能源——火電、核電、水電比較

孫意菲

(黑龍江省慶達水利水電工程有限公司，哈爾濱 150080)

能源
——火電、核電、水電比較

孫意菲

(黑龍江省慶達水利水電工程有限公司，哈爾濱 150080)

在當今世界，能源的發展、能源和環境，是全世界、全人類共同關心的問題，也是我國社會經濟發展的重要問題。在眾多的能源中，電能是支撐全社會發展的主要能源。而電能的主要來源，又分為:火電、水電與核電。文章對3種發電方式進行了比較，并提出一些見解。

火電;核電;水電;工作原理;優缺點

1 火電

1.1 基本情況

火電就是利用煤、石油、天然氣等固體、液體燃料燃燒所產生的熱能轉換為動能以生產電能。我國的火電廠以燃煤為主，過去曾建過一批燃油電廠，經運行比較，政府早已明確是盡量壓縮燒油電廠，新建電廠以煤為主。目前，整個電力裝機中占比例最大的仍然是火電，占到78%，水電占到20%，其余的基本是核電，風能等。

1.2 工作原理

火力發電廠由三大主要設備——鍋爐、汽輪機、發電機及相應輔助設備組成，它們通過管道或線路相連構成生產主系統，即燃燒系統、汽水系統和電氣系統。其生產過程簡介如下。

1.2.1 燃燒系統

燃燒系統包括鍋爐的燃燒部分和輸煤、除灰和煙氣排放系統等。

煤由皮帶輸送到鍋爐車間的煤斗，進入磨煤機磨成煤粉，然后與經過預熱器預熱的空氣一起噴入爐內燃燒，將煤的化學能轉換成熱能，煙氣經除塵器清除灰分后，由引風機抽出，經高大的煙囪排入大氣。爐渣和除塵器下部的細灰由灰渣泵排至灰場。

1.2.2 汽水系統

汽水系統包括鍋爐、汽輪機、凝汽器及給水泵等組成的汽水循環和水處理系統、冷卻水系統等。

水在鍋爐中加熱后蒸發成蒸汽，經過熱器進一步加熱，成為具有規定壓力和溫度的過熱蒸汽，然后經過管道送入汽輪機。

在汽輪機中，蒸汽不斷膨脹，高速流動，沖擊汽輪機的轉子，以額定轉速旋轉，將熱能轉換成機械能，帶動與汽輪機同軸的發電機發電。

在膨脹過程中，蒸汽的壓力和溫度不斷降低。蒸汽做功后從汽輪機下部排出。排出的蒸汽稱為乏汽，它排入凝汽器。在凝汽器中，汽輪機的乏汽被冷卻水冷卻，凝結成水。

凝汽器下部所凝結的水由凝結水泵升壓后進入低壓加熱器和除氧器，提高水溫并除去水中的氧(以防止腐蝕爐管等)，再由給水泵進一步升壓，然后進入高壓加熱器，回到鍋爐，完成水—蒸汽—水的循環。給水泵以后的凝結水稱為給水。

汽水系統中的蒸汽和凝結水在循環過程中總有一些損失，因此，必須不斷向給水系統補充經過化學處理的水。補給水進入除氧器，同凝結水一塊由給水泵打入鍋爐。

1.2.3 電氣系統

電氣系統包括發電機、勵磁系統、廠用電系統和升壓變電站等。

發電機的機端電壓和電流隨其容量不同而變化，其電壓一般在10～20 kV，電流可達數千安至20 kA。因此，發電機發出的電，一般由主變壓器升高電壓后，經變電站高壓電氣設備和輸電線送往電網。極少部分電，通過廠用變壓器降低電壓后，經廠用電配電裝置和電纜供廠內風機、水泵等各種輔機設備和照明等用電。

1.3 優缺點

火電傳統的優點是技術成熟，成本低廉。可隨著社會經濟的發展，火電的優勢也在逐漸變弱。火電企業受制于煤電價格倒掛，導致現在的狀況是每發1 kW·h電就虧損一度電，這也使我國常發生電荒。因此，甚至可以說，以往火電的優勢，正逐步變成火電的劣勢。

除了上面提到的兩點，火電還有另外一個不容易被注意的優點，就是能夠推動就業。據估計，一個火電人可以推動10～16人就業。在我國這樣一個擁有13億人口的國家，火電在推動就業方面的貢獻是可觀的。另一方面，火電的缺點主要體現在污染以及耗能這兩方面。

2 核電

2.1 基本介紹

世界上一切物質都是由原子構成的，原子又是由原子核和它周圍的電子構成的。輕原子核的融合和重原子核的分裂都能放出能量，分別稱為核聚變能和核裂變能，簡稱核能。目前中國有6個投入運營的核電站，12個在建的核電站，25個籌建中的核電站。

2.2 工作原理

核電廠用的燃料是鈾。用鈾制成的核燃料在“反應堆”的設備內發生裂變而產生大量熱能，再用處于高壓力下的水把熱能帶出，在蒸汽發生器內產生蒸汽，蒸汽推動汽輪機帶著發電機一起旋轉，電就源源不斷地產生出來，并通過電網送到四面八方。

2.3 優缺點

相比于火電，核能一個無法比擬的優勢就是能夠產出數量驚人的能量，并且產出這些能量的過程中幾乎不需要投入一次能源。

在人類面臨能源危機的時候，人們自然而然地將目光投向了核能。然而任何事物都不是十全十美的。核能也是一樣。

核能最大的缺點就是核泄漏造成的核輻射。人類歷史上的“核教訓”可以說是十分深刻的，并也是讓人震驚的。

2011年7月，日本大地震造成福島核電站核燃料泄漏已使全球出現核恐慌，國際社會對于核電的認識也在發生改變。更著名的是發生在蘇聯的切爾諾貝利事故。但1986年4月26日，核電站的第4號核反應堆在進行半烘烤實驗中突然發生失火，引起爆炸，據估算，核泄漏事故后產生的放射污染相當于日本廣島原子彈爆炸產生的放射污染的100倍。爆炸使機組被完全損壞，8 t多強輻射物質泄露，塵埃隨風飄散，致使俄羅斯、白俄羅斯和烏克蘭許多地區遭到核輻射的污染。

3 水電

3.1 基本介紹

水電本質就是將儲藏在水中的能量轉化為電能。

根據全國水力資源復查成果，全國水力資源理論蘊藏量為6.94億kW，年理論電量6.08億kW·h;技術可開發裝機容量為5.42億kW，技術可開發年發電量為2.47萬億kW·h;經濟可開發裝機容量為4.02億kW，經濟可開發年發電量為1.75萬億kW·h。全國水力資源總量，包括理論蘊藏量、技術可開發量和經濟可開發量，均居世界首位。

3.2 工作原理

水電站駕馭水的能量，并利用簡單的機械手段將這些能量轉化為電能。水電站實際上是基于一種非常簡單的概念——水流過大壩，轉動水輪機，而水輪機則帶動發電機發電。

水壩——大多數水電站依靠水壩攔水，形成一個巨大的水庫。這樣的水庫經常被用作休閑游樂場所，比如我國的千島湖。

進水口——打開水壩上的閘門，水會在重力作用下通過被稱為隧洞的水道，它將水流引向水輪機。水流在流過水道時壓力上升。

水輪機——水流沖擊并轉動水輪機的巨大葉片，而水輪機則通過傳動軸與位于其上方的發電機相連。水電站中最常見的水輪機是混流式水輪機，它看起來像安上了彎曲葉片的大盤子。根據相關數據，水輪機可以重達172 t，它能以90轉/min的速度轉動。

發電機——水輪機葉片旋轉時，發電機中的一系列磁鐵也跟著一起旋轉。巨大的磁鐵旋轉著通過銅線圈，移動電子從而產生交流電。

3.3 優缺點

由于水特殊的性質，水電擁有火電和核電所沒有的一個特點:儲能。當我們不需要用電的時候，可以將水儲存在水庫里，等到需要用的時候，再發電。

我國是一個水電資源豐富的國家，如果完全開發，產電量將是相當可觀的。并且不同于核電和火電會造成的污染，產生水電本身是不會造成任何污染的。

可當我們關注水電的優點的時候，也更應該關注水電帶來的影響和問題。

首先，水電是一個“看天吃飯”的能源。如果水資源豐富，我們便擁有足夠的水資源;可假使上游來水不足，也得不到充分的降雨補充，那即是我們擁有再多的水電站也是發不出電的。這就是水能無法得到充分的保證。

可如果僅僅是這樣還不會使水電造成如今的爭議。現在，人們更多的是關注，修建水電站，所帶來的其他問題:諸如造成庫區淹沒需要移民、誘發地震、影響航運等。

除此之外，假如水電站潰壩，那后果也是不堪設想的。

4 總結

實現能源可持續發展，是實現經濟社會可持續發展的基礎和關鍵。當前，世界能源形勢發生巨大變化，能源安全愈來愈受到各國的高度關注，許多國家紛紛調整和完善自己的能源戰略和能源政策。適應世界能源形勢變化。

對于火電，因為它消耗了太多的能源，這不是一條可持續發展的道路。

對于核電，如果將來我們能夠在核電的安全性上有了保障，我們何嘗不能使用核電能源。可是，鑒于現在復雜的國際社會關系和形勢，核能的存在，始終是一種隱患，一旦發生核泄漏，后果將不堪設想。

對于水電，也存在著讓我們無法忽視的問題。如修建大壩之后，給環境造成了不可恢復的影響。這種影響范圍之廣，深度之深，是在我們修建大壩之間所沒有想到等。

哲學告訴我們，任何事物都有兩面性。所以，包括本文說的3種能源在內的所有能源，都是會帶來相應的問題的。但我們堅信科學技術的發展，終究會使我們開發更多自己發展所能依靠的安全綠色豐富的能源，如風能、太陽能等。

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2011－01－05

孫意菲(1980－)，女，黑龍江同江人，工程師。