水电开发与绿色能源

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1、水电开发与绿色能源

2、第1　一、前言通过前一阶段的讨论，关于水电破坏生态的不实之词基本得到澄清，水电的绿色能源地位再次成为共识。本文提出的观点是：水电不仅是绿色能源，而且是开发和利用其它绿色能源的保障。充分开发水电是有效利用其它绿色能源的基础和前提。二、绿色能源开发无污染可再生的绿色能源，不仅可以节省不可再生的化石燃料，减少二氧化碳为主的温室气体排放，减少硫化物排放引起的酸雨，而且还能为子孙后代留下宝贵的有机化工原料，因此一直是科技界的奋斗目标。通过几十年的不懈努力，已经取得了丰硕的成果。以下我们分别对这些新能源进行简单的

3、评述。聚变反应堆被称为“最终解决方案”。虽然其“燃料”是“不可再生”的，但由于氢同位素蕴藏量几乎无穷无尽，聚变产物无污染（有些热核反应是有污染的），成为解决能源问题的最佳选择。无奈好事多磨，从上个世纪中叶至今历经五十多年的研究，虽然将热核反应物质的约束时间、温度、压力提高了几个数量级，但至今尚未达到可以开发商用聚变反应堆的水平。而且也还不清楚何时能够达到这一水平，所以聚变反应堆仍是望梅止渴。裂变反应堆的应用已经比较成熟，加之快中子增殖反应堆可以更充分利用核能，核电已经成为世界能源结构中的重要力量。但是由于核燃料仍是不可再

4、生的，而且我国的蕴藏量并不丰富，再加上核废料处理问题尚未完全解决，核电还不能算是严格意义上的绿色能源。成本问题也一直是我国大规模发展核电的一个障碍。太阳能是真正可再生无污染的绿色能源，缺点是分布过于分散，用于发电时效率不高，因此其价格仍是应用的瓶颈。但是随着技术的不断提高，未来解决价格问题是有希望的。地热、潮汐、海水温差、沼气等也是绿色能源，但由于经济上适于开发的资源有限，难以指望用来解决大问题。风能是国外近年来发展很快的新能源，其可再生和无污染是毋庸置疑的，而且我国风能蕴藏量很大，远大于水能。大力开发风力发电是我国经济

5、可持续发展的必由之路。目前风电成本虽然还高于火电，但随着技术发展和规模扩大，加之外部性成本核算，其经济性也是可行的。综上所述，目前比较有希望的绿色能源当推太阳能和风能，其中风能更是近期就可以大力发展的。但是无论太阳能还是风能都是严重“靠天吃饭”的能源。太阳能受昼夜和阴晴的影响，不能提供持续的电能；风力也是随天气变化，时大时小，时有时无。风力发电机不仅在风速过低时不能发电，而且在风速过高时也需要停止发电以保护设备。这些发电装置联网时，如果在电网中所占比例很小，则无伤大局，电网已有的调峰能力可以应付。但是当这些不稳定因素在电

6、网中所占比例增大（超过10%）时，电网的适应能力就要受到挑战，不得不给以充分考虑。综上所述，可以得出一个结论。电网调峰和蓄能的能力，是利用绿色能源的瓶颈。如果没有足够的调峰蓄能能力，利用太阳能和风能所发出的电力会被大量废弃，使得原本就存在的成本问题更为严重，制约绿色能源的发展。三、调峰蓄能问题及对策调峰是指电网调整负荷，在用电需求增大时增加发电量，反之则减少发电量。蓄能则是在用电需求小于发电量时将多余的电能储存起来，在需求大于供给时补充电能。蓄能是调峰的重要手段。从原理上讲，任何发电装置都是可以从0到100%调整负荷的，

7、但是调整的代价很不相同。火电和核电都是采用热机（主要是蒸汽轮机）带动发电机发电，采用停运部分机组的方式调整发电量比较困难。因为蒸汽轮机开机和停机过程复杂，耗时长达数十小时，无法适应主要是昼夜周期的调峰任务。而且开停机过程浪费能源很多，频繁开停机对设备寿命也有不良影响，大大降低经济效益。如果用低负荷运行来调峰，则意味着长时间大马拉小车，降低发电效率，而降低发电效率也就意味着经济效益恶化，单位发电量的污染增加。因此在电网运行中要采用峰谷电价、蓄能装置等手段来调峰，尽量减少火电厂的负荷波动。近年来广受关注的“氢能”，也是一种可

8、储存的二次能源。如果在电力有富余时电解水获得氢气，在用电高峰时由氢燃料电池发电，理论上也是一种靠蓄能调峰的方法。但是氢的应用还存在很多技术问题。关键是氢气不易液化，储存比较困难，目前大力研究的储氢金属在成本和性能方面尚未达到商用阶段。此外氢的易燃、易爆、氢脆等性质在应用中会造成较大风险，加之氢也是破坏臭氧层气体，对其大规模使用也形成一定的制约。蓄电池是最典型的储蓄电能的装置，但是由于传统的铅酸蓄电池和镍镉蓄电池存在寿命短、自放电多、污染严重、维护困难等问题，限制了其大规模应用。镍氢电池污染较少，但由于我国镍的蕴藏量很少，

9、也限制了其应用规模。近年各种新型电池仍在不断开发，其中的锂电池和钒电池是比较有希望的，锂和钒在我国蕴藏量比较丰富。锂离子电池和锂聚合物电池在技术上已经比较成熟，伴随着诸多优点，其缺点也比较明确了，那就是成本较高。锂电池是目前已实用化的性能最好也是最贵的电池，这对于大规模应用也是一个制约，有待今后进一步降低成本。