书城教材教辅青少年科普知识阅读手册——能源科学知识
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第3章

磁流体发电有许多优点,由于其发电机中没有机械转动部件,单机容量大,功率密度高,而且设备简单,便于移动,因此它具有广泛的应用前景,特别是可作为某些特殊用途的电源(如风洞电源、大功率激光电源以及地震预测和某些实验所需的电源等)作为民用电站,磁流体发电能提高电站的总热效率,能节省大量的燃料、减少环境污染。因而,磁流体发电如果得到普遍应用,对电力工业将是一项重大的革新。

储采比

储采比又称回采率或回采比,是指年末剩余储量除以当年产量得出剩余储量按当前生产水平尚可开采的年数。例如,2003年世界石油、天然气和煤炭的储产比分别为41.0、67.1和192.0。换个说法,是指上年底油田的剩余可采储量与上年底油田的采出量之比。目前柴达木盆地各油田的平均储采比为13左右。

由于地质条件和现有技术经济条件等原因,矿产资源的工业储量同实际可能采出的数量间有一定差距,即是采出量与工业储量之比。公式为:K=((Q-Q0)/Q)100%,式中K为储采比或回采率,Q为工业储量,Q0为损失量。储采比的大小,不仅反映矿产资源的利用程度,也直接影响矿石开采年限与基建折旧费用大小。储采比越大,资源利用越充分,在同样的开采规模下,矿山服务年限延长,基建投资折旧费用相应减少。

影响储采比的主要因素有:

(1)矿产资源赋存条件。如矿产埋藏深度,矿体产状(矿层厚度、倾斜度、夹石剔除厚度),矿体围岩性质及区域地质构造等;

(2)开采利用方式。如井下或露天开采;

(3)采矿技术装备。包括开采、装运与选矿设备等。20世纪80年代初,中国金属矿山回采率为70%~80%,损失率约20%~30%。

城市固体废物

城市固体废物主要是由城镇居民生活垃圾,商业、服务业垃圾和少量建筑业垃圾等固体废物构成。其组成成分比较复杂,受当地居民的平均生活水平、能源消费结构、城镇建设、自然条件、传统习惯以及季节变化等因素影响。

传统能源

传统能源亦称常规能源。指在现阶段科学技术水平条件下,人们已经广泛使用、技术上比较成熟的能源,如煤炭、石油、天然气、水能、木材等。随着科学技术的发展,非常规能源不断转化为常规能源。在同一历史时期,因各国科学技术水平的差别,常规能源与非常规能源的范围也可能不同。如工业发达国家已把核裂变能列入常规能源,而在中国尚属非常规能源。传统能源中的煤炭、石油和天然气都是由远古的生物化石演变而成,故统称为化石燃料。煤炭是世界上储量最丰富的矿物资源(实测储量为2.1万亿吨,可采储量9380亿吨),其次为石油(1987年探明储量为955.4亿吨)和天然气(1987年探明储量为102.6万亿立米)。

统计的几种能源中如煤炭、石油、天然气、核能等都属一次性非再生的常规能源。而水电则属于再生能源,如葛洲坝水电站和三峡水电站,只要长江水不干涸,发电就不会停止。煤和石油天然气则不然,它们在地壳中是经千百万年形成的(按现在的采用速率,石油可用几十年,煤炭可用几百年),这些能源短期内不可能再生,因而人们对此有危机感是很自然的。

错峰用电

错峰用电是指根据电网负荷特性,通过行政、技术、经济等手段将电网用电高峰时段的部分负荷转移到用电低谷时段,从而减少电网的峰谷负荷差,按照“以发定供、以供定用”的原则,最大限度提高发、供电设备的利用率,优化资源配置,提高电网安全性和经济性。

错峰用电也就是指错开用电高峰期用电。许多大城市或者工业城市因用电紧张供电不足,在用电高峰期供电部门为了保证一些如职能部门、医院、学校等的正常用电,对企业、区域用电户进行用电时间的调整,错开分配,对某些企业、工厂在一定的时间内停止供电。如:某工厂周一、周三停电,调整到周日用电、夜间用电等。

抽水蓄能发电站

抽水蓄能电站是具有调峰、填谷、调频、调相和事故备用等多种作用的特殊电源,有运行灵活和反应快捷的特点,对确保电力系统安全、稳定和经济运行具有重要作用。该电站的电机组实质就是既可以作水泵又可以用来发电的水轮发电机组。当电网用电量处于低谷值时,把多余的电能用来抽水,即把下游调节池中的水重新提到上游位置,以备再度发电充分利用水资源。这个过程是电能转化成水的机械能,水的机械能再转化成电能的过程。

抽水蓄能发电机组一般建在水库的大坝上,坝内、坝外有两个水位差较大的蓄水库。随着经济的发展和人民生活水平的提高,电力系统运行的可行性和安全性要求将不断提高。由于社会生产和生活规律决定了用电量在一天24小时内是不均衡的,电力系统要用调峰手段来解决这种电力盈缺现象,因此,为满足电网安全、稳定和经济运行的需要,建设适当比例的抽水蓄能电站是必要的。

采煤综合机械化

从20世纪60年代开始,在一些发达国家采煤工作面落煤、运煤和支护等主要工序逐步实现机械化。采煤综合机械化使矿井面貌发生深刻的变化,工作面单产大大提高,矿井生产高度集中,井型不断扩大,促使开拓布置、采煤方法、通风安全和劳动组织等方面发生全面的改革。采区巷道掘进日益广泛地使用掘进机,以适应工作面的快速推进。1952年,大功率滚筒采煤机问世经多次改进,到90年代已出现第四代直流电牵引双摇臂滚筒采煤机。德国的EDN系列滚筒采煤机大修周期平均为50万吨煤,寿命在5年以上。重型可弯曲链板运输机也是综合采煤的重要设备之一。工作面运输机趋向重型单链运输机,与双链运输机比较,其溜槽寿命长50%以上,可通过150万~200万吨煤,断链事故减少90%,还可拐弯90°。1970年,德国研制出高性能掩护式支架后,自移支架的发展进入了一个新阶段。自移支架大多为掩护式,稳定性好,受力均匀,适用于顶板破碎和厚度变化大的煤层。在地质条件不适宜综采的煤层中,则都使用单体液压支柱,德、英、日等国已淘汰了摩擦式金属支柱。有些国家还趋向用短壁采煤法回采不规则或有断层的煤层以及残留的煤柱。

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电容电车

电车底部安装电容360个,无记忆充电,充放电次数100000,质量800千克,在车辆的使用寿命期内不需再更换电源,全部取消了馈触线网(每千米造价RMB¥14万)。停站间隙车顶充电集电弓自动升起,搭到景观式充电站台的电缆上,停靠站点不大于30秒,始发站不大于180秒的时间(最大电容量:3800千瓦时)完成充电(乘客的候车心理承受时间为20秒)不会产生伤及人体的强磁场,车上安装避雷针,每个充电设备上都配置有导电系统。节能:刹车原本浪费的机械能,40%可再转化为电,回充超级电容。噪声:工作噪声65分贝(普通电车超过100分贝),车辆底盘上装上吸音板,使车内空调噪声可再降低。

电容电车优点

克服制约传统无轨公交电车发展的视觉污染、机动性差和公交线路布局困难的三大公害,又突破了近年来世界上研发的如辅源无轨电车、双源无轨电车和感应充电等新型无轨电车存在的制约其推广及投入运营的关键问题,以及氢燃料电车存在的高耗能,制取难和安全隐患问题。消除一般电车,月停电160分,故障40次的上限。

地热资源

地热资源是世界上最古老的能源之一。据测算,地球内部的总热能量,约为全部煤炭储量的1.7亿倍。每年从地球内部经地表散失的热量,相当于1000亿桶石油燃烧产生的热量。地球本身像一个大锅炉,深部蕴藏着巨大的热能。在地质因素的控制下,这些热能会以热蒸汽、热水、干热岩等形式向地壳的某一范围聚集,如果达到可开发利用的条件,便成了具有开发意义的地热资源。

地热主要来源于地球内部放射性元素蜕变放热能,其次是地球自转产生的旋转能以及重力分异、化学反应,岩矿结晶释放的热能等。在地球形成过程中,这些热能的总量超过地球散逸的热能,形成巨大的热储量,使地壳局部熔化形成岩浆作用、变质作用。

地热发电

地热能是来自地球深处的可再生性热能,它起于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。地下水的深处循环和来自极深处的岩浆侵入到地壳后,把热量从地下深处带至近表层。其储量比目前人们所利用能量的总量多很多,大部分集中分布在构造板块边缘一带,该区域也是火山和地震多发区。它不但是无污染的清洁能源,而且如果热量提取速度不超过补充的速度,那么热能是可再生的。

地热发电是利用液压或爆破碎裂法把水注入到岩层,产生高温蒸汽,然后将其抽出地面推动涡轮机转动使发电机发出电能。在这过程中,将一部分没有利用到的或者废气,经过冷凝器处理还原为水送回地下,这样循环往复。1990年安装的发电能力达到6000MW,直接利用地热资源的总量相当于4.1Mt油当量。

大耗能工业

大耗能工业是指在工业产品的总生产费用及工业生产的基本建设投资中,能源(燃料动力)费用及能源基地建设投资所占比重较大的工业部门。主要有:有色冶金工业、电化学及电冶金工业、稀有金属冶炼业、电力工业、石油加工与石油化工等。前苏联学者普罗勃斯特(A.E.Probst)将能源费用占工业产品成本30%~45%以上、产品的能源单耗较高、其能源基地的建设费用大于或等于用于主要生产设施的直接基建费用的部门,称为大耗能工业部门,如有色冶金中的铝、镁、钛、镍、锌等,电冶金(包括铁合金)、电化学与某些化工部门(如合成橡胶、化学纤维、合成氨及氮肥),以及电力工业等。大耗能工业要求布局在廉价的能源基地,特别是大型水电站附近。

动力系统

电力系统和动力部分的总和。其中,动力部分,包括火电厂的锅炉、汽轮机、热力网和用热设备;水电厂的水库、水轮机等;核电厂的核反应堆等。

顿巴斯

顿巴斯是“顿涅茨煤田”的简称,乌克兰最大的煤炭基地。在顿河下游西侧,西距克里沃罗格铁矿约400千米。东西长620千米,南北宽70~170千米,总面积6万平方千米。总地质储量1410亿吨(1980年),其中炼焦煤375亿吨,约占26%(1980)。尚有汞、岩盐等矿藏。19世纪起大规模开采。1985年产煤1.98亿吨。冶金、电力、化工和机械制造业均发达。重要城市有顿涅茨克、卢甘斯克、马克耶夫卡等。

电是一种自然现象。电或电荷有两种:一种叫做正电,另一种叫负电。通过实验我们发现带电物体同性相斥、异性相吸,吸引或排斥力遵从库仑定律。

电力

电力在能源合理开发、运输、分配及消费中,具有特殊的作用。电力是由一次能源转换而得的二次能源。有的一次能源只有转换为电力,才能大规模地开展利用,像原子能、偏远地区的水力资源等就是这样。有的能源按原有形式运输是不合理的,如劣质燃料等,只有就地发电后再输送分配,才经济合算。在能源消费中,用电比重愈大,能源使用的效率愈高,20世纪80年代时,据对按人口平均生产总值大于400美元的84个国家和地区所作的分析,用电比重在能源消费中占35%左右的国家,每1美元产值的能源消费相当于0.875~1.5千克;而用电比重17.5%左右的国家,每1美元产值的能源消费高达3.5千克。电力在能源平衡中的特殊作用,是任何其他能源都代替不了的。

电力系统

电力系统是由生产、变换、输送、分配、消费电能的发电机、变压器、变换器、电力线路和各种用电设备(一次设备)以及测量、保护、控制等智能装置(二次设备)组成的统一整体。

电力网络

由变压器、电力线路等变换、输送、分配电能设备所组成的部分常称电力网络,即电力系统中除发电机和电力用户以外的部分。

电力的消费

在长期发展中,世界电力总消费一直保持在每10年增长1倍,即年平均增长率7.2%,约为一次能源总消费年平均增长率的1.6倍。1975年,世界一次能源总消费量是87.5亿吨标煤,其中用做发电的约25%,预计到2005年,将达到44.3%,随着原子能发电的增加和其他非常规能源的开发,这一趋势还要加快。

电力的产、供、销是在同一瞬间完成的,一年四季或一天24小时内,它的负荷有高有低,特别随着生活用电比重的增加,尤为突出。目前,电能贮存技术尚未解决,装机容量并不能总是满发,从全局看,发电量与装机容量要保持一定的比例。发达国家大约每亿度发电量要有2.3万千瓦左右的装机容量。水电比重大的国家,数值还要大些。

电网技术

电网是将相近的电厂、送变电站联络起来,形成全国或地区性网络,以便进行统一管理和指挥。它的主要作用是保证发电与供电的安全可靠,调整地区间的电力供需平衡,保持规定的电能质量和获得最大的经济利益。随着电力工业的迅速发展,特别是各国相继建设了大容量火电、水电和原子能电站,电网的容量愈联愈大。除了在本国形成统一电网外,相邻地区和国家也采取电网互联,组成国际电网。

1970年,前苏联又将其欧洲的地区电网以及乌拉尔、外高加索电网先后并入欧洲地区的统一电网,而后又伸展到前苏联的亚洲地区。整个电网有上千个电站,所占地区面积850万平方千米。1976年电网装机容量1.6亿千瓦,发电8730000亿瓦/小时。统一电网和联网的优点是:允许安装大容量机组,减少备用容量,尤其是能充分利用水、火、原子能等各种电站的特点进行负荷的经济调度,提高供电的可靠性,保持较高的供电质量。

电力网

电力网是电力系统的一部分,由变电所和各种电压的线路组成。以变换电压(变电)输送和分配电能为主要功能,是协调电力生产、分配、输送和消费的重要基础设施。

电塔

电塔是呈梯形、三角形等塔状建筑物,高度通常为25~40米。为钢架结构。多建设在野外的发电厂、配电站附近。它是电力部门的重要设施。能架空电线并起保护、支撑作用。电力铁塔的设计、制造、安装、维护及质量检测是现代电力系统运行与发展的重要保障。只有不断提高电力铁塔设计、制造、安装、维护技术水平,不断加强电力铁塔质量检测,才能够适应现代电力规范、进步的发展。

电能