各种发电方式的优缺点对比.doc

火力发电：

火电厂是利用煤、石油、天然气作为燃料生产电能的工厂，它的基本生产过程是：燃料在锅炉中燃烧加热水使成蒸汽，将燃料的化学能转变成热能，蒸汽压力推动汽轮机旋转，热能转换成机械能，然后汽轮机带动发电机旋转，将机械能转变成电能

火电的缺点

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30年便将枯竭。另一方面燃烧燃料将排出二氧化碳和硫的氧化物，因此会导致温室效应和酸雨，恶化地球环境。

水力发电：

以水具有的重力势能转变成动能的水冲水轮机，水轮机即开始转动，若我们将发电机连接到水轮机，则发电机即可开始发电。如果我们将水位提高来冲水轮机，可发现水轮机转速增加。因此可知水位差愈大则水轮机所得动能愈大，可转换之电能愈高。这就是水力发电的基本原理。能量转化过程是：上游水的重力势能转化为水流的动能，水流通过水轮机时将动能传递给汽轮机，水轮机带动发电机转动将动能转化为电能。因此是机械能转化为电能的过程。由于水电站自然条件的不同，水轮发电机组的容量和转速的变化范围很大。通常小型水轮发电机和冲击式水轮机驱动的高速水轮发电机多采用卧式结构，而大、中型代速发电机多采用立式结构。由于水电站多数处在远离城市的地方，通常需要经过较长输电线路向负载供电，因此，电力系统对水轮发电机的运行稳定性提出了较高的要求：电机参数需要仔细选择；对转子的转动惯量要求较大。所以，水轮发电机的外型与汽轮发电机不同，它的转子直径大而长度短。水轮发电机组起动、并网所需时间较短,运行调度灵活,它除了一般发电以外，特别适宜于作为调峰机组和事故备用机组。

水电的缺点

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，而且还要受季节的影响。

太阳能发电

利用太阳能发电的方法有三种:

其一为利用光电池，直接将日光转换为电流。（也称光伏发电）

基本原理就是“光伏效应”光子照射到金属上时，它的能量可以被金属中某个电子全部吸收，电子吸收的能量足够大，能克服金属内部引力做功，离开金属表面逃逸出来，成为光电子。“光生伏特效应”，简称“光伏效应”。指光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。它首先是由光子（光波）转化为电子、光能量转化为电能量的过程；其次，是形成电压过程。有了电压，就像筑高了大坝，如果两者之间连通，就会形成电流的回路。光伏发电，其基本原理就是“光伏效应”。太阳能专家的任务就是要完成制造电压的工作。因为要制造电压，所以完成光电转化的太阳能电池是阳光发电的关键。太阳能电池，通常称为光伏电池。目前的主要的太阳能电池是硅太阳能电池。用的硅是“提纯硅”，其纯度为“11个9”，比半导体或者说芯片硅片“只少两个9”；又因为提纯硅结晶后里头

的成分不同，分为多晶硅和单晶硅；目前，单晶硅太阳能电池的光电转换率为15％左右，最高达到了24％，使用寿命一般可达15年，最高达25年，比转换率仅12％左右的多晶硅太阳能电池的综合性能价格比高。

其二利用集热板将水加热，产生蒸汽以推动汽轮机及发电机。

其三则利用日光将水分解成氢与氧两种气体，再用氢作为发电的燃料。

太阳能光伏系统具有以下的特点：

-没有转动部件，不产生噪音;

-没有空气污染、不排放废水;

-没有燃烧过程，不需要燃料;

-维修保养简单，维护费用低;

-运行可靠性、稳定性好;

-作为关键部件的太阳电池使用寿命长。

-太阳能的能量密度低，而且它因地而异，因时而变，这是开发利用太阳能面临的主要问题。

风力发电

但是若应急来用的话，还是不如柴油发电机。风力发电可视为备用电源，但是却可以长期利用。风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三公尺的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电没有燃料问题，

也不会产生辐射或空气污染。

大力提倡。小型风力发电系统效率很高，但它不是只由一个发电机头组成的，而是一个有一

定科技含量的小系统：风力发电机+充电器+

尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼

风力发电机因风量不稳定，故其输出的是13～25V变化的交流电，须经充电器整流，再对蓄电瓶充电，使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源，把电瓶里的化学能转

变成交流220V市电，才能保证稳定使用。

,将转矩传递到发电机的传动轴,此联轴节应按具有很好的吸收阻尼和震动的特性，表现为吸收适量的径向、轴向和一定角度的偏移，并且联轴器可阻止机械装置的过载。另一种为直驱型风机桨叶不通过齿轮箱直接与电机相连风机电机类型

风力发电机结构

机舱：机舱包容着风力发电机的

风力发电机塔进入机舱。机舱左端是风力发电机转子，即转子叶片及轴。转子叶片：捉获风，并将风力传送到转子轴心。现代600千瓦风力发电机上，每个转子叶片的测量长度

大约为20米，而且被设计得很像飞机的机翼。轴心：转子轴心附着在风力发电机的低速轴上。低速轴：风力发电机的低速轴将转子轴心与齿轮箱连接在一起。在现代600千瓦风力发电机上，转子转速相当慢，大约为19至30转每分钟。轴中有用于液压系统的导管，来激发空气动力闸的运行。齿轮箱：齿轮箱左边是低速轴，它可以将高速轴的转速提高至低速轴的50倍。高速轴及其机械闸：高速轴以1500转每分钟运转，并驱动发电机。它装备有紧急机械闸，用于空气动力闸失效时，或风力发电机被维修时。发电机：通常被称为感应电机或异步发电机。在现代风力发电机上，最大电力输出通常为500至1500千瓦。偏航装置：借助电动机转动机舱，以使转子正对着风。偏航装置由电子控制器操作，电子控制器可以通过风向标来感觉风向。图中显示了风力发电机偏航。通常，在风改变其方向时，风力发电机一次只会偏转几度。电子控制器：包含一台不断监控风力发电机状态的计算机，并控制偏航装置。为防止任何故障（即齿轮箱或发电机的过热），该控制器可以自动停止风力发电机的转动，并通过电话调制解调器来呼叫风力发电机操作员。液压系统：用于重置风力发电机的空气动力闸。冷却元件：包含一个风扇，用于冷却发电机。此外，它包含一个油冷却元件，用于冷却齿轮箱内的油。一些风力发电机具有水冷发电机。塔：风力发电机塔载有机舱及转子。通常高的塔具有优势，因为离地面越高，风速越大。现代600千瓦风汽轮机的塔高为40至60米。它可以为管状的塔，也可以是格子状的塔。管状的塔对于维修人员更为安全，因为他们可以通过内部的梯子到达塔顶。格状的塔的优点在于它比较便宜。

优点

1.建造风力发电场的费用低廉，且基建周期短；

2.可再生，永不枯竭。不需火力发电所需的煤、油等燃料或核电站所需的核材料即可产生电力，除常规保养外，没有其他任何消耗；3，。清洁，环境效益好。风力是一种洁净的自然能源，没有煤电、油电与核电所伴生的环境污染问题。4、装机规模灵活。

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。

5、影响鸟类。

风力发电的原理：空气流动的动能作用在叶轮上，将动能转换成机械能,从而推动叶轮旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，当转速达到一定速度时，如果将叶轮的转轴与发电机的转轴相连，带动转子，转子转动切割定子制造的磁场，就会带动发电机发出电来，再由定子引接线输送至外部设备。

海水温差发电

在海上阳光只照到海的表层而照不到深处，因此有些海面与深海的温差可达200℃，因此可利用表层温海水使工质蒸发，深层冷海水使工质冷凝的原理驱动涡轮机，并带动发电机发电的作业。

就技术而言，其最大的挑战是深海管路的铺设，也正因此一挑战尚无法有效克服，故迄今世界上还没有一个商业性海水温差电厂。

地热发电

通过汽轮机将热能转化为机械能，转移为动能后通过发电机转化为电能

地热发电是利用地下热水和蒸汽为动力源的一种新型发电技术。因地球中心温度高达摄氏六千度左右，故一般地区每深入地层一百公尺，温度上升约30℃。在火山温泉地区，其温度上升则可达100℃，此为岩浆从地壳裂缝慢慢涌出的结果，而地下水流经这些地区后会变成高温高压的蒸汽，如以适当的工程方法引出这些蒸汽，即可送入汽轮机，把地下的热能转变为机械能，然后再将机械能转变为电能，实现发电过程。

潮汐发电

潮汐发电与普通水利发电原理类似，通过出水库，在涨潮时将海水储存在水库内，以势能的形式保存，然后，在落潮时放出海水，利用高、低潮位之间的落差，推动水轮机旋转，带动发电机发电。

波浪发电

波浪发电的原理主要是将波力转换为压缩空气来驱动空气透平发电机发电。当波浪上升时将空气室中的空气顶上去，被压空气穿过正压水阀室进入正压气缸并驱动发电机轴伸端上的空气透平使发电机发电，当波浪落下时，空气室内形成负压，使大气中的空气被吸入气缸并驱动发电机另一轴伸端上的空气透平使发电机发电，其旋转方向不变。

核电

原理：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。只是以核反应堆及核能发电站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70个大气压左右的过饱和蒸汽，经汽水分离并干燥后直接推动汽轮发电机。核反应堆核能发电利用铀燃料进行核分裂连锁反应所产生的热，将水加热成高温高压，利用产生的水蒸气推动蒸汽轮机并带动发电机。

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，因此核能发电不会造成空气污染。

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，暂时没有其他的用途。

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1000百万瓦的核能电厂一年只需30公吨的铀燃料，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，核能发电的成本较不易

受到国际经济情势影响，故发电成本较其他发电方法为稳定。

缺点

1．核能电厂会产生高低阶放射性废料，或者是使用过之核燃料，虽然所占体积不大，但因具有放射线，故必须慎重处理，且需面对相当大的政治困扰。

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裏，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．兴建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，如果在事故中释放到外界环境，会对生态及民众造成伤害。

由此可见大部分发电是将机械能通过磁电转换的原理变换为电能只有光伏电池是利用半导体原理发电