電方式或技術在中國將處于示范項目建設階段，還不能在減排方面發(fā)揮明顯的作用。2010年前，低碳化石燃料發(fā)電在整個火力發(fā)電中占有的比例不會有明顯的提高，火電減排將主要靠提高常規(guī)火電的效率。考慮到如能落實上述各種提高能源轉(zhuǎn)換效率的措施，期望到2010年火電供電煤耗可降低到320g(標煤)/(kW·h)，與1990年的供電煤耗水平相比，可減少發(fā)電用煤近1.5億t，減少CO2排放約1億t。

2000年、2010年火電減排量預測方案年份實際規(guī)劃方案強化減排方案19902000201020002010火電裝機容量/萬kW1018422650473402265047340火電發(fā)電量/億kW·h494910958224801086621300火電發(fā)電煤耗/g(標煤)/(kW·h)392350320350320火電降煤耗節(jié)煤量/億t(標煤)*00.461.620.4561.53可減少CO2排放量/億t(碳)*00.331.170.331.11第三章水力發(fā)電3.1水力發(fā)電水力發(fā)電是清潔能源，可再生、無污染、運行費用低，便于進行電力調(diào)峰，有利于提高資源利用率和經(jīng)濟社會的綜合效益。水力發(fā)電廠簡稱水電廠，又稱水電站，是把水的位能和動能轉(zhuǎn)換為電能的工廠。水電廠的基本生產(chǎn)過程是：從河流較高處或水庫內(nèi)引水，利用水的壓力或流速沖動水輪機旋轉(zhuǎn)，將水能轉(zhuǎn)變成機械能，然后由水輪機帶動發(fā)電機旋轉(zhuǎn)，將機械能轉(zhuǎn)換成電能。我國的水能資源豐富，理論蘊藏量6.76億千瓦，技術可開發(fā)容量4.93億千瓦,經(jīng)濟可開發(fā)容量3.78億千瓦。不論是水能資源蘊藏量，還是可能開發(fā)的水能資源，我國都居世界第一位。但是，與發(fā)達國家相比，我國的水力資源開發(fā)利用程度并不高。截至2004年9月，我國水電裝機容量突破了1億千瓦大關，但開發(fā)率僅24％左右，大大低于發(fā)達國家50－70％的開發(fā)利用水平。因此，在一個相當長的時期內(nèi)，我國水力資源開發(fā)潛力巨大。3.2水力發(fā)電廠的分類1.按集中落差的方式分類（1）堤壩式水電廠在河流中落差較大的適宜地段攔河建壩，形成水庫，將水積蓄起來抬高上游水位，形成發(fā)電水頭，這種開發(fā)模式由于水電廠廠房在水利樞紐中的位置不同，又分為壩后式和河床式兩種形式。1）壩后式水電廠廠房建在壩的后面，廠房不承受上游水壓，。水庫的水流經(jīng)壩體內(nèi)的壓力水管引入廠房推動水輪發(fā)電機發(fā)電，這是我國最常見的水電廠形式。2）河床式水電廠水電廠的廠房帶替一部分壩體，廠房也起擋水作用，直接承受上游水的壓力，因修建在河床中，故名為河床式。水流由上游進入廠房，驅(qū)動水輪發(fā)電機后瀉入下流。這種電廠無庫容，也不需要專門的引水通道，一般建于中、下游平原河段。（2）引水式水電廠水電廠建筑在山區(qū)水流湍急的河道上，或河床坡度較陡的地方，由引水渠道造成水頭，而且一般不需修壩或只修低堰，適用于水頭很高的地方。（3）混合式水電廠在適宜開發(fā)的河段攔河筑壩，壩上游河段的落差由壩集中，壩下游河段的落差由壓力引水道集中，而水電廠的水頭則由這兩部分落差共同形成，這種集中落差的方式稱為混合開發(fā)模式，有此而修建的水電廠稱為混合式水電廠，它兼有堤壩式和引水式兩種水電廠的特點。3.3水電廠的特點水電廠與其他類型的發(fā)電廠相比，具有以下特點：綜合利用水能資源水電廠除發(fā)電以外，還有防洪、灌溉、航運、供水、養(yǎng)殖及旅游等多方面綜合效益；并切可以因地制宜，將一條河流分成若干河段，分別修建水利樞紐，實行階梯開發(fā)。發(fā)電成本低、效率高。利用循環(huán)不斷水能發(fā)電，節(jié)省大量燃料。因不用燃料，省去了運輸?shù)榷鄠€環(huán)節(jié)，運行維護人員少，廠水電率低。水能可儲蓄和調(diào)節(jié)。電能的發(fā)、輸、用是同時完成的，不能大量儲存，而水能資源適合于承擔系統(tǒng)的高峰、高頻、和作為事故備用。水力發(fā)電不污染環(huán)境。相反，大型水庫可能調(diào)節(jié)空氣的溫度和濕度，改善自然生態(tài)。水電廠建設投資較大，工期較長。由于水庫的興建，淹沒土地，移民搬遷，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來一些不利，還可能在一定程度破壞自然界的生態(tài)平衡。3.4抽水蓄能電廠1、工作原理抽水蓄能電廠是以一定水量作為能量載體，通過能量轉(zhuǎn)換向電力系統(tǒng)提供電能。為此，其上、下游均需有水庫以容蓄能量轉(zhuǎn)換所需要的水量。在抽水蓄能電廠中，必須兼?zhèn)涑樗桶l(fā)電兩類設施。在電力負荷低谷時（或豐水時期），利用電力系統(tǒng)提供的富裕電能，將下游水庫中的水抽到上游水庫，以勢能形式儲存起來；待到電力系統(tǒng)負荷高峰時，再將上游水庫中的水放下，驅(qū)動水輪發(fā)電機組發(fā)電，送往電力系統(tǒng)。2、抽水蓄能電廠在電力系統(tǒng)中的作用（1）調(diào)峰電力系統(tǒng)負荷的上升與下降變動比較強烈，抽水蓄能機組響應負荷的能力強，能夠跟蹤負荷的變化，在白天適合擔任電力系統(tǒng)負荷中的尖峰部分。例如，我國廣東抽水蓄能電廠，裝機容量為8*300MW，在電力系統(tǒng)調(diào)峰中發(fā)揮重要作用。（2）填谷在夜間或周末，抽水蓄能電廠利用電力系統(tǒng)富余電能抽水，使發(fā)電機組不必降低出力或保持在熱效率較高的區(qū)間運行，從而節(jié)省燃料，并提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。（3）備用抽水蓄能機組啟動靈活、迅速，從停機狀態(tài)啟動至滿負荷僅需1~2min，而抽水工況轉(zhuǎn)到發(fā)電工況也只需3~4min，因此抽水蓄能電廠宜于作為電力系統(tǒng)事故備用。（4）調(diào)頻抽水蓄能機組調(diào)頻能力強，承卸負荷靈活。當電力系統(tǒng)頻率偏離正常值時，它能立即調(diào)整出力，使頻率維持在正常值范圍內(nèi)，而火力發(fā)電機組不能適應負荷陡降陡升。（5）調(diào)相抽水蓄能電廠的同步發(fā)電機，在沒有發(fā)電和抽水任務時，可用來調(diào)相。由于抽水蓄能電廠距離負荷較近，控制操作方便，對改善系統(tǒng)電壓質(zhì)量十分有利。3、抽水蓄能電廠的功能（1）降低電力系統(tǒng)燃料消耗電力系統(tǒng)中的大型高溫高壓勢力機組，包括燃煤機組和核電機組，不適于在低負荷上工作。在強迫壓低負荷下，燃料消耗，廠用電和機組磨損都將增加。抽水蓄能機組與燃煤機組和核電機組聯(lián)合運行后，可以保持這些熱力機組在額定出力下穩(wěn)定運行，從而提高運行效率和減少電力系統(tǒng)燃料消耗。（2）提高火電設備利用率以抽水蓄能電廠替代電力的熱力機組調(diào)峰，或者使大型熱力機組不帶負荷或少帶負荷，均可減少熱力機組頻繁開、停機所導致的設備磨損，減少設備故障率。從而提高熱力機組的設備利用率和使用壽命。（3）可作為發(fā)電成本的峰荷電源抽水蓄能電廠的抽水耗電量大于其發(fā)電量。運行實際經(jīng)驗證明，抽水用4kWh換取顛峰電量3kWh是合算的。（4）對環(huán)境沒有污染且可以美化環(huán)境抽水蓄能電廠有上、下游水庫。純抽水蓄能電廠的上游水庫建在較高的山頂上，為美化環(huán)境增輝添色。（5）抽水蓄能電廠可用于蓄能電能的發(fā)、輸是同時完成的，不能大量儲存，而水能可借助上游水庫儲蓄，應用抽水蓄能機組，將下游水庫的水抽到上游水庫，以位能形式儲存起來，便可實現(xiàn)較大規(guī)模的蓄能。3.5水力發(fā)電前景2003年世界水能大會估計，世界小水電可開發(fā)資源大致為1.2-1.44億kW。我國可開發(fā)小水電資源如以原統(tǒng)計數(shù)7000萬kW計，占世界一半左右。而且，我國的小水電資源分布廣泛，特別是廣大農(nóng)村地區(qū)和偏遠山區(qū)，適合因地制宜開發(fā)利用，既可以發(fā)展地方經(jīng)濟解決當?shù)厝嗣裼秒娎щy的問題，又可以給投資人帶來可觀的效益回報，有很大的發(fā)展前景，它將成為我國21世紀前20年的發(fā)展熱點。國家鼓勵合理開發(fā)和利用小水電資源的總方針是確定的，2003年開始，特大水電投資項目也開始向民資開放。2006年，根據(jù)國務院和水利部的“十一五”計劃和2015年發(fā)展規(guī)劃，我國將對民資投資小水電以及小水電發(fā)展給予更多優(yōu)惠政策。我國正在成為一個令世界矚目的能源消耗大國，而水電資源的豐富空間，使中國完全有能力也有必要讓水電來緩解能源壓力。無論是水電行業(yè)還是水電設備生產(chǎn)企業(yè)在這種新的市場需求條件下，必將有一個新的增速高峰。第四章核能發(fā)電4.1核能發(fā)電核能發(fā)電是利用核反應堆中核裂變所釋放出的熱能進行發(fā)電的方式。它與火力發(fā)電極其相似。只是以核反應堆及蒸汽發(fā)生器來代替火力發(fā)電的鍋爐，以核裂變能代替礦物燃料的化學能。除沸水堆外（見輕水堆），其他類型的動力堆都是一回路的冷卻劑通過堆心加熱，在蒸汽發(fā)生器中將熱量傳給二回路或三回路的水，然后形成蒸汽推動汽輪發(fā)電機。沸水堆則是一回路的冷卻劑通過堆心加熱變成70個大氣壓左右的飽和蒸汽，經(jīng)汽水分離并干燥后直接推動汽輪發(fā)電機。核能發(fā)電的歷史與動力堆的發(fā)展歷史密切相關。動力堆的發(fā)展最初是出于軍事需要。中國大陸的核電起步較晚，80年代才動工興建核電站。中國自行設計建造的1*300MW（電）秦山核電站在1991年底投入運行。大亞灣核電站（2*900MW）于1994年建成投產(chǎn)，在安裝調(diào)試和運行管理方面都達到了世界先進水平。4.2核電廠的基本原理核能發(fā)電的能量來自核反應堆中可裂變材料(核燃料)進行裂變反應所釋放的裂變能。裂變反應指鈾-235、钚-239、鈾-233等重元素在中子作用下分裂為兩個碎片，同時放出中子和大量能量的過程。反應中，可裂變物的原子核吸收一個中子后發(fā)生裂變并放出兩三個中子。若這些中子除去消耗，至少有一個中子能引起另一個原子核裂變，使裂變自持地進行，則這種反應稱為鏈式裂變反應。實現(xiàn)鏈式反應是核能發(fā)電的前提。

要用反應堆產(chǎn)生核能,需要解決以下4個問題：為核裂變鏈式反應提供必要的條件，使之得以進行。鏈式反應必須能由人通過一定裝置進行控制。失去控制的裂變能不僅不能用于發(fā)電，還會釀成災害。裂變反應產(chǎn)生的能量要能從反應堆中安全取出。④裂變反應中產(chǎn)生的中子和放射性物質(zhì)對人體危害很大，必須設法避免它們對核電站工作人員和附近居民的傷害。4.3核電廠的分類（1）壓力堆核電廠壓力堆核電廠的最大特點是整個成兩部分。即一回路系統(tǒng)和二回路系統(tǒng)。一回路系統(tǒng)中壓力為15MPa的高壓水被冷卻劑主泵送進反應堆，吸收燃料元件的釋熱后，進入蒸汽發(fā)生器下部的U型管內(nèi)，將熱量傳入二回路系統(tǒng)的水，再返回冷卻劑主泵入口，形成一個閉合回路。二回路系統(tǒng)的水在U形管外部流過吸收一回路系統(tǒng)的水的熱量后沸騰，產(chǎn)生的蒸汽進入汽輪機的高壓缸做功；高壓缸的排汽經(jīng)再熱器再熱提高溫度后，再進入汽輪機的高壓缸做功；膨脹做功后的蒸汽在凝集器中成水，再送回蒸汽發(fā)生器，形成一個閉合回路。一回路系統(tǒng)和二回路系統(tǒng)是彼此隔絕的，這樣大大增加了核電廠的安全性。通常一個壓力堆2—4個并聯(lián)的一回路系統(tǒng)（又稱環(huán)路），但只有一個穩(wěn)壓器。每一個環(huán)路都有一臺蒸汽發(fā)生器和1—2臺冷卻劑主泵。壓力堆核電廠由于以輕水作慢化劑和冷卻劑，反應堆體積小，建設周期短，造價較低；又因一回路系統(tǒng)和二回路系統(tǒng)分開，運行維護方便，需處理放射性廢氣、廢液、廢物少，因此在核電廠中占主導地位。（2）沸水堆核電廠在沸水堆核電廠中，堆芯產(chǎn)生的飽和蒸汽經(jīng)分離器和干燥器除去水分后直接進入汽輪機做功。與壓水堆核電廠相比，省去了大而貴的蒸汽發(fā)生器，但有將放射性物質(zhì)帶入汽輪機的危險。由于沸水堆芯下部含汽量低，堆芯上部含汽量高，因此下部核的反應性高于上部，為使信芯功率沿軸向分布均勻，與壓水堆不同，沸水堆的控制棒是從堆芯下部插入的。在沸水堆核電廠中反應堆的功率主要由堆芯的含汽量控制，因此在沸水堆中配備一組噴射泵。通過改變堆芯水的再循環(huán)率來控制反應堆的功率。由于沸水堆中作為冷卻劑的水在堆芯中會產(chǎn)生沸騰，因此設計沸水堆時一定要保證堆芯的最大的熱流密度低于所謂沸騰的“臨界熱流密度”，以防止燃料元件因傳熱燒毀。4.4核電的發(fā)展前景隨著我國國家核電技術公司與美國西屋公司簽訂第三代核電技術轉(zhuǎn)讓，中國核電體制、競爭格局正在悄然發(fā)生變化。其中引人矚目的是中國電力投資集團(簡稱:中電投)的崛起，打破了中核集團和中廣核集團掌控中國核電項目的"雙寡頭"格局。國家從2003年啟動了第三代核電自主化依托項目的招標組織工作，國際上多家著名廠商參與了競標。第三次核電技術引進，給我國核電行業(yè)帶來另一個變化：中國核電引進體制發(fā)生重大變化，按照規(guī)劃，到2020年，中國核電投產(chǎn)裝機容量將實現(xiàn)4000萬千瓦的戰(zhàn)略目標，屆時核電將約占全國電力裝機總?cè)萘康?％，核發(fā)電量占全國總發(fā)電量的6％。未來15年中國將新開工建設30臺左右的百萬千瓦級核電機組。這意味著，中國核電發(fā)展正在"升溫"。核能，是中國能源優(yōu)化發(fā)展的必然選擇。第五章新能源發(fā)電5.1新能源發(fā)電概述我國新能源發(fā)電取得良好成績。根據(jù)中電聯(lián)日前公布的數(shù)據(jù)，我國2005年運行核電機組的裝機容量685萬千瓦，風力發(fā)電機組裝機容量187萬千瓦，同比增加76.7%。另據(jù)國家發(fā)改委最新統(tǒng)計，去年全國在建秸稈發(fā)電項目總裝機約120萬千瓦，有三座總裝機8萬千瓦的秸稈發(fā)電站已投產(chǎn)。據(jù)此測算，包括核電、風電和生物質(zhì)能發(fā)電在內(nèi)的新能源占全部裝機容量的1%。專家認為，新能源發(fā)電裝機容量上升，主要是受資源和環(huán)保的壓力增加驅(qū)使。新能源是指除常規(guī)能源和大型水力發(fā)電之外的核能、太陽能、風能、地熱能、海洋能和生物質(zhì)能等能源的總稱，儲量豐富，無污染。我國新能源與可再生能源資源豐富，可開發(fā)利用的風能資源約2.53億千瓦，地熱資源的遠景儲量為1353.5億噸標準煤，探明儲量為31.6億噸標準煤，太陽能、生物質(zhì)能、海洋能等儲量更是屬于世界領先地位。但我國對于核能、海洋能、生物質(zhì)能等能源的利用還處于探索階段，開發(fā)風力發(fā)電技術已基本成熟。發(fā)展新能源和可再生資源并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿淖饔茫海?）、新能源和可再生資源是人類社會未來能源的基石，是大量燃用的化石能源的替代能源。（2）新能源和可再生資源清潔干凈、很少污染物排放，是與人類賴以生存的地球的生態(tài)環(huán)境相協(xié)調(diào)的清潔能源。（3）新能源和可再生資源是不發(fā)達國家約20億無電、缺能人口和特殊用途解決其供電、用能問題的現(xiàn)實能源。表中國新能源和可再生資源及其發(fā)電應用狀況序號能源類型項目應用現(xiàn)狀1小水電小水電到1999年底，全國已建成小水電站4.3萬座，總裝機容量2348萬kW,年發(fā)電720億kWh，居世界之首。到2000年底，全國共建成小水電4.8萬座，總裝機容量2480萬kW,年發(fā)電800億kWh2太陽能太陽熱水器到2000年底，全國太陽熱水器量達2600萬平米，是世界最大的太陽熱水器產(chǎn)銷國。2000年全國產(chǎn)銷太陽熱水器600萬平米，產(chǎn)值達60億元太陽灶到2000年底，全國太陽灶計保有量達33.2萬臺，居世界第一太陽房到2000年底，全國已建成太陽房約達1800萬平米太陽能電池到2000年底，全國太陽能電池發(fā)電裝置累計裝機容量約達20MW3風能獨立型風力發(fā)電機組到2000年底，全國累計安裝獨立型風力發(fā)電機組達19.8萬臺，總裝機容量達5.28kW并網(wǎng)型風力發(fā)電機組到2000年底，全國已建成并網(wǎng)風力發(fā)電廠26座，總裝機容量34.4335萬kW4生物質(zhì)能家用沼氣池到2000年底，全國已累計推廣家用沼氣池763.7萬個，產(chǎn)氣25.9億立方米，居世界之首生活污水凈化沼氣池到2000年底，全國已建成生活污水凈化沼氣池49322個大中型沼氣工程到2000年底，全國已建成大中型畜禽養(yǎng)殖廠能源環(huán)境沼氣工程1000多處，產(chǎn)氣10億立方米秸桿氣化到2000年底，全國已建成秸桿氣化供應點388處，產(chǎn)氣1.5億立方米蔗渣發(fā)電到2000年底，全國已建成蔗渣發(fā)電工程800多MW5地熱能地熱發(fā)電到2000年底，全國已建成地熱發(fā)電約27.78MW，其中西藏羊八井地熱電站裝機容量25.18MW地熱直接利用到2000年底，全國約有地熱直接利用點1300多處，利用總量達2443MW，其中利用量最大的是地熱采暖，全國已營運的冬季地熱供熱系統(tǒng)的供熱面積超過1000萬平米6海洋能潮汐發(fā)電到2000年底，全國已建成潮汐電站8座、潮洪電站1座，總裝機容量10.65MW在國家的重視、提倡和支持下，經(jīng)過全國各方面的努力，20多年來中國新能源和可再生資源及其發(fā)電發(fā)展速度迅速，成績顯著，已具有相當高的科學技術水平。從能量的觀點看，目前全國新能源和可再生資源每年提供的能源量，包括傳統(tǒng)生物質(zhì)能在內(nèi)2000年底已達3億tce之巨，成為現(xiàn)時能源系統(tǒng)的重要組成部分，在經(jīng)濟社會發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。我國新能源和可再生資源及其發(fā)電的應用現(xiàn)狀如表所示。專家們關于為我國能源未來發(fā)展趨勢的預測是：（1）能源是關系我國可持續(xù)發(fā)展的重大領域，必須堅定的貫徹執(zhí)行根據(jù)我國國情制定的能源發(fā)展戰(zhàn)略和方針政策。（2）在21世紀上半葉，將逐漸形成一個以化石能源、核能與新能源和可再生資源為主的多樣化的能源結(jié)構(gòu)；在21世紀下半葉，將最終形成以新能源和可再生資源與核能為主的可持續(xù)發(fā)展的能源結(jié)構(gòu)。5.2太陽能發(fā)電太陽能一般指太陽光的輻射能量。太陽能的主要利用形式有太陽能的光熱轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換以及光化學轉(zhuǎn)換三種主要方式。廣義上的太陽能是地球上許多能量的來源，如風能，化學能，水的勢能等由太陽能導致或轉(zhuǎn)化成的能量形式。利用太陽能的方法主要有：太陽能電池，通過光電轉(zhuǎn)換把太陽光中包含的能量轉(zhuǎn)化為電能；太陽能熱電，利用太陽光的熱量加熱水，并利用熱水發(fā)電等。太陽能清潔環(huán)保，無任何污染，利用價值高，太陽能更沒有能源短缺這一說法，其種種優(yōu)點決定了其在能源更替中的不可取代的地位。1）太陽能光伏光伏板組件是一種暴露在陽光下便會產(chǎn)生直流電的發(fā)電裝置，由幾乎全部以半導體物料(例如硅)制成的薄身固體光伏電池組成。由于沒有活動的部分，故可以長時間操作而不會導致任何損耗。簡單的光伏電池可為手表及計算機提供能源，較復雜的光伏系統(tǒng)可為房屋照明，并為電網(wǎng)供電。光伏板組件可以制成不同形狀，而組件又可連接，以產(chǎn)生更多電力。近年，天臺及建筑物表面均會使用光伏板組件，甚至被用作窗戶、天窗或遮蔽裝置的一部分，這些光伏設施通常被稱為附設于建筑物的光伏系統(tǒng)。國內(nèi)主要太陽能電池制造商正遭遇少有的“陰雨天”。由于95%以上的產(chǎn)能出口，且過于倚重歐洲市場，國內(nèi)太陽能電池企業(yè)近幾個月來連續(xù)受到多個利空因素干擾：歐洲債務危機、歐元急跌、歐洲削減太陽能補貼等。這一連串不利因素表明國內(nèi)太陽能電池制造商既有近憂，還有遠慮。不過，善于應變的國內(nèi)企業(yè)正在試圖從成本和需求兩端控制經(jīng)營風險。國內(nèi)太陽能電池制造業(yè)具有兩個鮮明特點。一是以“國內(nèi)速度”高速發(fā)展，全球占有率由2003年的1%飆升至2009年的30%，涌現(xiàn)出尚德、英利、天合光能等電池制造商。二是過于依賴歐洲市場。2009年，國內(nèi)太陽能電池產(chǎn)能約為240萬千瓦，但國內(nèi)太陽能發(fā)電裝機容量僅為12萬千瓦，95%的產(chǎn)能出口，其中歐洲是最重要的市場。過去數(shù)年，歐洲一直是世界太陽能光伏發(fā)電的重心。2009年，德國、西班牙、意大利和捷克的新增裝機容量超過420萬千瓦，占全球60%上。從年初開始，希臘、西班牙等歐元區(qū)國家暴發(fā)債務危機，歐元匯率急轉(zhuǎn)直下，歐元兌美元匯率下跌超過12%，國內(nèi)太陽能電池廠商損失嚴重。2）太陽能光熱現(xiàn)代的太陽熱能科技將陽光聚合，并運用其能量產(chǎn)生熱水、蒸氣和電力。除了運用適當?shù)目萍紒硎占柲芡?，建筑物亦可利用太陽的光和熱能，方法是在設計時加入合適的裝備，例如巨型的向南窗戶或使用能吸收及慢慢釋放太陽熱力的建筑材料。3）太陽光合能植物利用太陽光進行光合作用，合成有機物。因此，可以人為模擬植物光合作用，大量合成人類需要的有機物，提高太陽能利用效率。5.3風力發(fā)電在這眾多的可再生能源中，目前發(fā)展最快、商業(yè)化最廣泛、經(jīng)濟上最適用的，當數(shù)風力發(fā)電。風力發(fā)電在芬蘭、丹麥等國家很流行；我國也在西部地區(qū)大力提倡。小型風力發(fā)電系統(tǒng)效率很高，但它不是只由一個發(fā)電機頭組成的，而是一個有一定科技含量的小系統(tǒng)：風力發(fā)電機＋充電器＋數(shù)字逆變器。風力發(fā)電機由機頭、轉(zhuǎn)體、尾翼、葉片組成。每一部分都很重要，各部分功能為：葉片用來接受風力并通過機頭轉(zhuǎn)為電能；尾翼使葉片始終對著來風的方向從而獲得最大的風能；轉(zhuǎn)體能使機頭靈活地轉(zhuǎn)動以實現(xiàn)尾翼調(diào)整方向的功能；機頭的轉(zhuǎn)子是永磁體，定子繞組切割磁力線產(chǎn)生電能。我國風能資源十分豐富，全國功能儲量為4.8億MW，可利用開發(fā)的風能資源達2.53億MW。風能資源主要分布在新疆、內(nèi)蒙古等北部地區(qū)和東部至南部沿海地帶及島嶼。風能屬可再生資源，與存在于自然界的其他一次能源如煤、石油天然氣等不同，不會隨其本身的轉(zhuǎn)化和人類的利用而日趨減少。

風力發(fā)電機因風量不穩(wěn)定，故其輸出的是13～25V變化的交流電，須經(jīng)充電器整流，再對蓄電瓶充電，使風力發(fā)電機產(chǎn)生的電能變成化學能。然后用有保護電路的逆變電源，把電瓶里的化學能轉(zhuǎn)變成交流220V市電，才能保證穩(wěn)定使用。風力發(fā)電的基本原理風力發(fā)電的原理，是利用風力帶動風車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過增速機將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來促使發(fā)電機發(fā)電。依據(jù)目前的風車技術，大約是每秒三公尺的微風速度（微風的程度），便可以開始發(fā)電。風力發(fā)電正在世界上形成一股熱潮，因為風力發(fā)電沒有燃料問題，也不會產(chǎn)生輻射或空氣污染。（二）風力電的前景目前的風力發(fā)電機只是給電瓶充電，而由電瓶把電能貯存起來，人們最終使用電功率的大小與電瓶大小有更密切的關系。功率的大小更主要取決于風量的大小，而不僅是機頭功率的大小。在內(nèi)地，小的風力發(fā)電機會比大的更合適。因為它更容易被小風量帶動而發(fā)電，持續(xù)不斷的小風，會比一時狂風更能供給較大的能量。當無風時人們還可以正常使用風力帶來的電能，也就是說一臺200W風力發(fā)電機也可以通過大電瓶與逆變器的配合使用，獲得500W甚至1000W乃至更大的功率出。

風力發(fā)電機，就是源源不斷地把風能變成我們家庭使用的標準市電，其節(jié)約的程度是明顯的。而現(xiàn)在的風力發(fā)電機比幾年前的性能有很大改進，以前只是在少數(shù)邊遠地區(qū)使用，風力發(fā)電機接一個15W的燈泡直接用電，一明一暗并會經(jīng)常損壞燈泡。現(xiàn)在技術進步，采用先進的充電器、逆變器，風力發(fā)電成為有一定科技含量的小系統(tǒng)，并能在一定條件下代替正常的市電。風力發(fā)電是當今新能源開發(fā)利用中技術成熟、最具備開發(fā)條件、發(fā)展前景良好的項目，自90年代以來，風電的年增長率一直保持了兩位數(shù)的百分比水平。目前，由于風機單機容量的增加和電站建設成本的下降，風電價格已經(jīng)可以與石油、煤、天然氣發(fā)電以及核電的價格相競爭，一個世界范圍內(nèi)的風力發(fā)電高潮已經(jīng)到來。

5.4潮汐發(fā)電由于引潮力的作用，使海水不斷地漲潮、落潮。漲潮時，大量海水洶涌而來，具有很大的動能；同時，水位逐漸升高，動能轉(zhuǎn)化為勢能。落潮時，海水奔騰而歸，水位陸續(xù)下降，勢能又轉(zhuǎn)化為動能。海水在運動時所具有的動能和勢能統(tǒng)稱為潮汐能。我國大陸海岸線長，島嶼眾多，北起鴨綠江口，南到北侖河口，長達18000多公里，加上5000多個島嶼的海岸線14000多公里，海岸線共長32000多公里，因此潮汐能資源是很豐富的。據(jù)不完全統(tǒng)計，全國潮汐能蘊藏量為1．9億千瓦，年發(fā)電量可達2750千瓦時，其中可供開發(fā)的約3850萬千瓦，年發(fā)電量870億千瓦時，大約相當于40多個新安江水電站。目前我國潮汐電站總裝機容量已有1萬多千瓦。(二)潮汐發(fā)電的特點能量可再生，取之不盡、用之不竭，不消耗化石燃料。潮汐的漲落具有規(guī)律性，可以做出準確的長期預報，因而供電穩(wěn)定可靠，沒有枯水期，可常年發(fā)電。清潔干凈，沒有環(huán)境污染。（4）運行費用低。（5）建站時沒有淹沒、移民等問題。（6）除發(fā)電外還可以進行圍墾農(nóng)田、水產(chǎn)養(yǎng)殖、蓄水灌溉等事業(yè)，收到綜合利用的效益。(三)潮汐發(fā)電前景潮汐是一種世界性的海平面周期性變化的現(xiàn)象，由于受月亮和太陽這兩個萬有引力源的作用，海平面每晝夜有兩次漲落。潮汐作為一種自然現(xiàn)象，為人類的航海、捕撈和曬鹽提供了方便，更值得指出的是，它還可以轉(zhuǎn)變成電能，給人帶來光明和動力。潮汐發(fā)電是一項潛力巨大的事業(yè)，經(jīng)過多年來的實踐，在工作原理和總體構(gòu)造上基本成型，可以進入大規(guī)模開發(fā)利用階段。潮汐發(fā)電的前景是廣闊的。5.5地熱發(fā)電隨著化石能源的緊缺、環(huán)境壓力的加大，人們對于清結(jié)可再生的綠色能源越來越重視，但地熱能在很久以前就被人類所利用。早在20世紀40年代，意大利的皮也羅·吉諾尼·康蒂王子在拉德雷羅首次把天然的地熱蒸汽用于發(fā)電。地熱發(fā)電，是利用液壓或爆破碎裂法將水注入到巖層中，產(chǎn)生高溫水蒸氣，然后將蒸汽抽出地面推動渦輪機轉(zhuǎn)動，從而發(fā)電。在這過程中，將一部分未利用的蒸汽或者廢氣經(jīng)過冷凝器處理還原為水回灌到地下，循環(huán)往復。簡而言之，地熱發(fā)電實際上就是把地下的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，然后再將機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿哪芰哭D(zhuǎn)變過程。針對溫度不同的地熱資源，地熱發(fā)電有4種基本發(fā)電方式，即直接蒸汽發(fā)電法、擴容（閃蒸法）發(fā)電法、中間介質(zhì)（雙環(huán)式）發(fā)電法和全流循環(huán)式發(fā)電法。。（一）地熱發(fā)電原理地熱發(fā)電是利用地下熱水和蒸汽為動力源的一種新型發(fā)電技術。其基本原理與火力發(fā)電類似，也是根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理，首先把地熱能轉(zhuǎn)換為機械能，再把機械能轉(zhuǎn)換為電能。地熱發(fā)電實際上就是把地下的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，然后再將機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿哪芰哭D(zhuǎn)變過程或稱地熱發(fā)電。地熱發(fā)電熱能還是可以再生的。（二）地熱發(fā)電方式現(xiàn)在開發(fā)的地熱資源主要是蒸汽型和熱水型兩類，因此，地熱發(fā)電也分為兩大類。地熱蒸汽發(fā)電有一次蒸汽法和二次蒸汽法兩種。1一次蒸汽法一次蒸汽法直接利用地下的干飽和（或稍具過熱度）蒸汽，或者利用從汽、水混合物中分離出來的蒸汽發(fā)電。2二次蒸汽法二次蒸汽法有兩種含義，一種是不直接利用比較臟的天然蒸汽（一次蒸汽），而是讓它通過換熱器汽化潔凈水，再利用潔凈蒸汽（二次蒸汽）發(fā)電。第二種含義是，將從第一次汽水分離出來的高溫熱水進行減壓擴容生產(chǎn)二次蒸汽，壓力仍高于大氣壓力，和一次蒸汽分別進入汽輪機發(fā)電。（三）地熱發(fā)電系統(tǒng)地熱發(fā)電系統(tǒng)主要有四種：1地熱蒸汽發(fā)電系統(tǒng)利用地熱蒸汽推動汽輪機運轉(zhuǎn)，產(chǎn)生電能。本系統(tǒng)技術成熟、運行安全可靠，是地熱發(fā)電的主要形式。西藏羊八井地熱電站采用的便是這種形式。2雙循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)也稱有機工質(zhì)朗肯循環(huán)系統(tǒng)。它以低沸點有機物為工質(zhì)，使工質(zhì)在流動系統(tǒng)中從地熱流體中獲得熱量，并產(chǎn)生有機質(zhì)蒸汽，進而推動汽輪機旋轉(zhuǎn)，帶動發(fā)電機發(fā)電。3全流發(fā)電系統(tǒng)本系統(tǒng)將地熱井口的全部流體，包括所有的蒸汽、熱水、不凝氣體及化學物質(zhì)等，不經(jīng)處理直接送進全流動力機械中膨脹做功，其后排放或收集到凝汽器中。這種形式可以充分利用地熱流體的全部能量，但技術上有一定的難度，尚在攻關。4干熱巖發(fā)電系統(tǒng)利用地下干熱巖體發(fā)電的設想，是美國人莫頓和史密斯于1970年提出的。1972年，他們在新墨西哥州北部打了兩口約4000米的深斜井，從一口井中將冷水注入到干熱巖體，從另一口井取出自巖體加熱產(chǎn)生的蒸汽，功率達2300千瓦。進行干熱巖發(fā)電研究的還有日本、英國、法國、德國和俄羅斯，但迄今尚無大規(guī)模應用。（五）地熱發(fā)電發(fā)展前景在各種可再生能源的應用中，地熱能顯得較為低調(diào)，人們更多地關注來自太空的太陽能量，卻忽略了地球本身賦予人類的豐富資源，地熱能將有可能成為未來能源的重要組成部分。相對于太陽能和風能的不穩(wěn)定性，地熱能是較為可靠的可再生能源，這讓人們相信地熱能可以作為煤炭、天然氣和核能的最佳替代能源。另外，地熱能確實是較為理想的清潔能源，能源蘊藏豐富并且在使用過程中不會產(chǎn)生溫室氣體，對地球環(huán)境不產(chǎn)生危害。和其他可再生能源起步階段一樣，地熱能形成產(chǎn)業(yè)的過程中面臨的最大問題來自于技術和資金。地熱產(chǎn)業(yè)屬于資本密集型行業(yè)，從投資到收益的過程較為漫長，一般來說較難吸引到商業(yè)投資。可再生能源的發(fā)展一般能夠得到政府優(yōu)惠政策的支持，例如稅收減免、政府補貼以及獲得優(yōu)先貸款的權(quán)力。在相關優(yōu)惠政策的指引下，投資者們將更有興趣對地熱項目進行投資建設。地熱能的利用在技術層面上有待發(fā)展的主要是對于開采點的準確勘測，以及對地熱蘊藏量的預測。由于一次鉆探的成本較高，找到合適的開采點對于地熱項目的投資建設至關重要?，F(xiàn)在，地熱產(chǎn)業(yè)采取引進石油、天然氣等常規(guī)能源勘測設備，為地熱能尋找準確的開采點。世界其他國家和地區(qū)也在為地熱鞥的發(fā)展提供更多的便利和支持。全球大約40多個國家已經(jīng)將地熱能發(fā)展列入議程，預計到2010年，全球地熱資源的利用將比現(xiàn)在提升50%。聯(lián)合循環(huán)地熱發(fā)電系統(tǒng)的最大優(yōu)點是，可以適用于大于150℃的高溫地熱流體（包括熱鹵水）發(fā)電，經(jīng)過一次發(fā)電后的流體，在并不低于120據(jù)截止1997年的統(tǒng)計，全世界地熱發(fā)電裝機容量已達762.2萬kw。美同加州吉塞斯地熱電站是H前世界上最大的地熱電站，裝機容量達91.8萬kw。西藏羊八井地熱電站是中國最大的地熱電站，裝機容量為2.52萬kw。5.6燃料電池發(fā)電燃料電池發(fā)電不同于傳統(tǒng)的火力發(fā)電，其燃料不經(jīng)過燃燒，沒有復雜的從燃料化學能轉(zhuǎn)化為熱能，再轉(zhuǎn)化為機械能，最終轉(zhuǎn)化為電能的過程，而是直接將燃料中的氫氣借助于電解質(zhì)與空氣中的氧氣發(fā)生化學反應，在生成水的同時發(fā)電，因此其實是化學能發(fā)電。燃料電池發(fā)電被稱為是繼火力發(fā)電、水力發(fā)電、原子能發(fā)電之后的第四大發(fā)電方式?；瘜W電源是由氧化還原反應將化學能轉(zhuǎn)化為電能的器件。它主要由3部分組成:正負電極和電解質(zhì)。燃料電池是一種不斷添加燃料的化學電池。燃料電池從其基本組成和工作原理看，與通常的化學電池是相同的，因此還是化學電池，但燃料電池又不是一般的化學電池，一般化學電池是儲能裝置，而燃料電池是發(fā)電裝置。前者與環(huán)境只有能量交換，而后者與環(huán)境既有能量交換又有物質(zhì)交換。燃料電池是將燃料和氧化劑的化學能直接轉(zhuǎn)變成電能和水。這是繼水力發(fā)電、火力發(fā)電和核能發(fā)電后，新發(fā)展的燃料電池發(fā)電技術，其特點是高效、環(huán)境友好的發(fā)電方式，順應了新世紀是高效、潔凈和安全利用新能源時代的發(fā)展趨勢。（一）燃料電池的工作原理在燃料電池中，負極常稱為燃料電極或氫電極，正極常稱為氧化劑電極、空氣電極或氧電極。燃料電池的反應為氧化還原反應，電極的作用一方面是傳遞]電子、形成電流；另一方面是在電極表面發(fā)生多相催化反應，反應不涉及電極材料本身，這一點與一般化學電池中電極材料參與化學反應很不相同，電極表面起催化劑表面的作用。

在氫氧燃料電池中，氫和氧在各自的電極反應。氧電極進行氧化反應，放出電子，氫電極進行還原反應，吸收電子，總反應為:

O2＋2H2→2H2O

反應結(jié)果是氫和氧發(fā)生電化學燃燒，生成水和產(chǎn)生電能。由熱力學變量可得到以下理論電動勢和理論熱效率公式：

Eo=－(ΔG/2F)=1.23V

η=ΔG/ΔH=83.0％

式中，ΔG和ΔH分別為自由能變化和熱焓變化，F(xiàn)是法第常數(shù)。

燃料電池工作的中心問題是燃料和氧化劑在電極過程中的反應活性問題。對于氣體電極過程，必需采用多孔氣體擴散電極和高效電催化劑，提高比表面，增加反應活性，提高電池比功率。

（二）燃料電池的工作特點1、直接發(fā)電、效率很高燃料電池直接發(fā)電，不受卡諾循環(huán)影響，效率高，現(xiàn)在的能量轉(zhuǎn)化率為40％～60％，熱電聯(lián)供時，總效率高達80％。傳統(tǒng)發(fā)電，燃料燃燒生熱，轉(zhuǎn)換成機械能，再由發(fā)電機發(fā)電，火力發(fā)電效率為35％～40。2、環(huán)境友好、減輕污染火力發(fā)電要排放不少污染物，如塵末、SO2、NOX和烴類等。燃料電池用純氫工作時，反應生成物僅是水，實現(xiàn)零污染排放。3、響應性好、供電可靠燃料電池發(fā)電系統(tǒng)對負載變動的響應速度快，對額定功率以上的過載承受性好，對額定功率以下部分負載運行。效率變化也不大，在電力系統(tǒng)供電中，電力需要變動的部分，可由燃料電池承擔。采用大量燃料電池的電站運行證實，燃料電池供電可靠。4、操作安靜、自動運行振動噪音很低，11MW大功率磷酸燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的噪音水平低于55分貝。燃料電池工作安靜，適用于潛水艇等軍事系統(tǒng)的應用。燃料電池能全自動運行，無需人看管，很適合用于孤僻處、惡劣環(huán)境和用作空間電源。5、模塊結(jié)構(gòu)、方便耐用燃料電池發(fā)電系統(tǒng)由電池組堆集而成，堆集是發(fā)電系統(tǒng)的單元，堆集量為發(fā)電系統(tǒng)規(guī)模。電站采用模塊結(jié)構(gòu)，由工廠生產(chǎn)各種模塊，在電站現(xiàn)場簡單施工安裝即成，各個模塊可以更換，維修方便，可靠性也高。

（三）燃料電池的應用前景燃料電池由于具有高效、潔凈、功率密度高及模塊化結(jié)構(gòu)等突出的特點，這決定了它在固定發(fā)電系統(tǒng)、現(xiàn)場用電源、分布式電源、空間飛行器電源及交通工具用電源方面有廣闊的應用前景。在當今社會，越來越多的便攜式電子產(chǎn)品充斥著人們的生活，人們的生活和工作已經(jīng)離不開iPod、手機、PDA、數(shù)碼相機、筆記本電腦這些數(shù)碼產(chǎn)品。但目前存在的主要難題是電源問題，一塊手機電池只能維持幾天時間，筆記本電腦的電池也就幾個小時。與傳統(tǒng)電池相比，燃料電池的能量至少要高10倍。一個鋰離子電池能提供300瓦小時每升的電量，而甲醇燃料電池卻能提供4800瓦小時每升的電量。因此，東芝、IBM、NEC等世界著名企業(yè)都投巨資研發(fā)燃料電池。

在當今全球能源緊張、油價高漲的時代，尋找新能源作為化石燃料的替代品是當務之急。因為氫能的優(yōu)勢明顯，清潔、高效，因此得到各國政府的大力支持，加上各種能源動力企業(yè)對燃料電池的發(fā)展信心十足，所以燃料電池未來市場將有巨大的上升空間。

5.7生物質(zhì)能秸稈發(fā)電生物質(zhì)能來源于生物質(zhì)。所謂生物質(zhì)，就是所有來源于植物、動物和微生物的除礦物燃料外的可再生物質(zhì)。地球上的生物質(zhì)能資源及其豐富，且屬無污染、無公害的能源。解決浪費性生物質(zhì)能資源的唯一出路在于商品化。生物質(zhì)能秸稈發(fā)電技術，不僅為農(nóng)村提供更多電力，更有意義的是將使生物質(zhì)能資源的商品化成為可能，一方面農(nóng)民可通過出售秸稈獲得更多的收入；另一方面過去農(nóng)村使用直接燃燒秸稈的方式進行炊事，要為秸稈的收集、運輸、儲存以及在直接燃燒時花費大量的時間和勞力。如果能使用秸稈發(fā)電，農(nóng)村使用更多的商品能源，農(nóng)民將獲得更多的時間從事生產(chǎn)性勞動，以盡早脫貧致富。因此，將秸稈發(fā)電進行能源方式轉(zhuǎn)化，是一件利國利民的好事。（一）生物質(zhì)能秸稈發(fā)電的工藝流程農(nóng)作物秸稈在很久以前就開始作為燃料，直至1973年第一次石油危機時丹麥開始研究利用秸稈作為發(fā)電燃料。在這個領域丹麥BWE公司是世界領先者，第一家秸稈燃燒發(fā)電廠于1998年投入運行。此后，BWE公司在西歐設計并建造了大量的生物發(fā)電廠，其中最大的發(fā)電廠是英國的Elyan發(fā)電廠，裝機容量為38Mw。1、秸稈的處理、輸送和燃燒秸稈從進料臺通過帶密封閘門(防火)的進料輸送機傳送至進料系統(tǒng)；秸稈包被推壓到兩個立式螺桿上，通過螺桿的旋轉(zhuǎn)扯碎秸稈，然后將秸稈傳送給螺旋自動給料機，通過給料機將秸稈壓入密封的進料通道，然后輸送到爐床。爐床為水冷式振動爐，是專門為秸稈燃燒發(fā)電廠而開發(fā)的設備。2、鍋爐系統(tǒng)鍋爐采用自然循環(huán)的汽包鍋爐，過熱器分兩級布置在煙道中，煙道尾部布置省煤器和空氣預熱器。由于秸稈灰中堿金屬的含量相對較高，因此，煙氣在高溫時(450℃如果灰分變成固體和半流體，運行中就很難清除，就會阻礙管道中從煙氣至蒸汽的熱量傳輸。嚴重時甚至會完全堵塞煙氣通道，將煙氣堵在鍋爐中。由于存在這些問題，因此，專門設計了過熱器系統(tǒng)，已經(jīng)用在最新的發(fā)電廠中。3、汽輪機系統(tǒng)渦輪機和鍋爐必須在啟動、部分負荷和停止操作等方面保持一致，汽輪機和鍋爐，協(xié)調(diào)鍋爐、汽輪機和空冷凝汽器的工作非常重要。丹麥的所有發(fā)電廠都是海水冷卻的，西班牙的Sanguesa發(fā)電廠是河水冷卻，英國的Ely發(fā)電廠裝有空氣冷凝器。在中國，空氣冷凝器是一種很成熟的產(chǎn)品，可以在秸稈發(fā)電廠中采用。4、環(huán)境保護系統(tǒng)在濕法煙氣凈化系統(tǒng)之后，安裝一個布袋除塵器，以便收集煙氣中的飛灰。布袋除塵器的排放低于25mg/Nm3，大大低于中國燒煤發(fā)電廠的煙灰排放水平。布袋除塵器為脈動噴射式，容器由壓縮空氣脈沖清潔。5、副產(chǎn)物秸稈通常含有3％～5％的灰分。這種灰以鍋爐飛灰和灰渣/爐底灰的形式被收集，這種灰分含有豐富的營養(yǎng)成分如鉀、鎂、磷和鈣，可用作高效農(nóng)業(yè)肥料。（二）物質(zhì)能發(fā)電與大型發(fā)電廠相比具有的特點（1）生物質(zhì)能發(fā)電的重要配套技術是生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化技術，且轉(zhuǎn)化設備必須安全可靠、維修保養(yǎng)方便。（2）利用當?shù)厣镔Y源發(fā)電的原料必須具有足夠數(shù)量的儲存，以保證持續(xù)供應。（3）所用發(fā)電設備的裝機容量一般較小，且多為獨立運行的方式。（4）利用當?shù)厣镔|(zhì)能資源就地發(fā)電、就地利用，不需外運燃料和遠距離輸電，適用于居住分散、人口稀少、用點負荷小的農(nóng)牧區(qū)及山區(qū)。（5）生物質(zhì)能發(fā)電所用能源為可再生資源，污染小、清潔衛(wèi)生，有利于環(huán)境保護。（三）秸稈發(fā)電技術發(fā)展前景我國生物質(zhì)能資源非常豐富，農(nóng)作物秸稈資源量超過7.2億t，其中6.04億t可作能源使用。國家通過引進、消化、吸收國外先進技術，嫁接商品化、集約化、規(guī)?；墓芾斫?jīng)驗，結(jié)合中國國情，在農(nóng)村推廣實施秸稈發(fā)電技術，在節(jié)省不可再生資源、緩解電力供應緊張等方面都具有特別重要的意義。（1）秸稈資源是新能源中最具開發(fā)利用規(guī)模的一種綠色可再生能源秸稈為低碳燃料，且硫含量、灰含量均比目前大量使用的煤炭低，是一種較為“清潔”的燃料，在有效的排污保護措施下發(fā)展秸稈發(fā)電，會大大地改善環(huán)境質(zhì)量，對環(huán)境保護非常有利。（2）我國利用秸稈發(fā)電的市場廣闊目前生物質(zhì)能秸稈發(fā)電技術的開發(fā)和應用，已引起世界各國政府和科學家的關注。許多國家都制定了相應的計劃，如日本的“陽光計劃”，美國的“能源農(nóng)場”，印度的“綠色能源工廠”等，它們都將生物質(zhì)能秸稈發(fā)電技術作為21世紀發(fā)展可再生能源戰(zhàn)略的重點工程。根據(jù)我國新能源和可再生能源發(fā)展綱要提出的目標，至2010年，我國生物質(zhì)能發(fā)電裝機容量要超過：300萬kw。因此，從中央到地方政府都制定了一系列補貼政策支持生物質(zhì)能技術的發(fā)展，加快了技術商業(yè)化的進程。隨著我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展和城鄉(xiāng)人民生活水平的不斷提高，既有經(jīng)濟、社會效益，又能保護環(huán)境的秸稈發(fā)電技術的利用前景將會越來越廣闊。第六章總結(jié)6.1我國電力未來10年規(guī)劃關于2020年的電力規(guī)劃，首先應對電力需求、建設規(guī)模、電力結(jié)構(gòu)及其可持續(xù)發(fā)展等問題進行深人的研究。十六大提出的全面建設小康社會和到2020年要使我國國民經(jīng)濟再翻兩番這一目標，是我們電力發(fā)展規(guī)劃的依據(jù)，也是目標。電力的發(fā)展及其供應，要確保全面建設小康社會的順利進行，要為國民經(jīng)濟翻兩番提供電力的可靠保證。關于到2020年的電力電量需求預測及供應的規(guī)劃工作，是一個復雜的系統(tǒng)工程。例如全面小康社會對于電力的需求分析就涉及到社會各行各業(yè)各部門各單位，需要做大量的調(diào)查研究，進行地區(qū)和國際的比較，及歷史資料的分析對比研究工作，并做定性、定量的分析，其工作量是非常大的，需要進一步組織力量進行研究。但是對于2020年或更遠的電力長期需求和供應的分析工作，在90年代以來政府部門、研究單位和學校以及一些公司，國內(nèi)與國際組織都陸續(xù)的開展了研究工作，進行了預測分析，并且已取得相當重要的研究成果，留下大量的研究資料。根據(jù)已有的一些研究成果和資料分析，預計到2020年全國需要的發(fā)電量為4.3萬億kWh，相應的裝機容量為9.5億kW左右。這與今后20年GDP平均增長速度為7.2%基本上是相適應的。電力增長速度與國民經(jīng)濟增長速度的關系，根據(jù)1980年到2000年的20年的統(tǒng)計，其電力彈性系數(shù)約為0.82，也是基本吻合的。而且