火风太阳能发电对比.doc

一、目前存在的发电技术1、火力发电2、水力发电3、风力发电4、太阳能发电5、核能发电核能发电就是利用核燃料在核反应堆中进行可控自持链式裂变反应产生的热能进行发电的方式。核燃料通常指可裂变核素铀233、铀235和钚239或其混合物。核燃料在裂变反应后，发生所谓质量亏损，即反应中核燃料的一部分质量（m）转化为能量（E）。按爱因斯坦质能关系式 Emc2（式中c为光速），很少的质量亏损能转化为巨大能量。据计算，一座百万千瓦的核电站，每年消耗铀235约25吨。而同功率的火电厂每年耗煤达6875万吨。 除核裂变发电外，为最终解决人类的能源问题，科学家们正在研究热核聚变发电。核聚变能在瞬间释放巨大能量（如氢弹），1千克氘的热值相当于4千克铀235裂变所能释放的能量。而当前最需要解决的问题是如何实现核聚变反应的人工控制。6、垃圾发电7、生物质能发电所谓生物质发电，就是利用秸秆、稻草、蔗渣、木糠等植物燃料直接燃烧或发酵成沼气后燃烧，燃烧产生的热量使水蒸汽带动汽轮机发电。目前国内最大的机组为1.5万千瓦，主要是将平原地带农民废弃的麦杆、稻草拿来燃烧发电，燃烧后的草木灰作为肥料，国家视作清洁能源，有政策补贴，但目前已运行的机组基本上亏损. 生物质发电主要是利用农业、林业和工业废弃物为原料，也可以将城市垃圾为原料，采取直接燃烧或气化的发电方式。8、地热发电地热发电是地热利用的最重要方式。高温地热流体应首先应用于发电。地热发电和火力发电的原理是一样的，都是利用蒸汽的热能在汽轮机中转变为机械能，然后带动发电机发电。所不同的是，地热发电不象火力发电那样要备有庞大的锅炉，也不需要消耗燃料，它所用的能源就是地热能。地热发电的过程，就是把地下热能首先转变为机械能，然后再把机械能转变为电能的过程。要利用地下热能，首先需要有“载热体”把地下的热能带到地面上来。目前能够被地热电站利用的载热体，主要是地下的天然蒸汽和热水。按照载热体类型、温度、压力和其它特性的不同，可把地热发电的方式划分为蒸汽型地热发电和热水型地热发电两大类。 （1）蒸汽型地热发电 蒸汽型地热发电是把蒸汽田中的干蒸汽直接引人汽轮发电机组发电，但在引人发电机组前应把蒸汽中所含的岩屑和水滴分离出去。这种发电方式最为简单，但干蒸汽地热资源十分有限，且多存于较深的地层，开采技术难度大，故发展受到限制（参考资源栏目有关文章）。主要有背压式和凝汽式两种发电系统。 （2）热水型地热发电 热水型地热发电是地热发电的主要方式。目前热水型地热电站有两种循环系统： a、闪蒸系统。当高压热水从热水井中抽至地面，于压力降低部分热水会沸腾并“闪蒸”成蒸汽，蒸汽送至汽轮机做功；而分离后的热水可继续利用后排出，当然最好是再回注人地层。 b、双循环系统。地热水首先流经热交换器，将地热能传给另一种低沸点的工作流体，使之沸腾而产生蒸汽。蒸汽进人汽轮机做功后进人凝汽器，再通过热交换器而完成发电循环。地热水则从热交换器回注人地层。这种系统特别适合于含盐量大、腐蚀性强和不凝结气体含量高的地热资源。发展双循环系统的关键技术是开发高效的热交换器。 9、潮汐能发电潮汐发电与水力发电的原理相似，它是利用潮水涨、落产生的水位差所具有势能来发电的，也就是把海水涨、落潮的能量变为机械能，再把机械能转变为电能（发电）的过程。具体地说，潮汐发电就是在海湾或有潮汐的河口建一拦水堤坝，将海湾或河口与海洋隔开构成水库，再在坝内或坝房安装水轮发电机组，然后利用潮汐涨落时海水位的升降，使海水通过轮机转动水轮发电机组发电。 由于潮水的流动与河水的流动不同，它是不断变换方向的，因此就使得潮汐发电出现了不同的型式，如单库单向型，只能在落潮时发电；单库双向型，在涨、落潮时都能发电；双库双向型，可以连续发电，但经济上不合算，未见实际应用。世界上第一座具有经济价值，而且也是目前世界上最大的潮汐发电站，是1966年在法国西部沿海建造的朗斯洛潮汐电站，它使潮汐电站进入了实用阶段，其装机容量为24万千瓦，年均发电量为5.44亿度。10、燃料电池发电 燃料电池是利用水的电解的逆反应的发电机。它由正极、负极和夹在正负极中间的电解质板所组成。最初，电解质板是利用电解质渗入多孔的板而形成，现在正发展为直接使用固体的电解质。工作时向负极供给燃料（氢），向正极供给氧化剂（空气）。氢在负极分解成正离子H+和电子e-。氢离子进入电解液中，而电子则沿外部电路移向正极。用电的负载就接在外部电路中。在正极上，空气中的氧同电解液中的氢离子吸收抵达正极上的电子形成水。这正是水的电解反应的逆过程。利用这个原理，燃料电池便可在工作时源源不断地向外部输电，所以也可称它为一种发电机。它通过氢和氧的化学反应产生电能和热能。因为是通过化学反应而产生电能，所以称为“电池”，实际是一种发电装置。11、沼气发电沼气发电是集环保和节能于一体的能源综合利用新技术。它利用工业、农业或城镇生活中的大量有机废弃物（例如：酒糟液、禽畜粪、城市垃圾和污水等）经厌氧发酵处理产生的沼气，驱动沼气发电机组发电，并可充分利用发电机组的余热用于沼气生产，使综合热效率达 80 左右，大大高于一般 3040% 的发电效率，用户的经济效益显著。12、温差发电温差就是指两种物体在接触时电磁辐射强度有差别。即物体间存在电磁场强度差别，即存在“电位差”或者说存在“电动势”，导线可以理解为“等势体”。这样温度不同的物体间接一导线，有“电流”产生就好理解了。“温差发电”就不奇怪了。温差发电将热能直接转化为电能，只有微小温差存在的情况下也能应用，是适用范围很广的绿色环保型能源它甚至能利用人的体热，为各种便携式设备供电，真正做到变废为宝。”二、主要发电技术的优缺点1、风力发电的优缺点优点：1、清洁，环境效益好。 2、可再生，永不枯竭。 3、基建周期短、投资少。 4、装机规模灵活。 5、技术相对成熟。缺点：1、噪声，视觉污染。 2、占用大片土地。 3、不稳定，不可控。 4、目前成本仍然很高。2、火力发电优点(1)火力发电厂厂址选择方便。(2)如在厂地上无问题时,可设置任意容量且距负载地点较近。(3)建设费用低廉，(4)因有储藏燃料，可以连续作额定输出运转。(5)随着火力技术的进步，可制造大容量的发电机器，能因应电力需求之增大。缺点(1)火力发电由高温、高压、及高速的设备所构成，其运转与维护较难。(2)火力发电在用水、燃料输送、环境保护等有其限制。(3)火力用于高温、高压的蒸气，有机器上之热能限制，因此，运用的融通性较低。(4)输出变化速度，因锅炉有燃烧不安、汽轮机热应力的限制，所以变化极慢。(5)起动和停止由于热应力的限制，需较长时间(6)因使用燃料，故运转成本较高。(7)需要大气污染、温排水、噪音等保护环境不受过多污染的对策。(8)效率对额定输出而言，输出愈低即其效率降低愈显着。3、太阳能发电的优点： 1、光伏发电可达1020倍：从新建电站所消耗能量与电站运行周期内的发电量之比，即能量的投入产出比看，目前光伏发电可达到1015倍，在光照良好的地区高的可达到15-20倍。其中生物质能、水能和风能本质上都是太阳能的某种转换形式和转化环节，其本质上还是来源于太阳辐射产生的能量； 2、光伏发电具有经济优势：从光伏电站建设成本来看，随着太阳能光伏发电的大规模应用和推广，尤其是上游晶体硅产业和光伏发电技术的日趋成熟，建筑房顶、外墙等平台的复合开发利用。 3、光电资源蕴含量高达96.64%：从我国可开发的资源蕴含量来看，学者和专家比较公认的数字，生物质能1亿千瓦，水电3.78亿千瓦，风电2.53亿千瓦，而太阳能是2.1万亿千瓦，只需开发1%即达到210亿千瓦；从其比例看，生物质能仅占0.46%，风电占1.74%，水电1.16%，而光电为96.64%； 4、碳排放量接近零且不污染环境：从目前各种发电方式的碳排放来看，不计算其上游环节：煤电为275克，油发电为204克，天然气发电为181克，风力发电为20克，而太阳能光伏发电则接近零排放。并且，在发电过程中没有废渣、废料、废水、废气排出，没有噪音，不产生对人体有害物质，不会污染环境； 5、转换环节最少最直接：从能量转换路线来看，太阳能发电的能量转换路线，是直接将太阳辐射能转换为电能，是所有可再生能源中对太阳能的转换环节最少、利用最直接的方式。一般来说，在整个生态环境的能量流动中，随着转换环节的增加，转换链条的拉长，能量的损失将呈几何级增加，并同时大大增加整个系统的运作成本和不稳定性。目前，晶体硅太阳能电池的转换效率实用水平在1520%之间，实验室水平最高目前已达35%； 6、最经济、最清洁、最环保：从资源条件尤其是土地占用来看，生物能、风能是较为苛刻的，而太阳能则很灵活和广泛。如果说太阳能发电要占用土地面积为1的话，风力则是太阳能的810倍，生物能则达到100倍。而水电，一个大型水坝的建成往往需要淹没数十到上百平方公里的土地。相比而言，太阳能发电不需要占用更多额外的土地，屋顶、墙面都可成为其应用的场所，还可利用我国广阔的沙漠，通过在沙漠上建造太阳能发电基地，直接降低沙漠地带直射到地表的太阳辐射，有效降低地表温度，减少蒸发量，进而使植物的存活和生长相当程度上成为可能，稳固并减少了沙丘，又向自然索取了我们需要的清洁可再生能源。缺点：对于选址要求较高需常年有日照的地区，而且受单晶硅多晶硅非晶硅价格的影响，成本较高。4、水力发电优缺点优点：(1) 利用高处之水量持有位能转换动能推动原动机。(2) 利用引导水路及压力水管将水量之位能转换为动能。(3) 有利之水力地点离负载中心远，离电距离长，输电费用高。(4) 水力发电效率高达90%以上。(5) 单位输出电力之成本最低。(6) 发电之起动快，数分钟内可以完成发电。缺点：(1) 因地形上之限制无法建造太大之容量。单机容量为300MW左右。(2) 建厂期间长，建造费用高。(3) 因设于天然河川或湖沼地带易受风水之灾害，影响其他水利事业。电力输出易受天候旱雨之影响 。(4) 建厂后不易增加容量。 5、核能发电优缺点优点：1.核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中，因此属于清洁能源。 2.核能发电不会产生加重地球温室效应的二氧化碳。3.核能发电所使用的铀燃料，除了发电外，没有其他的用途。 4.核燃料能量密度比起化石燃料高上几百万倍，故核能电厂所使用的燃料体积小，运输与储存都很方便。一座百万瓦的核能电厂一年只需30吨的铀燃料，一航次的飞机就可以完成运送。 5.核能发电的成本中，燃料费用所占的比例较低，不易受到国际经济形势影响，故发电成本较其他发电方法为稳定。缺点： 1.核能电厂使用的核燃料，或者产生的废料，虽然体积不大，但因具有放射性，故必须慎重处理。2.核能发电厂热效率较低，因而比一般化石燃料电厂排放更多废热到环境中，故核能电厂的热污染较严重。 3.核能电厂投资成本太大，电力公司的财务风险较高。 4.核能电厂较不适宜做尖峰、离峰之随载运转。5.核电厂较易引发政治歧见纷争。 6.核电厂的反应器内有大量的放射性物质，如果因发生事故释放到环境中，会对生态及民众造成伤害。三、主要发电技术造价比较平均来看，我国大型水电站单位造价约7000元/kW，近年来随着原材料成本及移民等成本的不断提高，单位造价超过10000元/kW，而火电3060万千瓦国产机组3500-4500元/KW ，超超临界百万kW机组成本5000元/kW，水电造价明显高于火电。在建设周期上，火电30万千瓦主力机组准备工期半年到1年，3年后机组开始投产发电；而建设大型水电的工期一般是2年截流，5年后机组开始投产发电。但是水电运营成本很低，水力发电机组的长运营期和低运行成本，其运行成本就基本只有人工与折旧两项，目前我国水电运行成本一般是0.04元0.09元/千瓦时，这其中并未计算诸如环境成本和资源成本，火电的成本0.20.3元/千瓦时，并随煤价波动而上下波动。核电站建造成本按2005年价每千瓦为1.2万元，这个指标是按国产化率70%计算的，预计今后可以达到，运营成本大致与煤电相当，2002年法国核电的总成本为煤电的8470，为天然气发电成本的10575；美国