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今天我们一起学习下一下什么是电力系统，各种发电方式的优缺点。 由各种电压的电力线路，将发电厂、变电所和电力用户，连接起来的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体，统称为电力系统。 电力系统是由电源、电力网和电力用户组成。 电力系统的电源一般是发电厂，发电厂多数是建造在燃料或水力资源比较丰富的地方。而电力用户则是比较分散的，往往远离发电厂，这样就必须通过输电线路和变电站等中间环节，将发电厂发出的电能传输给用户。 由于电能目前还不能大量储存，即生产、输送、分配、使用的过程，实际上是在同一瞬间完成的。这个全过程中的每一个环节，构成一个紧密相连的整体。 发电厂按其所利用的能源不同，可分为火力发电厂、水力发电厂、核能发电厂、风力、潮汐、地热、太阳能等发电厂。 火力发电厂的燃料可以是煤炭、石油、天然气等，甚至可以是城市的垃圾焚烧。火力发电厂的优点是初投资比较少，建设周期比较短，并且靠近电力用户，但缺点就是能耗高、成本大，并且污染比较严重。 水力发电的基本原理是利用江河水利推动水轮机发电。它的优点是利用广泛可再生，某些大型的水电项目还具有防洪、灌溉、航运等综合效果。但水电站往往远离电负荷密集的地方，且可能造成一定程度的生态破坏。 图上是三峡水利发电站，三峡大坝32台发电机组首次全面投入使用的壮观景象。 核能发电则是利用原子核分裂时产生的能量把反应器中的水加热产生蒸汽，然后及蒸汽推动汽轮发电机产生电能。 核电发电的特点是核燃料体积小、运输量小、无灰渣，但缺点是一旦发生问题，很容易造成很大的事故。 比如说前苏联的切尔诺贝利核电站，那是历史上核泄漏最严重的核电站。直到今天，切尔诺贝利还是一个无人区，一片荒芜。 风力发电站是直接利用风力推动发电机来发电。其最大的特点就为标记风车，它的优点是干净、灵活、分散且可再生，适合偏远的地区。它的缺点则是地域性极强，只能在特定的地方发电。而且很不稳定，没有风也就没有电了。 潮汐发电与普通水力发电的原理差不多。通过修建水库，在涨潮的时候将海水储存在水库里，然后在退潮时放出海水，利用高低槽位之间的落差推动水轮机旋转，从而发电。 潮汐能是一种相对清洁、不污染环境、不影响生态平衡的可再生能源，相对稳定，很少受气候、水文等自然环境的影响。全年总发电量比较稳定，属于比较可靠的一种发电。 此外因为潮汐发电不需要淹没大量农田构成水库，所以也不存在人口迁徙，淹没农田等复杂问题。潮汐发电不需要筑高水坝，所以即使发生问题，水坝也不会受到破坏，对周围环境也不会造成很大的影响。尽管潮汐发电它的初投资比较大，但运行成本比较低，是一种比较经济的能源，每度电的成本只相当于火力发电的1/8。 但潮汐发电也会存在着很多问题，比如说发电机必须靠海，远离大海的内陆城市就无法采用潮汐发电，此外潮汐的汐差和水头在一日内经常变化，如特殊的调节措施则输出有一定的间歇性。潮汐电站建在港湾海口，通常水深坝长施工困难，故土建和机电投资比较大，造价也比较高。潮汐电站是低水头大流量的发电形式，故水轮机的体积大，耗钢量大，进出水建筑物结构复杂。 我们看看这个图上的是一个法国的朗斯电厂，总装机容量为24万千瓦，年发电量5亿多度，输入法国的国家电网。 现在发展最快的一种发电形式是太阳能发电。 太阳能发电一般有两种形式一种是利用半导体的光电效应发电，另一种是利用阳光聚焦到蒸汽锅炉，产生蒸汽推动汽轮机发电，这个被称为太阳能发电。 太阳能发电的优点非常多，比如说太阳能资源丰富可再生，而光伏发电所用的主要材料硅也比较丰富，目前单晶硅太阳能电池的转换率在15%左右，最高可达到23%。此外太阳能发电无需机械推动部件，没有噪声，稳定性好，维护保养比较简单，维护费用低。由于这些优点一些发达国家和太阳能资源丰富的地区，比如说以色列就把太阳能发电技术作为国家重点发展项目。 但太阳能发电也存在着不少缺点，比如说太阳能发电往往容量比较小，发电量不高，并且光伏系统的造价也比较高，系统大概在4万到5万元左右每千伏。太阳能发电很受季节的影响，此外昼夜、天气状况影响也比较大。当然人们现在也开始研究不受天气影响的太阳能发电。 我们来看看图上这个是西班牙南部独特的太阳能发电站，它能够无视阴天的影响，太阳光照射时储存的能量，甚至能让它在夜晚发电。 除了上述几种能源外，在地热资源丰富的地区，比如说冰岛就有37%的电能是依靠地热发电。 此外建筑物还常常利用柴油发电机组发电作为应急电源和备用电源。 在我国，绝大部分电能来自火力发电和水力发电。 |
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