电气工程新方向

电气工程新方向——新能源

半个世纪以来，世界各国为了自身的发展，加大了对煤炭，石油，天然气的开采力度，然而他的储量毕竟是有限的，日益加剧的开采，必然会导致这些石化燃料的日渐衰竭。我国虽然地大物博，但同样面临能源紧张问题。因此对于极力依靠能源发展的电气工程专业来说，我们探究一个新兴方向的必要性不言而喻，而能够既保证解决能源危机又能够促进电气工程本身最好的途径就是研究新能源。因此接下来我将结合自己所学以及通过各种渠道查阅相关知识，在下文中从各种新能源的角度入手，进而从其发电的有关原理、途径、优势和现状进行探讨。

在全球的电源结构中，传统化石燃料也仍然占据绝对主流地位，占全部发电量的 60%以上。一次能源的大量消耗导致全球能源短缺和气候恶化，已经成了迫在眉睫的全球性问题。在巨大的环境压力下，我国积极开发应用新能源，在传统的火电、水电的基础上大力发展核能、太阳能、风能等新能源发电。我国传统发电技术我国传统发电主要有火电和水电，其中火电在电力中占绝对主导地位。火力发电火力发电是利用燃烧煤炭、石油、液化天然瓦斯等燃料所产生的热能，让水受热而成为蒸汽，在不断受热下，使水变成高压高温的蒸汽，然后运用此高温高压蒸汽的能量，推动汽轮机运转带动发电机发电。

火电虽然稳定，但对能源的消耗和对环境的影响，制约了火电的大力发展；水电是一种较好的可再生能源，技术成熟，开发成本相对较低，有条件的地方应尽可能的利用水电资源，但是水电的进一步开发受到自然条件的制约，且受环境变化的影响，存在很多不稳定因素。在能源、环境和消费的压力下，积极的开发新能源发电是势不可挡的。

核能发电是利用原子核分裂时产生的能量，把反应器中的水加热产生蒸汽，然后借蒸汽推动汽轮机，再带动发电机转动产生电能。核分裂燃料为二氧化铀,其中铀 235 的含量只有 2-4%左右，不同于原子弹的铀235含量(必须在 90%以上)。1g铀反应所释放的能量等于2.8 吨煤燃烧产生的能量。所以，以核燃料为能源的核电站已在世界许多国家发挥越来越大的作用。核电干净、无污染，几乎是零排放，不造成对大气的污染排放，在国际社会越来越重视温室气体排放、气候变暖的形势下，积极推进核电建设，是我国能源建设的一项重要政策。

太阳能热发电是把太阳辐射能转换成电能的发电技术。它包括两大类型：一类是利用太阳热能直接发电，如半导体或金属材料的温差发电、真空器件中的热电子和热离子发电等。其特点是发电装置本体无活动部件，但目前此类型的发电量小，有的仍处于原理性试验阶段，尚未进入商业化应用。另一类是太阳能热动力发电，利用太阳集热器将太阳能收集起来，加热水或其他工质，使之产生蒸汽，驱动热力发动机，再带动发电机发电。其发电系统与常规火力发电系统的工作原理基本相同，其根本区别在于热源不同，前者以太阳能为热源，后者则以煤炭、石油和天然气等化石燃料为热源。这种类型的太阳能热发电技术已达到实际应用的水平，美国等国家已建成具有一定规模的实用电站。太阳能发电虽受昼夜、晴雨、季节的影响，但可以分散地进行，所以它适于各家各户进行发电。

燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能，直接转化为电能的装置。当源源不断地从外部向燃料电池供给燃料和氧化剂时，它可以连续发电。依据电解质的不同，燃料电池分为碱性燃料电池（AFC）、磷酸型燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）及质子交换膜燃料电池（PEMFC）等。按燃料电池所用原始燃料的类型，大致分为氢燃料电池、甲烷燃料电池、甲醇燃料电池和汽油燃料电池。燃料电池不受卡诺循环限制，能量转换效率高，洁净、无污染、噪声低，模块结构、积木性强、比功率高，既可以集中供电，也适合分散供电。使用燃料电池发电，是将燃料的化学能直

接转换为电能，不需要进行燃烧，没有转动部件，理论上能量转换率为 100%，装置无论大小实际发电效率可达 40%～60%，可以实现热电联产联用，没有输电输热损失，综合能源效率可达 80%，装置为集木式结构，容量可小到只为手机供电、大到和目前的火力发电厂相比，非常灵活。

“绿色煤电”——实现近零排放梦想洁净的空气，明朗的天空，污染物排放近乎为零，能源利用低碳环保……几乎每一个人都曾在心中构筑过这样一个绿色世界的梦想。然而，基础能源能耗高、污染重是一个不争的事实。如何将梦想变为现实，实现煤电的“绿色”发展？这不仅是电力工业面临的重要课题，更关系到我国资源节约型和环境友好型社会的建设。让我们共同努力，在新能源发电的道路上不断探索，共创美好明天。

电气145班

王一辉