發(fā)電能源構(gòu)成

電力與發(fā)電compositionofenergyforelectricitygeneration在發(fā)電能源消耗總量中各類能源消費量所占的比重。目前世界上用于發(fā)電的能源主要有煤炭、石油、自然氣、核能、水能，還有少量風能、太陽能和地熱能等。發(fā)電能源的構(gòu)成隨科學技術(shù)的進展而變化。如核能發(fā)電的能源和可再生能源將逐步得到應用。由于各個國家的政治、經(jīng)濟、社會、資源、地理環(huán)境以及科學技術(shù)等方面的狀況不同，發(fā)電能源構(gòu)成有很大的差異。加拿大、挪威、瑞士等國以水電為主；俄羅斯、日本等國以燃油、燃自然氣電站為主；法國以核電為主；美國、德國、印度和中國以燃煤電站為主。202382.9%，14.8%2.3南、西北地區(qū)水能資源豐富，水電比重較高。中國近年來實施西部大開發(fā)，正在加快西部地區(qū)的水電開發(fā)，21世紀上半葉有可能使發(fā)電能源構(gòu)造中的水電比重有所增加。electricpowerelasticityfactor電力增長速度與國民經(jīng)濟增長速度的比率。是觀看一個時期內(nèi)電力與國民經(jīng)濟進展適應程度的重要指標。計算式為：=/國民經(jīng)濟增長速度電力彈性系數(shù)分為電力生產(chǎn)彈性系數(shù)和電力消費彈性系數(shù)，前者承受發(fā)電量的增長速度，后者承受用電長速度。電作為優(yōu)質(zhì)能源，使各用能部門對電力的需求快于對其他能源品種需求的增長。因此，在國民經(jīng)濟電氣化的初期，電力工業(yè)的增長速度一般高于工業(yè)生產(chǎn)的增長速度，高于能源消費的增長速度，高于國民經(jīng)濟的增長速度，表現(xiàn)為電力彈性系數(shù)大于 1；但是到了國民經(jīng)濟1West-EastPowerTransmission中國為合理利用能源資源、電力工業(yè)的合理配置和實現(xiàn)西部大開發(fā)所實行的電力開發(fā)戰(zhàn)略措施。在西均勻，從河流看，中國水能資源主要集中在長江、黃河中上游、雅魯藏布江的中下游、珠江、瀾滄江、怒江和黑龍江。這七大江河可開發(fā)的大、中型水能資源總量占全國大、中型水能資源總量的 90％。按行政區(qū)劃分，中國的水能資源主要集中在經(jīng)濟進展相對滯后的西部地區(qū)。西南、西北11個省、市、區(qū)〔包括云、川、藏、黔、桂、渝、陜、甘、寧、青、〕4.0778%29743萬千市〔遼、京、津、冀、魯、蘇、浙、滬、粵、閩、瓊〕僅占

11省、6％。改革開放以來，沿海地區(qū)1151%發(fā)，加快西電東送的步伐。中國依據(jù)西部發(fā)電資源，結(jié)合全國電網(wǎng)進展規(guī)劃，西部水電、火電資源大體上將從北、南、中三條大通道分別東送或引入東部各電網(wǎng)：北路為黃河上游的水電，結(jié)合寧夏、內(nèi)蒙、陜西、山西的火電東送至華北電網(wǎng)，形成西北、華北聯(lián)網(wǎng)；中路為長江上中游包括金沙江、雅礱江、大渡河等的水電東送至華中、華東電網(wǎng)〔區(qū)〕的。maximumpoweroutput率。minimumstablepoweroutput25~30%，燃煤汽包爐可達額定值的30~35%25定值的60％~70%，燃煤機組則最低，一般只能到達額定值的 70％~80％。economicalpoweroutput在最高效率、最低費用支出時系統(tǒng)或發(fā)電廠的出力。stephydro-electricstation指一條河流梯級開發(fā)中的每一個水電站，也稱梯級工程。為了充分利用河流水能資源，一般河流規(guī)劃中，從河流或河段的上游到下游， 修建一系列呈階梯形的水電站， 用河流水能資源的一種重要方式。各個梯級水電站組成了河流或河段的梯級水電開發(fā)。I梯級水電站示意壩式水電站damtypehydro-electricstation在河流上攔河筑壩壅高水位， 形成發(fā)電水頭的水電站。 這種水電站一般修建在比降較緩或流量甚大的河流上，是河流水電開發(fā)中最廣泛承受的一種形式。 高度集中水頭之外，還可利用大壩形成調(diào)整徑流的水庫。 壩式水電站由于具有調(diào)整水庫， 僅發(fā)電質(zhì)量好，且常具有防洪、航運、澆灌、供水、養(yǎng)殖等綜合利用效益。同時，這種水電大壩 大壩 士廠房牛壩式水電站示意圖弓Idiversiontypehydro-powerstation用明渠、隧洞、管道等引水建筑物集中河流的落差而形成發(fā)電水頭的水電站。 興建這種水電站的根本條件是河流自然坡降很陡〔通常應過水力坡降平緩的引水道取得集中落差；

10%。以上〕或有自然跌水、瀑布，可以通或者河流流向存在U形和S形大河灣，可以通過裁灣取直引水取得集中落差；

或者相鄰兩條河流，

高程相差大，可以通過跨流域引水取得很大的落差。引水式水電站一般布置較分散，不利于運行治理。damanddiversionmixedtypepowerstation由壩和引水道兩種建筑物共同形成發(fā)電水頭的水電站， 即發(fā)電水頭一局部靠攔河壩壅高水位取得，另一局部靠引水道集中落差取得。 混合式水電站可以充分利用河流有利的自然條件，在坡降平緩河段上筑壩形成水庫， 以利徑流調(diào)整，在其下游坡降很陡或落差集中的河段承受引水方式得到大的水頭。 這種水電站通常兼有壩式水電站和引水式水電站的優(yōu)點和工程特點?；旌鲜剿娬臼疽鈭Dhighheadhydro-electricstation水頭大于200m的水電站。一般建社河流上游的高山地區(qū)，多數(shù)為引水式或混合式水電站。這種水電站往往本身無調(diào)整水庫或只有調(diào)整力量很低的水庫， 效益；因上下游水位相對穩(wěn)定，水頭變化幅度相對不大，它的出力和發(fā)電量根本取決于來水量。lowheadhydro-electricstation通常是指水頭在40m以下的水電站。有時將僅有水頭站。低水頭水電站多數(shù)建在坡降平緩的中下游河段，

2~4m的水電站稱為極低水頭水電常常具有對外交通便利， 距離用電中心近，工程較易實施等有利條件， 并且常有渠化河道，進展航運和引水澆灌之利。從發(fā)電運行特性來看，

存在著水庫調(diào)整徑流力量低，

多數(shù)屬徑流式電站， 如上游無大型水庫調(diào)節(jié)，其出力過程隨自然流量的變化而變化，穩(wěn)定性差。pumpedstoragepowerstation具有上下水庫，利用電力系統(tǒng)中多余的電能、內(nèi)，以位能的的方式蓄能；系統(tǒng)需要電力時，

把下水庫〔下池〕的水抽到上水庫〔上池〕再從上水庫至下水庫進展發(fā)電的水電站。 在抽水和發(fā)電能量轉(zhuǎn)換〔由電能變?yōu)樗?，再由水能變?yōu)殡娔堋尺^程中，輸水系統(tǒng)和機電設備都有肯定的能量損耗。發(fā)電所得電能與抽水所用電能之比， 是抽水蓄能電站的綜合效率， 早期在65%左右，近來已提高至75%左右。抽水蓄能是利用電力系統(tǒng)多余的低價電能，轉(zhuǎn)換成電力系統(tǒng)格外需要的高價峰荷電能，并具有緊急事故備用、調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)相的效用，可以提高電力系統(tǒng)的牢靠性。抽水蓄能電站按水流狀況可分為 3類：〔1〕純抽水蓄能電站，上水庫沒有自然徑流來源，抽水與發(fā)電的水量相等，循環(huán)使用；〔 2〕混合式抽水蓄能電站，上水庫有自然徑流來源，既利用自然徑流發(fā)電，又利用由下水庫抽水蓄能發(fā)電；〔

3〕調(diào)水式抽水蓄能電站，從位于一條河流的下水庫抽水至上水庫， 再由上水庫向另一條河流的下水庫放水發(fā)電。抽水蓄能電站原理示意圖tidalpowerstation利用海水在漲潮和落潮時消滅的落差進展發(fā)電的水電站。選擇地形優(yōu)越的海灣或河口修筑堤壩，與外海隔開，形成水庫，并建筑水閘及發(fā)電廠房。漲潮時海水位高于庫內(nèi)水位，形成水頭，將海水引入庫內(nèi)發(fā)電的發(fā)電方式，可分為：〔潮汐電站，只建一個水庫，漲潮時開閘向水庫充水，落潮時啟動單向水輪機組發(fā)電；〔

1〕單庫單向2〕單庫雙向潮汐電站，在漲潮和落潮時都發(fā)電。方法有兩種：一種是承受雙向水輪發(fā)電機組，另一種是設置兩條引水道，從水工建筑物布置上使?jié)q落潮時海水都依同一方向通過水輪機組；〔3〕雙庫連續(xù)發(fā)電潮汐電站，建筑兩個相鄰的水庫，一為高水庫，一為低水庫；漲潮時海水進入高水庫，落潮時海水從低水庫流入大海solarthermalelectricpowergeneration統(tǒng)和汽輪發(fā)電機組成。一些工業(yè)興旺國家對太陽能熱發(fā)電進展了開發(fā)爭論，建立一批試驗電站，其中容量最大的為入商業(yè)運行。

10MW太陽能熱發(fā)電站投資，技術(shù)尚不成熟，目前還未投biogasgeneration用燃氣發(fā)動機或雙燃料發(fā)動機以沼氣作為燃料產(chǎn)生動力來驅(qū)動發(fā)電機產(chǎn)生電能。 電系統(tǒng)主要有沼氣發(fā)動機、發(fā)電機、沼氣脫硫器、輸配電設備、余熱利用設備等局部組成。2料發(fā)動機。中國農(nóng)村的沼氣發(fā)電系統(tǒng)一般承受小容量發(fā)電設備。windpowergeneration風力發(fā)電機組配以蓄電池輸出直流電或經(jīng)逆變器輸出溝通電。生產(chǎn)用電通常使用中、大型風力發(fā)電機組直接和公用電網(wǎng)并網(wǎng)運行，并網(wǎng)運行或并聯(lián)運行，輸出溝通電。geothermalpowergeneration1904年，意大利在拉德瑞羅地熱田建立了世界上第一臺地熱發(fā)電機組。到2023年底，世界上已有21個國家利用地熱發(fā)電，總裝機容量達 8438MW，e生產(chǎn)電力約50000GW，h其中以美國、菲律賓、意大利、墨西哥、印度尼西亞、日本、西蘭等國較多。估量全世界尚有地熱發(fā)電資源潛力97061MWe中國于20世紀70年月后期建筑的西藏羊八井地熱電站，至2023年底共有9臺機組，總裝機容量為25.18MWe。70年月初開頭爭論地熱發(fā)電，相繼建成一批小地熱發(fā)電機組：廣東豐順鄧屋386kWe江西宜春溫湯50kWe20kW300kWe,100kWe西藏那曲1000kWe西藏朗久2023kWe臺灣清水3000kWe等。目前，溫湯、懷來、熊岳、地熱發(fā)電試驗機組在完畢試驗運行后均已撤除，其余一些機組有的尚在斷斷續(xù)續(xù)運行，有的已長期停運〔主要因地熱水溫過低，不如直接利用〕。從經(jīng)濟上考慮，地熱發(fā)電要 150C以上的掉蒸汽中所含的固體雜質(zhì)就可通入汽輪機作功發(fā)電，排汽經(jīng)冷凝后排放。地熱水發(fā)電有兩種系統(tǒng)：〔1〕閃蒸系統(tǒng)〔又稱減壓擴容法〕，它是依據(jù)熱水飽和溫度與壓力有關(guān)的原理設計的。當熱水進入擴容器減壓后，其相應的飽和溫度降至熱水溫度以下，使局部熱水汽化變?yōu)檎羝?，然后通入汽輪發(fā)電機組作功發(fā)電，排汽經(jīng)冷凝后排放?！?2〕雙循環(huán)系統(tǒng)〔又稱中間介質(zhì)法〕利用地下熱水間接加熱某些低沸點物質(zhì)〔如氟里昂等〕，使之變成蒸氣，推動汽輪機作功發(fā)電。地熱水加熱低沸點物質(zhì)在蒸發(fā)器中進展，兩者只換熱不直接接觸。低沸點物質(zhì)被加熱后變成蒸氣通過低沸點物質(zhì)汽輪機作功，排汽在冷凝器中冷凝成液體，經(jīng)工質(zhì)泵再打回蒸發(fā)器加熱，重復使用。地熱水放熱后從蒸發(fā)器排出加以綜合利用。tidalpowergeneration建筑攔潮壩，利用潮水漲落的水能，推動水輪發(fā)電機組發(fā)電，其原理與水力發(fā)電相像。但潮汐發(fā)電有雙電。generationwiththehelpofdifferenceinsea-watertemperature利用海水表層及深層間的溫度差進展發(fā)電的技術(shù)。海洋溫差量大，且較穩(wěn)定，可供給基本負荷電力。依據(jù)構(gòu)成熱力循環(huán)系統(tǒng)所用工質(zhì)及流程不同可分為閉式、開式、和混合式循環(huán)。不管承受何種型式，實際熱效率或稱凈效率均較小，約為 2.5%。此外，還有霧滴提升循環(huán)、全流循環(huán)和熱電效應等轉(zhuǎn)換方式。高效的熱交換器和大直徑的深海冷水取水管是海洋熱能轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部件。海洋熱能電站可分為陸基電站和漂移電站，在離岸不遠〔

5km以內(nèi)〕1km水深處假設可取得冷水與表層海水達

18C溫差的話，宜建立陸基電站。漂移電站則可以向陸上送電或者就地生產(chǎn)能量密集型產(chǎn)品。抽吸上來的富于養(yǎng)分的深海海水還可以用于促進海生物的生殖。cogenerationofheatpowerandcool(CCHP)同時發(fā)電、供熱和供冷的能量轉(zhuǎn)換生產(chǎn)過程。它是在熱電廠發(fā)電的同時，用汽輪機抽汽供熱、制冷，滿足用戶對電、熱、冷負荷的需求。由手只有冬季才有供暖負荷，因此，熱電聯(lián)產(chǎn)的年運行小時數(shù)受限，其節(jié)能潛力不能充分發(fā)揮。而供冷，卻是夏季對用戶進展空調(diào)，到達降溫除濕的目的。因此，實現(xiàn)熱、電、冷聯(lián)產(chǎn)聯(lián)供，可以明顯提高年運行小時數(shù)，進一步挖掘節(jié)能潛力。熱電冷聯(lián)產(chǎn)聯(lián)供，作為一種重要的節(jié)能技distributedgeneration將發(fā)電系統(tǒng)以小規(guī)?！矓?shù)千瓦至50MW勺小型模塊式〕、分散式的方式布置在用戶四周，可獨立地輸出1978他工業(yè)國所承受。目前分散發(fā)電主要是指用液體或氣體燃料的內(nèi)燃機、微型燃氣輪機和各種工程用的燃料電域及商業(yè)區(qū)和居民區(qū)供給電力；大量減少環(huán)保壓力?？傊稚l(fā)電可滿足特別場合的需求，為能源的綜合分散發(fā)電多種多樣，依據(jù)燃料不同，可分為化石能源與可再生能源；依據(jù)用戶需求不同，有電力單供方式與熱電聯(lián)產(chǎn)方式〔 CHP或冷熱電三聯(lián)產(chǎn)方式〔CCHP等；依據(jù)循環(huán)方式不同、可分為燃氣輪機發(fā)電方式、蒸汽輪機發(fā)電方式或柴油機發(fā)電方式等。combinedcyclepowerplant將燃氣輪機和汽輪機聯(lián)合在一起的大型發(fā)電工廠。燃料〔通常是燃料油〕首先通過汽化后在燃氣輪機中燃燒作功，帶動發(fā)電機組發(fā)電。燃氣輪機的〔約 600C〕排氣用于提高乏氣38％~44％。聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠的特點是啟動決、冷卻水量少、氧化氮污染低。gasturbinepowerplant以高溫氣體為工質(zhì)，依據(jù)等壓力加熱循環(huán)工作燃料中的化學能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能和電能的工廠。燃氣輪機發(fā)電廠用液體和氣體燃料通過燃氣輪機轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，然后帶動發(fā)電機發(fā)電。燃氣輪機的絕熱壓縮、等壓加熱、絕熱膨脹和等壓放熱等四個過程分別在壓氣室、燃燒室、燃氣透平和回熱器或大氣中完用向心式的。燃氣透平帶動壓氣和發(fā)電機。燃氣輪機組單機容量小的約為10~20kW140MW。熱效率30%~34%,最高達38%。燃氣輪機構(gòu)造有重型和輕型兩種，后者主要由航空發(fā)動機改裝。由于體積integratedgasificationcombinedcycleplant〔IGCC〕用煤氣為燃料的燃氣輪機和汽輪機聯(lián)合在一起的大型發(fā)電廠。 用煤炭氣化后的燃氣代替石油或自然氣作為聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組的燃料，具有很多優(yōu)點：〔

1〕提高電站熱經(jīng)濟性，目前燃煤的試驗機組的效率已達

40％以上?！?〕能解決燃煤發(fā)電的環(huán)保間題。燃煤聯(lián)合循環(huán)分為兩類：一是煤氣化聯(lián)合循環(huán)，二是沸騰燃燒聯(lián)合循環(huán)。它們可將高硫、高灰分、低熱值的劣質(zhì)煤氣化〔或沸騰爐燃燒〕，經(jīng)脫硫、除塵凈化成清潔燃料，供聯(lián)合循環(huán)發(fā)電用，是一種對環(huán)境污染微小的發(fā)電裝置?！?〕可充分利用中國儲量豐富的煤炭資源。 〔4〕適宜在少水或缺水的地區(qū)應用?！?〕除了發(fā)電外，亦可熱電聯(lián)供，甚至供給化工原料－－煤氣。目前，全球約有15座IGCC電廠在運行。1998年開頭商業(yè)運行的西班牙普埃托利亞諾廠，裝機容量335MW效率43%。2023年投的美國佛羅里達電力公司馬丁工量2X385MW

IGCC電IGCC電廠，容fuelcell將燃料的化學能用化學方法直接轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電裝置。 由于燃料電池不是熱機，它不10045%~6080燃料電池已于20世紀60年月在美國阿波羅載入宇宙飛船上作為主電源使用。迄今已有多種燃料電池的開發(fā)獲得成功，但規(guī)模都很小。已有 50、100、200kW從產(chǎn)品。至U2023年,日本已累計安裝磷酸型燃料電池刀209臺，51428kW51臺，8750kW北美累計