电气工程论文

新能源发电对现代能源格局影响和未来走

向

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引言 (2)

1.1能源分类 (3)

1.2电能的利用以及产生方式 (3)

1.3电能利用的发展历程 (3)

2.1目前发电量最大的发电方式——火力发电 (4)

2.2最理想的能量之一—太阳能 (4)

2.3太阳能的使用与前景 (5)

○引○言

通过对走进电世界——电气工程与自动化（专业）概论的学习，我了解到电气工程与自动化是多学科交融的专业，是我国现代建设的核心学科，该技术应用领域广泛，是工业化的基础，其就业前景开阔，就业方向广泛，可以向嵌入式系统、C语言程序开发、单片机制作等等。通过对导论的初步了解本专业的基本情况，适当调整学习方法。

1.1能源分类

能源为人类提供各种形式能量的自然资源及其转化物，是国民经济发展和人民生活所必须的重要物质基础。一般来说按照国际能源组织对能源的分类，按照

其生产方式可以分为一次能源和二次能源，如水、石油、天然气、煤炭以及太阳能、地热能、海洋能、生物能等；一次能源在未被开发处于自然形态时，称作能源资源。世界各国的能源产量和消费类，一般均对一次能源而言。二次能源则是指直接或者间接由一次能源转化或者加工制造而产生的其他形式的能源，如电能、煤气、汽油、柴油、焦炭、酒精、氢能、洁净煤、激光和沼气等。一次能源除了在少数情况下以原始形态使用以外，更多的则是根据所需的目的进行加工，转换成便于使用的二次能源。

1.2电能的利用以及产生方式

由于电能易于转化成机械能、热能、光能、以及价格低廉、容易控制，还便于大规模生产、远距离传输和分配，又是信息的重要载体，所以由最初用于照明、电报、电话，迅速扩展进入到电镀、电动力以及人类生产活动和日常生活的方方面面。电能的产生的方式种类繁多，有火力、水力、核能、风力、太阳能等。就目前的生产力水平而言，以火力、水力和核能发电为主。目前我国则以火力发电为主，火力发电大约占全国发电总量的百分之八十。

1.3电能利用的发展历程

一百多年以来，电气工业发展的历史其实也是一部探索电能利用形式、最大限度和最经济地利用电能的发明创造史。

我们最早使用的是静电，利用储电装置收集静电，用的时候再放电。然后直流电在电磁理论的诞生之后展现在人类的舞台，并且一直发展并辉煌了很长时间。

回顾电力技术的发展历史，从1875年的第一座发电站到现在只有100来年的历史，从1832年第一台发电机问世至今也只有一个半世纪，在此期间电力技术和电力生产取得了众多的历史性重要成就：发电机组容量和电厂规模的增大，技术参考和自动化水平的提高，发电能源由单一变为多样化，输电电压等级不断提高，输电距离也不断延长，电网规模日益增大。

今后，随着现代科学技术的飞速发展，无论是发电、输电、配电还是电能的利用技术都会在继承中得到发展，在应用中日益趋于完善。

2.1目前发电量最大的发电方式——火力发

电

火力发电是指利用煤炭、石油、天然气等固体、液体、气体燃料燃烧时产生的热能，通过热能来加热水，使水变成高温产生高压水蒸气，然后再由水蒸气推动发电机继而发电的一种发电方式。在所有发电方式中，火力发电是历史最久的，也是最重要的一种。由于地球上化石燃料的短缺，人类正尽力开发核能发电、核聚变发电以及高效率的太阳能发电等，以求最终解决人类社会面临的能源问题。最早的火力发电是1875年在巴黎北火车站的火电厂实现的。随着发电机、汽轮机制造技术的完善，输变电技术的改进，特别是电力系统的出现以及社会电气化对电能的需求，20世纪30年代以后，火力发电进入大发展的时期。火力发电机组的容量由200兆瓦级提高到300~600兆瓦级（50年代中期），到1973年，最大的火电机组达1300兆瓦。大机组、大电厂使火力发电的热效率大为提高，每千瓦的建设投资和发电成本也不断降低。到80年代后期，世界最大火电厂是日本的鹿儿岛火电厂，容量为4400兆瓦。但机组过大又带来可靠性、可用率低，因而到90年代初，火力发电单机容量稳定在300~700兆瓦。目前，火力发电主要是指使用动力煤发电，其所占中国总装机容量约在70%以上。火力发电所使用的煤，占工业用煤的50%以上。来自“清洁高效燃煤发电技术协作网”2007年会的信息显示，目前我国发电供热用煤占全国煤炭生产总量的50%左右。大约全国90%的SO2排放由煤电产生，80%的CO2排放量由煤电排放。

2.2最理想的能量之一—太阳能

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。

所以，我们我们需要一种更加具有可持续性的、干净的新能源——太阳能利用太阳能发电有两大类型：一类是太阳光发电（亦称太阳能光发电），另一类是太阳热发电（亦称太阳能热发电）。太阳能光发电是将太阳能直接转变成电能的一种发电方式。它包括光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电四种形式，在光化学发电中有电化学光伏电池、光电解电池和光催化电池。太阳能热发电是先将太阳能转化为热能，再将热能转化成电能，它有两种转化方式。一种是将太阳热能直接转化成电能，如半导体或金属材料的温差发电，真空器件

中的热电子和热电离子发电，碱金属热电转换，以及磁流体发电等。另一种方式是将太阳热能通过热机（如汽轮机）带动发电机发电，与常规热力发电类似，只不过是其热能不是来自燃料，而是来自太阳能。照射在地球上的太阳能非常巨大，大约40分钟照射在地球上的太阳能，足以供全球人类一年能量的消费。可以说，太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源。而且太阳能发电绝对干净，不产生公害。所以太阳能发电被誉为是理想的能源。

从太阳能获得电力，需通过太阳电池进行光电变换来实现。它同以往其他电源发电原理完全不同，具有以下特点：①无枯竭危险；②绝对干净（无公害）；

③不受资源分布地域的限制；④可在用电处就近发电；⑤能源质量高；⑥使用者从感情上容易接受；⑦获取能源花费的时间短。不足之处是：①照射的能量分布密度小，即要占用巨大面积；②获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关。但总的说来，瑕不掩瑜，作为新能源，太阳能具有极大优点，因此受到世界各国的重视。

2.3太阳能的使用与前景

目前，太阳能电池主要有单晶硅、多晶硅、非晶态硅三种。单晶硅太阳电池变换效率最高，已达20%以上，但价格也最贵。非晶态硅太阳电池变换效率最低，但价格最便宜，今后最有希望用于一般发电的将是这种电池。一旦它的大面积组件光电变换效率达到10%，每瓦发电设备价格降到1－2美元时，便足以同现在的发电方式竞争。估计本世纪末便可达到这一水平。

当然，特殊用途和实验室中用的太阳电池效率要高得多，如美国波音公司开发的由砷化镓半导体同锑化镓半导体重叠而成的太阳电池，光电变换效率可达36%，快赶上了燃煤发电的效率。但由于它太贵，目前只能限于在卫星上使用。

太阳能发电有更加激动人心的计划。一是日本提出的创世纪计划。准备利用地面上沙漠和海洋面积进行发电，并通过超导电缆将全球太阳能发电站联成统一电网以便向全球供电。据测算，到2050年、2100年，即使全用太阳能发电供给全球能源，占地也不过为65.11万平方公里、186.79万平方公里、829.19万平方公里。829.19万平方公里才占全部海洋面积 2.3%或全部沙漠的51.4%，甚至才是撒哈拉沙漠的91.5%。因此这一方案是有可能实现的。

另一是天上发电方案。早在1980年美国宇航局和能源部就提出在空间建设