1、新能源电力的发展摘要：对于新能源电力的研究，最需要考虑的就是成本和利用率。成本过大的发电方式没有开发的价值，而利用率过低的发电方式又无法大规模地推广。关键字：发展史 新能源发电 电气专业电力，作为一种能源形式，在当今社会，正发挥着无可替代的作用。人类对于电力的依赖，就像鱼对水的依赖一样。那么，电力又是如何从无到有发展起来的呢？电力的发展史人类最早发现的电现象是摩擦起电现象。公元前 600 年左右，古希腊正处于文化鼎盛的时期，贵族妇女外出时都喜欢穿柔软的丝绸衣服，带琥珀做的首饰。琥珀是一种树脂化石，把它对着光就呈显出黄色或红色的鲜艳色泽，是当 时较为贵重的装饰品。人们外出时，总把琥珀首饰擦拭得干
2、干净净。但是，不管擦得多干净，它很快就会吸上层灰尘。虽然许多人都注意到这个现象，但一时都无法解释它。有个叫 泰勒斯的希腊人，研究了这个神奇的现象。经过仔细的观察和思索，他注意到挂在颈项上 的琥珀首饰在人走动时不断晃动，频繁地摩擦身上的丝绸衣服，从而得到启发。经过多次实验，泰勒斯发现用丝绸摩擦过的琥珀确实具有吸引灰尘、绒毛、麦秆等轻小物体的能力 。于是，他把这种不可理解的力量叫做“电” 。 i 1660 年居里克建造了世界上第一台转动摩擦发电机，不过产生的是静电，难有实用。 1780 年意大利医生加法尼通过从动物组织对电流的反应开始研究化学作用而不是静电产生的电流。他宣称动物组织能产生电。虽然他
3、的理论被证明是错的，但他的实验却促进了对电学的研究。1799 年意大利物理学家伏特表明，加法尼的电流不是来源于动物，把任何潮湿物体放在两个不同金属之间都会产生电流。这一发现直接导致伏特在 1800年发明了世界上第一块电池。1821 年英国物理学家法拉第发明了世界上第一台电动机。虽然装置简陋，但它却是今天世界上使用的所有电动机的祖先。这是一项重大的突破。只是它的实际用途还非常有限，因为当时除了用简陋的电池以外别无其它方法发电。1831 年法拉第发现当磁铁穿过一个闭合线路时，线路内就会有电流产生，这个效应叫电磁感应。是法拉第的一项最伟大的贡献。并由此他发明了世界上第一台能产生连续电流的发电机。以后
4、的发电机都是根据同样的电磁感应原理制成的。从此人类进入了电器应用时代，各种实用电器开始纷纷涌现。1879 年爱迪生发明了世界上第一只实用的白炽灯泡。自爱迪生发明了电灯后，各地的发电厂才迅速发展起来。1882 年在纽约曼哈顿地区投运的珍珠街发电厂被称为世界最早的发电厂，它拥有 6 台 120 kW 的蒸汽机发电机组。自此，电力产业进入了高速发展的状态。各种电器层出不穷，发电厂越来越多，发电厂的功率也越来越大，电力在人类社会中的地位也越来越重要。能源短缺当今世界的发电方式主要为火力发电，也有少量的水力发电，核能发电和太阳能发电等。火力发电是利用煤、石油、天然气等固体、液体、气体燃料燃烧时产生的热能
5、，通过发电动力装置转换成电能的一种发电方式。而火力发电所消耗的石油，煤炭等能源物质是不可再生的，随着人类对能源的消耗越来越大，地球上的能源物质也越来越少。当今时代，人类社会面临的一个巨大危机就是能源危机。以中国为例，中国是一个物产丰富，资源充足的国家。中国的能源蕴藏量位居世界前列，同时也是世界第二大能源生产国与消费国。但是，由于中国人口基数太大，人均能源数量还是比较低的。1990 年,中国人均探明煤炭储量 147吨，为世界平均数的 41.4%；人均探明石油储量 2.9 吨，为世界平均数的 11%；人均探明天然气为世界平均数的 4%；探明可开发水能资源按人口平均也低于世界人均数。从人均能源消费看
6、，1994 年世界平均为 1433 千克油当量，发达国家为 5066 千克油当量，中国大约为 670 千克油当量。1997 年中国人均拥有电力装机容量 0.21 千瓦、人均用电量 900kWh，仅相当于世界平均水平的 1/3。由于中国人均资源量很低，在能源消耗日益增大的今天，中国人民面临着严重的能源危机。以石油为例，2011 年中国的石油剩余可采储量为 203.5 亿桶，石油储采比不到 10 年，而 2011 年石油消费量已上升到世界第二位，石油对外依存度高达56.5%。2012 年中国已经超越美国石油消费量，石油对外依存度也是世界第一。总的来说，中国的能源现状已不容乐观。中国是如此，整个世界
7、亦是如此。当今世界已探查的石油储存量 1.15 万亿桶，以目前的开采速度来计算，还可供世界石油生产 41 年。其他不可再生能源的情况也大同小异。总之，当今世界已面临巨大的能源危机，如果未来几十年找不到行之有效的办法来解决这个问题，人类社会的发展将面临瓶颈！新能源发电在不可再生能源日益紧缺的今天，人类社会找到的一个解决方法就是开发新型可再生能源。如太阳能，海洋能，风能，地热能，生物质能等。太阳能一般指太阳光的辐射能量。太阳能的主要利用形式有太阳能的光热转换、光电转换以及光化学转换三种主要方式。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能，化学能，水的势能等由太阳能导致或转化成的能量形式。利用太阳
8、能的方法主要有：太阳能电池，通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能；太阳能热水器，利用太阳光的热量加热水，并利用热水发电等。太阳能清洁环保，无任何污染，利用价值高，太阳能更没有能源短缺这一说法，其种种优点决定了其在能源更替中的不可取代的地位。海洋能指蕴藏于海水中的各种可再生能源，包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能、海水盐度差能等。这些能源都具有可再生性和不污染环境等优点，是一项亟待开发利用的具有战略意义的新能源。风能是太阳辐射下流动所形成的。风能与其他能源相比，具有明显的优势，它蕴藏量大，是水能的 10 倍，分布广泛，永不枯竭，对交通不便、远离主干电网的岛屿及边远地区尤为重要。目前风能
9、最常见的利用形式为风力发电。风力发电目前有两种思路，水平轴风机和垂直轴风机。水平轴风机目前应用广泛，为风力发电的主流机型。地球内部热源可来自重力分异、潮汐摩擦、化学反应和放射性元素衰变释放的能量等。放射性热能是地球主要热源。中国地热资源丰富，分布广泛，已有 5500 处地热点，地热田 45 个，地热资源总量约 320 万兆瓦。生物质能来源于生物质，也是太阳能以化学能形式贮存于生物中的一种能量形式，它直接或间接地来源于植物的光合作用。生物质能是贮存的太阳能，更是一种唯一可再生的碳源，可转化成常规的固态、液态或气态的燃料。地球上的生物质能资源较为丰富，而且是一种无害的能源。生物质能是利用有机物质作
10、为燃料，通过气体收集、气化、燃烧和消化作用等技术产生能源。这些新能源潜力巨大，也是一个解决能源危机的有效措施，但是这些能源利用形式现在发展得并不完善，人们利用的主要能源依然是不可再生能源。如何充分利用这些新能源是未来几十年亟待解决的问题。绿色电力与电气专业作为一个电气工程及其自动化专业的本科生，在我看来，我们专业的主要任务是最大限度地开发，利用电力。因此，对新能源电力方面的研究，也是我们专业的学生应该做的事。对于新能源电力的研究，最需要考虑的就是成本和利用率。成本过大的发电方式没有开发的价值，而利用率过低的发电方式又无法大规模地推广。以海洋渗透能为例，海洋渗透能是一种十分环保的绿色能源，它既不
11、产生垃圾，也没有二氧化碳的排放，更不依赖天气的状况，可以说是取之不尽，用之不竭。据挪威能源集团的负责人巴德米克尔森估计，利用海洋渗透能发电，全球范围内年度发电量可以达到 16000 亿度。但是海洋渗透能的利用成本和利用率太低，难以充分利用。还必须考虑各发电形式的限制条件，如潮汐能必须在海边才能利用得了；风能只有在地形开阔，风能充足的地方才有利用的价值；太阳能也只有在光照充足的地方才能利用。而解决了电力开发的问题之后，最重要的就是要最大限度地利用这些电力，尽量减少浪费的存在。而这正是我们电气专业学生的主要任务。因此，电气专业与新能源电力的关系是相互补充，息息相关的。i摘自 绿色照明知识读本 霍华德（美） 机械工业出版社
