能源——火电、核电、水电比较

孙意菲

(黑龙江省庆达水利水电工程有限公司，哈尔滨 150080)

能源
——火电、核电、水电比较

孙意菲

(黑龙江省庆达水利水电工程有限公司，哈尔滨 150080)

在当今世界，能源的发展、能源和环境，是全世界、全人类共同关心的问题，也是我国社会经济发展的重要问题。在众多的能源中，电能是支撑全社会发展的主要能源。而电能的主要来源，又分为:火电、水电与核电。文章对3种发电方式进行了比较，并提出一些见解。

火电;核电;水电;工作原理;优缺点

1 火电

1.1 基本情况

火电就是利用煤、石油、天然气等固体、液体燃料燃烧所产生的热能转换为动能以生产电能。我国的火电厂以燃煤为主，过去曾建过一批燃油电厂，经运行比较，政府早已明确是尽量压缩烧油电厂，新建电厂以煤为主。目前，整个电力装机中占比例最大的仍然是火电，占到78%，水电占到20%，其余的基本是核电，风能等。

1.2 工作原理

火力发电厂由三大主要设备——锅炉、汽轮机、发电机及相应辅助设备组成，它们通过管道或线路相连构成生产主系统，即燃烧系统、汽水系统和电气系统。其生产过程简介如下。

1.2.1 燃烧系统

燃烧系统包括锅炉的燃烧部分和输煤、除灰和烟气排放系统等。

煤由皮带输送到锅炉车间的煤斗，进入磨煤机磨成煤粉，然后与经过预热器预热的空气一起喷入炉内燃烧，将煤的化学能转换成热能，烟气经除尘器清除灰分后，由引风机抽出，经高大的烟囱排入大气。炉渣和除尘器下部的细灰由灰渣泵排至灰场。

1.2.2 汽水系统

汽水系统包括锅炉、汽轮机、凝汽器及给水泵等组成的汽水循环和水处理系统、冷却水系统等。

水在锅炉中加热后蒸发成蒸汽，经过热器进一步加热，成为具有规定压力和温度的过热蒸汽，然后经过管道送入汽轮机。

在汽轮机中，蒸汽不断膨胀，高速流动，冲击汽轮机的转子，以额定转速旋转，将热能转换成机械能，带动与汽轮机同轴的发电机发电。

在膨胀过程中，蒸汽的压力和温度不断降低。蒸汽做功后从汽轮机下部排出。排出的蒸汽称为乏汽，它排入凝汽器。在凝汽器中，汽轮机的乏汽被冷却水冷却，凝结成水。

凝汽器下部所凝结的水由凝结水泵升压后进入低压加热器和除氧器，提高水温并除去水中的氧(以防止腐蚀炉管等)，再由给水泵进一步升压，然后进入高压加热器，回到锅炉，完成水—蒸汽—水的循环。给水泵以后的凝结水称为给水。

汽水系统中的蒸汽和凝结水在循环过程中总有一些损失，因此，必须不断向给水系统补充经过化学处理的水。补给水进入除氧器，同凝结水一块由给水泵打入锅炉。

1.2.3 电气系统

电气系统包括发电机、励磁系统、厂用电系统和升压变电站等。

发电机的机端电压和电流随其容量不同而变化，其电压一般在10～20 kV，电流可达数千安至20 kA。因此，发电机发出的电，一般由主变压器升高电压后，经变电站高压电气设备和输电线送往电网。极少部分电，通过厂用变压器降低电压后，经厂用电配电装置和电缆供厂内风机、水泵等各种辅机设备和照明等用电。

1.3 优缺点

火电传统的优点是技术成熟，成本低廉。可随着社会经济的发展，火电的优势也在逐渐变弱。火电企业受制于煤电价格倒挂，导致现在的状况是每发1 kW·h电就亏损一度电，这也使我国常发生电荒。因此，甚至可以说，以往火电的优势，正逐步变成火电的劣势。

除了上面提到的两点，火电还有另外一个不容易被注意的优点，就是能够推动就业。据估计，一个火电人可以推动10～16人就业。在我国这样一个拥有13亿人口的国家，火电在推动就业方面的贡献是可观的。另一方面，火电的缺点主要体现在污染以及耗能这两方面。

2 核电

2.1 基本介绍

世界上一切物质都是由原子构成的，原子又是由原子核和它周围的电子构成的。轻原子核的融合和重原子核的分裂都能放出能量，分别称为核聚变能和核裂变能，简称核能。目前中国有6个投入运营的核电站，12个在建的核电站，25个筹建中的核电站。

2.2 工作原理

核电厂用的燃料是铀。用铀制成的核燃料在“反应堆”的设备内发生裂变而产生大量热能，再用处于高压力下的水把热能带出，在蒸汽发生器内产生蒸汽，蒸汽推动汽轮机带着发电机一起旋转，电就源源不断地产生出来，并通过电网送到四面八方。

2.3 优缺点

相比于火电，核能一个无法比拟的优势就是能够产出数量惊人的能量，并且产出这些能量的过程中几乎不需要投入一次能源。

在人类面临能源危机的时候，人们自然而然地将目光投向了核能。然而任何事物都不是十全十美的。核能也是一样。

核能最大的缺点就是核泄漏造成的核辐射。人类历史上的“核教训”可以说是十分深刻的，并也是让人震惊的。

2011年7月，日本大地震造成福岛核电站核燃料泄漏已使全球出现核恐慌，国际社会对于核电的认识也在发生改变。更著名的是发生在苏联的切尔诺贝利事故。但1986年4月26日，核电站的第4号核反应堆在进行半烘烤实验中突然发生失火，引起爆炸，据估算，核泄漏事故后产生的放射污染相当于日本广岛原子弹爆炸产生的放射污染的100倍。爆炸使机组被完全损坏，8 t多强辐射物质泄露，尘埃随风飘散，致使俄罗斯、白俄罗斯和乌克兰许多地区遭到核辐射的污染。

3 水电

3.1 基本介绍

水电本质就是将储藏在水中的能量转化为电能。

根据全国水力资源复查成果，全国水力资源理论蕴藏量为6.94亿kW，年理论电量6.08亿kW·h;技术可开发装机容量为5.42亿kW，技术可开发年发电量为2.47万亿kW·h;经济可开发装机容量为4.02亿kW，经济可开发年发电量为1.75万亿kW·h。全国水力资源总量，包括理论蕴藏量、技术可开发量和经济可开发量，均居世界首位。

3.2 工作原理

水电站驾驭水的能量，并利用简单的机械手段将这些能量转化为电能。水电站实际上是基于一种非常简单的概念——水流过大坝，转动水轮机，而水轮机则带动发电机发电。

水坝——大多数水电站依靠水坝拦水，形成一个巨大的水库。这样的水库经常被用作休闲游乐场所，比如我国的千岛湖。

进水口——打开水坝上的闸门，水会在重力作用下通过被称为隧洞的水道，它将水流引向水轮机。水流在流过水道时压力上升。

水轮机——水流冲击并转动水轮机的巨大叶片，而水轮机则通过传动轴与位于其上方的发电机相连。水电站中最常见的水轮机是混流式水轮机，它看起来像安上了弯曲叶片的大盘子。根据相关数据，水轮机可以重达172 t，它能以90转/min的速度转动。

发电机——水轮机叶片旋转时，发电机中的一系列磁铁也跟着一起旋转。巨大的磁铁旋转着通过铜线圈，移动电子从而产生交流电。

3.3 优缺点

由于水特殊的性质，水电拥有火电和核电所没有的一个特点:储能。当我们不需要用电的时候，可以将水储存在水库里，等到需要用的时候，再发电。

我国是一个水电资源丰富的国家，如果完全开发，产电量将是相当可观的。并且不同于核电和火电会造成的污染，产生水电本身是不会造成任何污染的。

可当我们关注水电的优点的时候，也更应该关注水电带来的影响和问题。

首先，水电是一个“看天吃饭”的能源。如果水资源丰富，我们便拥有足够的水资源;可假使上游来水不足，也得不到充分的降雨补充，那即是我们拥有再多的水电站也是发不出电的。这就是水能无法得到充分的保证。

可如果仅仅是这样还不会使水电造成如今的争议。现在，人们更多的是关注，修建水电站，所带来的其他问题:诸如造成库区淹没需要移民、诱发地震、影响航运等。

除此之外，假如水电站溃坝，那后果也是不堪设想的。

4 总结

实现能源可持续发展，是实现经济社会可持续发展的基础和关键。当前，世界能源形势发生巨大变化，能源安全愈来愈受到各国的高度关注，许多国家纷纷调整和完善自己的能源战略和能源政策。适应世界能源形势变化。

对于火电，因为它消耗了太多的能源，这不是一条可持续发展的道路。

对于核电，如果将来我们能够在核电的安全性上有了保障，我们何尝不能使用核电能源。可是，鉴于现在复杂的国际社会关系和形势，核能的存在，始终是一种隐患，一旦发生核泄漏，后果将不堪设想。

对于水电，也存在着让我们无法忽视的问题。如修建大坝之后，给环境造成了不可恢复的影响。这种影响范围之广，深度之深，是在我们修建大坝之间所没有想到等。

哲学告诉我们，任何事物都有两面性。所以，包括本文说的3种能源在内的所有能源，都是会带来相应的问题的。但我们坚信科学技术的发展，终究会使我们开发更多自己发展所能依靠的安全绿色丰富的能源，如风能、太阳能等。

TK79

B

1007－7596(2011)05－0210－02

2011－01－05

孙意菲(1980－)，女，黑龙江同江人，工程师。