电力系统与环境保护

学院：电气工程学院 专业：电气工程与自动化 班级：电气01班 姓名：练 睿 学号：

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前言

人们自远古时代就开始使用各种各样的能源。化石燃料的直接燃烧一直以来是人类直接获取热值的方式之一。

但是在18世纪，本杰明?富兰克林发现了电的现象，随后人类又发明了电灯，电机等用电设备，以及到后来，人类第一条直流输电线的建立，使得电力被广泛的使用，并推动了随后的第二次工业革命，这也就是电气时代的到来。

电能对于环境来说，是一种高效，清洁，无污染的能源，和以往直接燃烧化石燃料相比，有着绝对的优势。电气时代的到来，无疑对环境产生了深刻的影响。

电力系统是电能应用系统化，成熟化的一个产物，也是人类科技发展的一个必然的结果。电力系统的出现，更加使电能遍布世界的各个角落，它与环境的关系越来越密切。随着环境保护成为了当今时代的主题，下面正文将要向大家论述电力系统与环境保护之间的关系。

正文

1，电力系统总述

下面先来介绍一下电力系统的概念，电力系统是由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能，再经输电、变电和配电将电能供应到各用户。为实现这一功能，电力系统在各个环节和不同层次还具有相应的信息与控制系统，对电能的生产过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度，以保证用户获得安全、经济、优质的电能。

电能从本质上来讲，仍然是通过一次能源转换而来的，但是电能产生的方法是多种多样的，如火力发电，水力发电，风力发电，核能发电，潮汐能，地热能发电等。不同的发电方式对环境的影响是不一样的。火力发电和水力发电是常规的发电方式，占我们所使用电能总量的绝大部分，而后面的几种方式则属于新能源发电。

在电能的传输过程中，也会对环境造成各种各样的影响。如输电线路的架设，必然会改变原始的地貌，高压输电电路存在较强的电磁场辐射，在野外架设高压输电线路时，过强的电磁场对动物的影响是不能忽视的。

但是电力系统对环境的影响主要体现在发电环节。本文主要介绍发电环节对环境的影响。

2，发电系统与环境保护

2.1 火力发电与环境保护

火力发电厂简称火电厂，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。

我国的火力发电厂燃料主要以煤为主，普遍采用悬浮燃烧方式。煤中的可燃成分C、H、O、N、S等元素与空气中的氧燃烧，在燃烧过程中，以碳与氢释放出的热能最高；硫释放的热能较少；氧是助燃的；氮燃烧时吸热。因此从能量的角度看，有用的元素是C和H，S虽可获得一点能量，但燃烧产物SO2与NOX一样是污染物。矿物质燃烧后以氧化物的形式（如CaO、MgO、SiO2、Fe2O3、AI2O3……）存在于灰渣中。

根据物质不灭定律，一台600MW的火力发电机组每天燃煤约6000t，即每天就有比6000t 多得多的煤燃烧产物需要排放。假如含硫1%，每天就有60t硫转变成SO2（约120t）排入大气中污染环境。同时从烟气中还有大量的CO2、H2O、未燃烧的过量空气及少量的灰尘带热排出，对温室效应作“贡献”。

煤中的矿物质以粉煤灰、渣的形式成存。假如含矿物量为25%，则每天有1500t矿物质转变成灰渣需要排放到灰埸，在排放中需要大量的水来冲排，又形成了大量的废水。

因此燃煤电厂的环境污染单从煤燃烧的角度看就有废气、废水、废渣等大量的污染物产生。

火力发电对环境的影响是相当恶劣的，从本质上来说，它并没有改变人类的化石燃料的依赖。但是我们又不能离开火力发电，对我国来说，接近百分之八十的电力都是通过火力发电产生的。但是火力发电仍然有它的好处，相比于化石燃料，如煤炭的运输，电能的传送更加方便。

2.2 水力发电与环境保护

水力发电是再生能源，对环境冲击较小。

另外水力发电还可以控制洪水泛滥、提供灌溉用水、改善河流航运，有关工程同时改善该地区的交通、电力供供应和经济，特别可以发展旅游业及水产养殖。

水电同风电一样，应该算是最清洁的能源了，他们都有一个共同特征：不会像火力发电那样产生大量污染，也不会像核电站那样，产生核废料。但是他们必须受制于地理条件。水电厂的选址必须选择在有河流且落差比较大的地方。

水力发电对环境的影响主要体现在：

水文方面：下游水位降低，来自上游的泥沙减少等。水库建成后，由于蒸发量大，气候凉爽且较稳定，降雨量减少。

生物方面：水库建成后，可能会造成大量的野生动植物被淹没死亡甚至全部灭绝。对水生动物而言，由于上游生态环境的改变，会使鱼类受到影响,导致灭绝或种群数量减少。同时，由于上游水域面积的扩大，使某些生物(如钉螺)的栖息地点增加，为一些地区性疾病(如血吸虫病)的蔓延创造了条件。

物理化学性质方面：

流入和流出水库的水在颜色和气味等物理化学性质方面发生改变，而且水库中各层水的密度、温度、甚至熔解氧等有所不同。深层水的水温低，而且沉积库底的有机物不能充分氧化而处于厌氧分解，水体的二氧化碳含量明显增加。

社会经济方面：修建水库可以防洪、发电，也可以改善水的供应和管理，增加农田灌溉，但同时亦有不利之处。如受淹地区城市搬迁、农村移民安置会对社会结构、地区经济发展等产生影响。如果整体、全局计划不周，社会生产和人民生活安排不当还会引起一系列的社会问题。另外，自然景观和文物古迹的淹没与破坏，更是文化和经济上的一大损失。

三峡大坝就是一个很典型的例子，三峡大坝的修建对长江流域大面积的土地的生态环境产生了显著的影响，对生态系统的不利影响也是相当显著的，改变了气候，也造成了大量土地的盐碱化。但是发展水电也有巨大的环境效益，三峡水电站一年节省了5000万吨原煤，少排放大量二氧化碳，100-200万吨二氧化硫，1万吨一氧化碳，大量废渣，烟尘。

总之，发展水电要做长远规划，并进行综合考虑。

2.3 新能源发电与环境保护

新能源发电，在目前电力系统来说主要是指核能发电，风能发电以及太阳能发电（光伏发电）。

2.3.1 核能发电与环境保护

核能发电是利用原子当中所蕴含的巨大能量来实现发电的。主要是利用重核裂变的方式。核能发电有它的优点也有它的缺点，但是作为新能源，它在对环境的影响远远小于火电

和水电，所以我国也在积极发展核电。位于浙江的秦山核电站是我国自行设计和运营的第一座核电站。

在优点方面，它的能量巨大。它以少量的核子燃料即可产生大量的能量。低浓缩铀1

吨具有相当于约5万吨的重油之能量。而且它污染低，核能发电不会排放巨量的污染物质到大气中，不会造成空气污染。尤其是同火电站相比，核能发电不会产生地球温室效应的罪魁祸首--二氧化碳。核电站设置了层层屏障，基本上不排放污染环境的物质，就是放射性污染也比烧煤电站少得多。

但是核废料需要经过严谨的处理。使用过的核燃料，虽然所占体积不大，但因具有放射性，因此必须慎重处理。一旦处理不当，就很可能对环境和生命产生致命的影响。核废料的放射性不能用一般的物理、化学和生物方法消除，只能将其掩埋，依靠自己自然的衰变来消除。

核能发电被认为存在风险。核裂变必须由人通过一定装置进行控制。一旦失去控制，裂变能不仅不能用于发电，还会酿成灾害。全球已经发生了数起核泄露事故，对生态及民众造成了巨大伤害。有些环保人士就认为，和其他可再生能源相比，核能并不是一种安全的能源。

日本福岛核电站就是一个很好的例子，在地震后，由于核电站泄漏所造成的放射性污染程度远远高于了火电站，并对人们的生命健康构成了直接威胁。

但是随着科学技术的发展，我相信，在核电安全方面，国家会越做越好，国家有能力保障核电站的安全，所以我支持发展核电。

2.3.2 风力发电和太阳能发电

风能发电和太阳能发电是十分清洁的能源，基本上对环境没有什么影响，所以没有什么好讲的。

但是风能发电具有不稳定性，并入电网后严重降低了电力系统的安全性，所以风能发电并未得到很好推行。

太阳能发电又称光伏发电，局限于它的高成本，所以，也没能很好的推行。光伏发电目前大多用于本地负载，并没有并于电网。

3，我国电力系统的结构及其优化

下面这张表格是我国的电力系统能源结构图，从图中我们可以看到目前煤电邮电和气电

占据我国发电量的近八成。

我国拥有丰富的水利资源，长江流域，黄河流域以及珠江流域都富含丰富的水利发电势能。所以在今后的岁月，我国仍然要发展水电，毕竟水电是清洁的能源

另外，我国也专注发展核能发电与风力发电，正在集结科技力量钻研核能发电控制技术与风力发电并网技术。这两项技术分别是它们发展的瓶颈技术。相信在以后，清洁能源所在我国发电系统中的比例会逐步增加。电力系统也会得到逐步的优化。

总结

我国的电力系统起步比较晚，在20世纪后期，过分注重经济发展而忽略了对环境的保护，现在我国的电力系统已经意识到了这一点，正在改善发电与环境保护不和谐的一面。

在科学技术方面，我们国家与发达国家的差距还是相当大的，我国也在积极引进技术来改善电力系统，以使我国的电力系统更加清洁环保。比如说从荷兰引进风力发电机组，从美国引进除尘和脱硫技术。

总之，我国的电力系统的发展和优化还有很长的一段路要走。需要我们大家的共同努力。

参考文献：

1，百度百科当中关于电力系统，火力发电，水力发电，核能发电的词条。

2，百度文库中《火力发电与环境保护》PPT课件。

3，《水电站设计》2008年第01期，水力发电与环境保护

练睿

2011-5-17