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1、开发新能源开发新能源第一页，讲稿共十二页哦地热发电地热发电 n n地热能地热能地热能地热能是来自地球深处的是来自地球深处的可再生性热能可再生性热能可再生性热能可再生性热能，它起于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。，它起于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。地下水的的深处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地下水的的深处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。其储量比目前人们所利用能量的总量多很多，大部分集中分布在构造板块边缘一层。其储量比目前人们所利用能量的总量多很多，大部分集中分布在构造板块边缘一带，该区域也是火山和地震多发区。它不但是无污染的清
2、洁能源，而且如果热量提取带，该区域也是火山和地震多发区。它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，那么热能而且是可再生的。速度不超过补充的速度，那么热能而且是可再生的。n n怎样利用这种巨大的潜在能源呢？意大利的皮也罗怎样利用这种巨大的潜在能源呢？意大利的皮也罗 吉诺尼吉诺尼 康蒂王子于康蒂王子于19401940年在拉德雷罗首年在拉德雷罗首次把天然的地热蒸气用于发电。地热发电是利用液压或爆破碎裂法把水注入到岩层，产生高温蒸气，次把天然的地热蒸气用于发电。地热发电是利用液压或爆破碎裂法把水注入到岩层，产生高温蒸气，然后将其抽出地面推动涡轮机转动使发电机发出电能。在这过程中，
3、将一部分没有利用到的或者废然后将其抽出地面推动涡轮机转动使发电机发出电能。在这过程中，将一部分没有利用到的或者废气，经过冷凝器处理还原为水送回地下，这样循环往复。气，经过冷凝器处理还原为水送回地下，这样循环往复。19901990年安装的发电能力达到年安装的发电能力达到6000MW6000MW，直接利用地热资源的总量相当于直接利用地热资源的总量相当于4.1Mt4.1Mt油当量。油当量。n n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。能量转变过程或称为地热发电。第二页，讲稿
4、共十二页哦接上接上n n目前开发的地热资源主要是蒸汽型和热水型两类，因此，地热发电也分为两大类。目前开发的地热资源主要是蒸汽型和热水型两类，因此，地热发电也分为两大类。n n地热蒸汽发电有一次蒸汽法和二次蒸汽法两种。一次蒸汽法直接利用地下的干饱和（或稍具过热度）地热蒸汽发电有一次蒸汽法和二次蒸汽法两种。一次蒸汽法直接利用地下的干饱和（或稍具过热度）蒸汽，或者利用从汽、水混合物中分离出来的蒸汽发电。二次蒸汽法有两种含义，一种是不直接利用比较蒸汽，或者利用从汽、水混合物中分离出来的蒸汽发电。二次蒸汽法有两种含义，一种是不直接利用比较脏的天然蒸汽（一次蒸汽），而是让它通过换热器汽化洁净水，再利用洁净
5、蒸汽（二次蒸汽）发电。第二脏的天然蒸汽（一次蒸汽），而是让它通过换热器汽化洁净水，再利用洁净蒸汽（二次蒸汽）发电。第二种含义是，将从第一次汽水分离出来的高温热水进行减压扩容生产二次蒸汽，压力仍高于当地大气压力，种含义是，将从第一次汽水分离出来的高温热水进行减压扩容生产二次蒸汽，压力仍高于当地大气压力，和一次蒸汽分别进入汽轮机发电。和一次蒸汽分别进入汽轮机发电。n n地热水中的水，按常规发电方法是不能直接送入汽轮机去做功的，必须以蒸汽状态输入汽轮机做功。地热水中的水，按常规发电方法是不能直接送入汽轮机去做功的，必须以蒸汽状态输入汽轮机做功。目前对温度低于目前对温度低于100100的非饱和态地下热
6、水发电，有两种方法：一是减压扩容法。利用抽真空装置，的非饱和态地下热水发电，有两种方法：一是减压扩容法。利用抽真空装置，使进入扩容器的地下热水减压汽化，产生低于当地大气压力的扩容蒸汽然后将汽和水分离、排水、使进入扩容器的地下热水减压汽化，产生低于当地大气压力的扩容蒸汽然后将汽和水分离、排水、输汽充入汽轮机做功，这种系统称输汽充入汽轮机做功，这种系统称“闪蒸系统闪蒸系统”。低压蒸汽的比容很大，因而使气轮机的单机容量。低压蒸汽的比容很大，因而使气轮机的单机容量受到很大的限制。但运行过程中比较安全。另一种是利用低沸点物质，如氯乙烷、正丁烷、异丁烷受到很大的限制。但运行过程中比较安全。另一种是利用低沸
7、点物质，如氯乙烷、正丁烷、异丁烷和氟里昂等作为发电的中间工质，地下热水通过换热器加热，使低沸点物质迅速气化，利用所产生和氟里昂等作为发电的中间工质，地下热水通过换热器加热，使低沸点物质迅速气化，利用所产生气体进入发电机做功，做功后的工质从汽轮机排入凝汽器，并在其中经冷却系统降温，又重新凝结气体进入发电机做功，做功后的工质从汽轮机排入凝汽器，并在其中经冷却系统降温，又重新凝结成液态工质后再循环使用。这种方法称成液态工质后再循环使用。这种方法称“中间工质法中间工质法”，这种系统称，这种系统称“双流系统双流系统”或或“双工质发电系双工质发电系统统”。这种发电方式安全性较差，如果发电系统的封闭稍有泄漏
8、，工质逸出后很容易发生事故。这种发电方式安全性较差，如果发电系统的封闭稍有泄漏，工质逸出后很容易发生事故。第三页，讲稿共十二页哦再接上再接上n n2020世纪世纪9090年代中期，以色列奥玛特（年代中期，以色列奥玛特（OrmatOrmat）公司把上述地热）公司把上述地热蒸汽发电和地热水发电两种系统合二为一，设计出一个新的被蒸汽发电和地热水发电两种系统合二为一，设计出一个新的被命名为联合循环地热发电系统，该机组已经在世界一些国家安命名为联合循环地热发电系统，该机组已经在世界一些国家安装运行，效果很好。装运行，效果很好。n n联合循环地热发电系统的最大优点是，可以适用于大于联合循环地热发电系统的最
9、大优点是，可以适用于大于150150的高温地热流体（包括热卤水）发电，经过一次发电后的高温地热流体（包括热卤水）发电，经过一次发电后的流体，在并不低于的流体，在并不低于120120的工况下，再进入双工质发电系统，的工况下，再进入双工质发电系统，进行二次做功，这就是充分利用了地热流体的热能，既提高进行二次做功，这就是充分利用了地热流体的热能，既提高发电的效率，又能将以往经过一次发电后的排放尾水进行再发电的效率，又能将以往经过一次发电后的排放尾水进行再利用，大大地节约了资源。利用，大大地节约了资源。第四页，讲稿共十二页哦核能发电核能发电n n利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电的方式。它与火
10、力发电极其相似。利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电的方式。它与火力发电极其相似。只是以核反应堆及蒸汽发生器来代替火力发电的锅炉，以核裂变能代替矿物燃料只是以核反应堆及蒸汽发生器来代替火力发电的锅炉，以核裂变能代替矿物燃料的化学能。除沸水堆外（见轻水堆），其他类型的动力堆都是一回路的冷却剂通的化学能。除沸水堆外（见轻水堆），其他类型的动力堆都是一回路的冷却剂通过堆心加热，在蒸汽发生器中将热量传给二回路或三回路的水，然后形成蒸汽推过堆心加热，在蒸汽发生器中将热量传给二回路或三回路的水，然后形成蒸汽推动汽轮发电机。沸水堆则是一回路的冷却剂通过堆心加热变成动汽轮发电机。沸水堆则是一回路的冷却剂
11、通过堆心加热变成7070个大气压左右的个大气压左右的饱和蒸汽，经汽水分离并干燥后直接推动汽轮发电机。饱和蒸汽，经汽水分离并干燥后直接推动汽轮发电机。n n简史简史 核能发电的历史与动力堆的发展历史密切相关。动力堆的发展最初是出于军核能发电的历史与动力堆的发展历史密切相关。动力堆的发展最初是出于军事需要。事需要。19541954年，苏联建成世界上第一座装机容量为年，苏联建成世界上第一座装机容量为 5 5兆瓦兆瓦(电电)的核电站。英、美等国的核电站。英、美等国也相继建成各种类型的核电站。到也相继建成各种类型的核电站。到19601960年年,有有5 5个国家建成个国家建成2020座核电站，装机容量座
12、核电站，装机容量12791279兆瓦兆瓦（电）。由于核浓缩技术的发展，到（电）。由于核浓缩技术的发展，到19661966年，核能发电的成本已低于火力发电的成本。核能年，核能发电的成本已低于火力发电的成本。核能发电真正迈入实用阶段。发电真正迈入实用阶段。19781978年全世界年全世界2222个国家和地区正在运行的个国家和地区正在运行的3030兆瓦（电）以上的核电兆瓦（电）以上的核电站反应堆已达站反应堆已达200200多座多座,总装机容量已达总装机容量已达107776107776兆瓦（电）。兆瓦（电）。8080年代因化石能源短缺日益突出，年代因化石能源短缺日益突出，核能发电的进展更快。到核能发电
13、的进展更快。到19911991年，全世界近年，全世界近3030个国家和地区建成的核电机组为个国家和地区建成的核电机组为423423套，总容套，总容量为量为3.2753.275亿千瓦，其发电量占全世界总发电量的约亿千瓦，其发电量占全世界总发电量的约1616。世界上第一座核电站。世界上第一座核电站苏苏联奥布宁斯克核电站联奥布宁斯克核电站.第五页，讲稿共十二页哦接上接上n n中国大陆的核电起步较晚，中国大陆的核电起步较晚，8080年代才动工兴建核电站。中国自行设计建造的年代才动工兴建核电站。中国自行设计建造的3030万千瓦（电）秦山核电站在万千瓦（电）秦山核电站在19911991年底投入运行。大亚湾
14、核电站正加紧施工。年底投入运行。大亚湾核电站正加紧施工。n n核能发电原理核能发电原理 核能发电的能量来自核能发电的能量来自 核反应堆中可裂变材料核反应堆中可裂变材料(核燃料核燃料)进行裂进行裂 变反应所释放的裂变能。裂变反应指变反应所释放的裂变能。裂变反应指 铀铀-235-235、钚、钚-239-239、铀、铀-233-233等重元素在中等重元素在中 子作用下分裂为两个碎片，同时放出中子作用下分裂为两个碎片，同时放出中 子和大量能量的过程。反应中，可裂变子和大量能量的过程。反应中，可裂变 物的原子核吸收一个中子后发生裂变并物的原子核吸收一个中子后发生裂变并 放出两三个中子。若这些中子除去消耗
15、，放出两三个中子。若这些中子除去消耗，至少有一个中子能引起另一个原子核裂变，至少有一个中子能引起另一个原子核裂变，使裂变自持地进行，则这种反应称为链式裂变反应。实现链式反应是核能发电使裂变自持地进行，则这种反应称为链式裂变反应。实现链式反应是核能发电的前提。的前提。第六页，讲稿共十二页哦太阳能发电太阳能发电n n随着经济的发展、社会的进步，人们对能源提出越来越高的要求，寻找随着经济的发展、社会的进步，人们对能源提出越来越高的要求，寻找新能源成为当前人类面临的迫切课题。现有能源主要有新能源成为当前人类面临的迫切课题。现有能源主要有3 3种，即火电、水电种，即火电、水电和核电。和核电。n n火电需
16、要燃烧煤、石油等化石燃料。一方面化石燃料蕴藏量有限、越烧火电需要燃烧煤、石油等化石燃料。一方面化石燃料蕴藏量有限、越烧越少，正面临着枯竭的危险。据估计，全世界石油资源再有越少，正面临着枯竭的危险。据估计，全世界石油资源再有3030年便将枯竭。另年便将枯竭。另一方面燃烧燃料将排出一方面燃烧燃料将排出CO2CO2和硫的氧化物，因此会导致温室效应和酸雨，恶化地球和硫的氧化物，因此会导致温室效应和酸雨，恶化地球环境。环境。n n水电要淹没大量土地，有可能导致生态环境破坏，而且大型水库一水电要淹没大量土地，有可能导致生态环境破坏，而且大型水库一旦塌崩，后果将不堪设想。另外，一个国家的水力资源也是有限的，
17、而旦塌崩，后果将不堪设想。另外，一个国家的水力资源也是有限的，而且还要受季节的影响。太阳能屋顶发电站且还要受季节的影响。太阳能屋顶发电站n n核电在正常情况下固然是干净的，但万一发生核泄漏，后果同样是可怕的。前苏核电在正常情况下固然是干净的，但万一发生核泄漏，后果同样是可怕的。前苏联切尔诺贝利核电站事故，已使联切尔诺贝利核电站事故，已使900900万人受到了不同程度的损害，而且这一影响并未终万人受到了不同程度的损害，而且这一影响并未终止。止。n n这些都迫使人们去寻找新能源。新能源要同时符合两个条件：一是蕴藏丰富这些都迫使人们去寻找新能源。新能源要同时符合两个条件：一是蕴藏丰富不会枯竭；二是安
18、全、干净，不会威胁人类和破坏环境。目前找到的新能源主要不会枯竭；二是安全、干净，不会威胁人类和破坏环境。目前找到的新能源主要有两种，一是太阳能，二是燃料电池。另外，风力发电也可算是辅助性的新能源。有两种，一是太阳能，二是燃料电池。另外，风力发电也可算是辅助性的新能源。其中，最理想的新能源是大阳能。其中，最理想的新能源是大阳能。第七页，讲稿共十二页哦太阳能发电太阳能发电图图第八页，讲稿共十二页哦接上接上第九页，讲稿共十二页哦潮汐电站潮汐电站 n n将海洋潮汐的能将海洋潮汐的能 量转换成电能的量转换成电能的 电站。是唯一实电站。是唯一实 际应用的海洋能际应用的海洋能 电站。在海湾或电站。在海湾或
19、有潮汐的河口筑有潮汐的河口筑 起水坝，形成水库。涨潮时水库蓄水，落潮时海洋水位降低，水库放水，以驱动水轮发电机组发电。起水坝，形成水库。涨潮时水库蓄水，落潮时海洋水位降低，水库放水，以驱动水轮发电机组发电。这种机组的特点是水头低、流量大。潮汐电站一般有这种机组的特点是水头低、流量大。潮汐电站一般有3 3种类型，即单库单向型种类型，即单库单向型(一个水库，落潮一个水库，落潮时放水发电）、单库双向型时放水发电）、单库双向型(一个水库，涨潮、落潮时都能发电一个水库，涨潮、落潮时都能发电)和双库单向型（利用两个和双库单向型（利用两个始终保持不同水位的水库发电）。始终保持不同水位的水库发电）。19121
20、912年德国建成世界第一座实验性小型潮汐电站：布苏姆潮年德国建成世界第一座实验性小型潮汐电站：布苏姆潮汐电站。汐电站。19681968年投入运行的法国朗斯河口潮汐电站安装年投入运行的法国朗斯河口潮汐电站安装2424台台1 1万千瓦的水轮发电机组，年发电万千瓦的水轮发电机组，年发电量约量约5 5亿千瓦时，是截至亿千瓦时，是截至8080年代世界上最大的潮汐电站，其发电成本与一般火电成本年代世界上最大的潮汐电站，其发电成本与一般火电成本相当。中国浙江江厦潮汐电站装机容量相当。中国浙江江厦潮汐电站装机容量32003200千瓦，居世界第三位。千瓦，居世界第三位。第十页，讲稿共十二页哦水力发电水力发电 n
21、 n水力发电系利用河川、湖泊等位于高处具有位能的水流至低处，将其中水力发电系利用河川、湖泊等位于高处具有位能的水流至低处，将其中所含之位能转换成水轮机之动能，再藉水轮机为原动机，推动发电机产所含之位能转换成水轮机之动能，再藉水轮机为原动机，推动发电机产生电能。利用水力生电能。利用水力(具有水头具有水头)推动水力机械推动水力机械(水轮机水轮机)转动，将水能转变为机械转动，将水能转变为机械能，如果在水轮机上接上另一种机械能，如果在水轮机上接上另一种机械(发电机发电机)随着水轮机转动便可发出电来，这随着水轮机转动便可发出电来，这时机械能又转变为电能。水力发电在某种意义上讲是水的势能变成机械能，时机械
22、能又转变为电能。水力发电在某种意义上讲是水的势能变成机械能，又变成电能的转又变成电能的转 换过程。因水力发电厂所发出的电力其电压低，要输送换过程。因水力发电厂所发出的电力其电压低，要输送到远距离的用户，必须将电压经过变压器提高后，再由架空输电路输送到远距离的用户，必须将电压经过变压器提高后，再由架空输电路输送到用户集中区的变电所，再次降低为适合于家庭用户、工厂之用电设备到用户集中区的变电所，再次降低为适合于家庭用户、工厂之用电设备之电压，并由配电线输电到各工厂及家庭用户。之电压，并由配电线输电到各工厂及家庭用户。n n水力发电依其开发功能及运转型式可分为惯常水力发电与抽蓄水力发电两种。水力发电依其开发功能及运转型式可分为惯常水力发电与抽蓄水力发电两种。n n船在水力发电的时候，首先要先装上帆时候。船在水力发电的时候，首先要先装上帆时候。第十一页，讲稿共十二页哦接上接上图图第十二页，讲稿共十二页哦