福建省漳州市第三中学 福建 漳州 363000
摘要：发电环节作为电力系统的中心环节，一直受到广泛的关注，传统发电方式，例如火力发电，水力发电等依旧作为发电量的主要来源，随着技术和科技的发展，新能源发电方式日益崛起并逐步取代传统发电方式，如风力发电，太阳能发电，潮汐能发电，核能发电等。随着社会发展和环保的重视程度的提高，新能源发电势必将成为研究重点和发电技术发展的新方向。
关键词：电力系统，发电方式，新能源发电，环保，新未来
1.电力系统概况
电能开发与应用以及电力系统的出现是近代史上的第二次工业革命主要内容之一，随着科技的发展，到了20世纪，电力的应用越来越深入地渗透到人类日常生活的方方面面，如今的电力系统的发展程度和技术水平已成为衡量各国经济发展水平的标志之一。电力系统（powersystem）是对电力进行生产，分配和消费的系统，其构成是由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的。按照常规定义，电力系统的主体结构包括电源（水电站、火电厂、核电站等发电厂），变电所（升压变电所、负荷中心变电所等），输电、配电线路和用户端等[1]。
现代的电力系统是一个巨大、严密的整体。这个整体的每个环节都影响并制约着整体的发展，由于电源的作用是为电力系统中提供充足的电能，在电力系统中起举足轻重的作用，因此发电环节是处于电力系统的中心地位，各类发电厂将其它形式的能，如水能、石化燃料(煤、油、天然气)的热能、核能等等的原始能源转换为电能，为整个电力系统提供充足的电能，决定整个电力系统的规模，影响并制约着其它环节的发展。其中早期的电力系统主要的发电方式为火力发电，而到了20世纪80年代，随着科技的发展，人们已经探寻到更多的发电方式，而主要的发电能源（化石燃料）因人们的滥用而日益枯竭，同时环境污染的加剧，及人类对能源的需求增加，人们不得不开始寻找新型绿色的能源来替代短缺的不可再生能源，来提供充足的电能。到了近现代，随着科技的发展及人类对保护环境意识的提高，新能源发电方式，如风能发电，核能发电，也得到了广泛的关注与重视，并已成熟应用于各大发电厂。
2.主要的发电方式
2.1火力发电
火力发电利用可燃物（大多为不可再生能源）在燃烧时产生的热能，通过发电动力装置转换成电能的一种发电方式，是现阶段最普及的，也是技术最成熟的发电方式，也是中国的主要电力来源之一，它为数以万计的中国用户提供了大量的电能，从2009到2016年，火力发电的占比在全国总发电量中占超过70%且有逐年下降的趋势。因为中国是一个“多煤，缺油，少气”的国家，所以其主要的发电原料是煤，煤电在全球的发电量中占比达40%，在中国占比则高达65%。而煤的优点与缺点都十分突出，优点是易开采，使用方式简单，热值大等，这也是火力发电应用广泛的原因，而它的缺点也十分突出，由于煤炭直接燃烧排放的二氧化硫等酸性气体对环境的污染较大，引起烟气污染，及温室气体的排放，加剧了温室效应，同时不完全燃烧煤，也会引起粉尘污染，除此以外，煤的利用率不高，而进行发电的汽轮机通常选用水作为冷却介质，一座1000MW火力发电厂每日的耗水量约为十万吨。全国每年消耗5000万吨标准煤，资源消耗明显。再者，煤属于不可再生资源，因此中国开发新能源及技术创新是十分必要的。
2.2水力发电
水力发电利用的水能主要是蕴藏于水体中的位能。中国的水能蕴量居世界首位，但中国对水能开发利用率不高，仍处于发展阶段。水力发电是属于一种环保型资源，对环境冲击较小，是未来清洁能源的主要开发方向之一。水力发电站除可提供廉价电力外，还有以下优点：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，特别可以发展旅游业及水产养殖。其中典型的例子是美国田纳西河的综合发展计划，它成功地带动田纳西河整体的经济发展。而水力发电的缺点是，前期投资太大，建设周期长，对生态环境有一定破坏，并且最主要的是受到季节性的水位变化影响较大，无法长期稳定地供电，这对于城市持续性的用电需求来说，不是理想的发电类型，所以需要其它发电方式来配合，形成稳定的供电系统。因此中国在建设水力发电站时需要做好充足的规划，不以单个水电站的效益为目的，而是要着眼于整条河流，这样才能使水力发电站的效益达到最优。
2.3风力发电
风力的应用在古代主要是风车抽水等，而到了近现代，随着科技的发展，风力发电逐渐走进了人们的视野。风能作为一种清洁可再生资源。风能在全球蕴量巨大，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍，所以风力发电是一种理想型的发电方式，它的发电过程洁净，无污染，但是仍有存在装机容量太小，受地域限制且发电功率不稳定，不可控，目前成本较高的缺点。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆自2007年来，全球风力发电产业成为全球增长速度最快的产业之一，且在往后较长的时间里都保持着高达30%的增长。而在中国，风力发电是一种新式的发电方式。中国仅仅用了5年时间就达到了欧美发达国家15年才到达的风力发电发展的水平。中国风力发电的发展速度可见一斑。鉴于我国的大部分地区的风力资源较为丰富，其中的绝大多数地区的平均风速都在每秒3米以上，特别是东北平原、西北戈壁、西南高原和沿海岛屿等地区，平均风速更大，所以在这些地区，发展风力发电是很有前途的。因此中国有必要加强科技研发，来更大程度的利用风能，改善能源结构，提高经济效率等。
2.4核能发电
1954年，前苏联奥布宁斯克核电站正式开始并网发电，人类历史开启了和平利用核能发电的时代，一举揭开了核能用于发电的序幕。经过了60多年的磕磕碰碰，核电的发展经历了20世纪60年代的起步阶段，20 世纪70~80年代的快速发展阶段，20世纪80年代末一直到本世纪初的缓慢发展阶段，以及21世纪以来的复苏阶段，这四个主要阶段，2016年全球核能发电量占比约为12%。核能发电，许多人以为这是一种十分深奥的发电方式，其实它与火力发电相差无几，它以核反应堆所产生的巨大能量来代替火力发电的燃烧煤炭的环节，以核裂变能代替矿物燃料的化学能。核反应所放出的热量较燃烧化石燃料所放出的能量要高很多，相差约百万倍，而所需要的燃料体积与火力电厂相比少很多，所以核能很快就成为一种新兴的发电方式。核能发电的优点是容量大，技术含量高，燃料运输方便，发电成本较稳定。但是由于核能的控制复杂，其中的链式反应必须要由人通过一定装置进行控制，否则失去控制的裂变能不仅不能用于发电，还会酿成灾害，核电站投资成本较大，会产生具有放射性的废料，对社会危害较大，所以对于核电站的建设要十分慎重。(如切尔诺贝利核电站和福岛核电站等等) 这便是主要缺点之一。日本福岛核事故后，国际社会、中国政府部门和社会公众对核电站的安全性提出了更高的要求和期望。在保证安全的情况下，核能发电是一种十分理想的发电方式，值得人们大力发展。
2.5光伏发电
光伏发电是一种利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的新型技术。其主要部件是由电子元件构成。光伏发电与常用的火力发电相比，它的优点十分明显，例如不受资源分布地域的限制，可以在各种地形复杂的地区建造，且具有良好的清洁性、较高的安全性、更高的使用寿命，以及资源的充足和潜在的经济效益等优点[3]。纵使优点，但其缺点也十分明显那么，为何光伏发电没有得到大规模的应用呢？光伏发电中的主要部件，太阳能电池板，在生产的过程中存在着高污染，高耗能的负面问题，就目前的科技水平而言，生产一块1m×1.5m太阳能电池板，需要伴随着40多公斤煤炭的燃烧，所以大规模的使用光伏发电将会带来严重的坏境问题。现如今，在中国，光伏发电已应用到了我国的西北部和南部地区，截至2016 年全球光伏新增光伏装机 70GW， 比 2015年增长大约 30%。 2016 年的全球新增装机可发电 900 亿千瓦时，可满足 2,500万户居民（年均耗电 3,500 千瓦时）的需求[4]。无论是通过哪种方式，大规模应用如果能够将转化率提升到30%，成本在每千瓦五千元以下(和水电相平)，那么人类将在核聚变发电研究成功之前得到最为广泛、最清洁、最廉价的几乎无限的可靠新能源。
3.中国的发电状况与前景
随着社会经济的发展，近几年来，中国的煤炭与石油的消耗量都居于世界前列，这些传统的发电方式对坏境的破坏，已经对社会构成了威胁，因此，对传统发电方式的改进迫在眉睫。经数字显示，2016年全部类型发电方式中，中国的能源消费总量连续多年都位居世界前列，但是中国每年一次性能源的消费比重均在90%以上，而风能，太阳能，生物质能等新能源的利用率仍然很低。就当前数据来看，火力发电是当今社会的主要电力来源，但是中国的一次能源储量远远低于世界的平均水平，大约只有世界总储量的10%，使得中国鼓励发展清洁能源，限制火力发电，而这势必将促进清洁能源的技术水平得到进一步的发展。在“十二五”期间，中国把新能源产业列入了国家重点支持的七大领域之一，不但国家政策支持，各地方也专门制定了很多鼓励新能源产业发展的优惠政策。中国相关规划提出到2020年非化石能源占一次能源消费比重达到15%左右，单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%—50%，中国新能源发电装机2.9亿千瓦，约占总装机的17%。其中，核电装机将达到7000万千瓦，风电装机接近1.5亿千瓦，太阳能发电装机将达到2000万千瓦，生物质能发电装机将达到3000万千瓦。
4.总结
现如今发电方式日益成熟却多种多样，随着社会的逐步发展，对于绿色清洁能源的利用 得到了全社会的重视，对于新能源发电更是人们日益关注的话题。新能源发电不仅可以节约资源，有效利用清洁能源，还能合理分配资源提供充足有效的能源供给。世界各国都加大投入发展新能源，有关新能源发电的各种科学技术都在发展中。中国也出台了诸多鼓励发展新能源的政策，由此看来，新能源发电势必会成为社会未来理想的发电方式。
参考文献
[1] 张文泉,黄辉,李彦斌. 新型发电资源与发电方式开发研究初探[J].能源工程,2000 (6) :4-6
[2] 苏宁，耿志成. 核电与其它发电方式的经济性比较[J].中国能源,1997(9):10-13
[3] 黄湘. 太阳能热发电方式的经济性分析[J].高科技与产业化, 2008 , 4 (11) :45-47
[4] 高峰. 最新的太阳能发电方式[J].农业工程技术(新能源产业) , 2011 , 19 (3) :49-49
论文作者:蔡泽荣
论文发表刊物:《科技新时代》2018年8期
论文发表时间:2018/10/23
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