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电力与能源进展、安防技术这上面的文献你都可以去看看哦
嘿嘿 姐 你不是让我帮你写吗 到学校就给你了 你非得到这问来 100分给我吧~~~
能源科学与未来发展摘要：通过了解过去以及现在的能源结构和能源利用技术，提出能源科学需要多学科交叉与综合来为能源发展提出贡献，而且能源科学的发展是能源高技术创新的源泉和先导。因此，能源科学和能源利用技术的发展不仅为国家未来的科学发展提供帮助，也为国家解决当今的能源危机给予支持。关键词：能源结构，能源利用技术，新能源，能源是比较集中的含能体或能量过程，凡是能够间接或者经过转换而获取某种能量的自然资源，统称为能源。在自然界里有一些自然资源本身就拥有某种形式的能量，它们在一定条件下能够转换成人们所需要的能量形式，这种自然资源显然是能源。能源是人类从是物质资料生产的原动力。从人类远古时代在地球上出现后，随着社会生活和经济生活的不断发展，能源的应用形势和规模在不断变化增长。在古代，人类的主要能源来自人力和畜力，辅以柴薪。自西方工业革命开始西方资本主义国家为满足其工业化的需要， 18世纪末，瓦特发明了蒸汽机、大量的以煤炭为能源的动力机械逐渐替代了小作坊式的手工业，煤炭与资本主义大生产相结合，使世界能源结构发生了重大变革。1895年，美国开始了石油钻探开发工作，这种液体燃料显示出比煤炭更强大的吸引力，1876 年，德国人奥托创制了内燃机，进而形成了以内燃机技术为核心的汽车工业，带动了机械制造业的发展，创造了人类历史上空前的物质文明。19世纪末开始，以电力为主导的能源结构大变革开始，从法拉第发现了电磁感应开始，人们认识到电和磁是统一的电磁现象，之后又发明了电动机、发电机和各种电器，使电力作为二次能源取得了广泛应用。据统计，现在世界上大约四分之三的能源是在发电厂中转化为电力为人类使用。但是利用常规能源（如化石燃料煤炭、石油和天然气）来产生电力，其储量有限，在可预见的将来就可能用尽或者由于利用成本过高而无法使用，因此为了满足社会发展日益增长的能源需求和可持续发展，我们必须寻找除化石燃料以外的新能源，来解决人类面临的能源问题。能源的几种分类1、按照能源的来源分类：a) 来自地球以外的天体的能量，主要是太阳辐射能。包括：固化了的太阳能，如化石燃料（煤、石油、天然气、油页岩等，由一亿年前存积下来的有机物质形成）、草木燃料等；太阳能转化成的能量，如风能、水能、波浪能、海洋能；直接的太阳辐射，如利用光电转化、光合作用等。b) 来自地球内部蕴藏的能量。包括：地球热能，如地震能、火山热能、地下热水、地热蒸汽、热岩层；原子核能，如蕴藏核能的元素，铀、钍、硼、氘等。c) 来自地球和其他天体相互作用而产生的能量。包括：地月相互吸引产生的潮汐能。地球上的能源主要来自于太阳能、地球热能、原子核能和潮汐能，占地球全部能源的9%。2、按照能源存在和产生形式分类a）一次能源———以现有的形式存在于自然界中的能源。可再生能源———不会随着它本身的转化或被利用而日益减少的能源，包括风能、水能、海流、海洋热能、潮汐能、草木燃料、直接太阳辐射、地震能、火山活动、地下热能等。非再生能源———随着人类的利用而逐渐减少的能源，包括矿石燃料（煤、石油、天然气、油页岩等），核燃料（铀、钍、硼、氘等）。b）二次能源—需要依靠其他能源来制取或产生的能源，包括电能、氢能、汽油、煤油、柴油、火药、酒精、甲醇等。他们使用方便，易于利用，是高品位能源。3、按能源本身的性质分类a) 含能体能源———能量以某种载体形式存储起来，而为人们利用。包括各种矿石燃料、核燃料、地下热能、高位水库、氢能等。b) 过程性能源———能量在物质运动的过程中存在，无法直接的大量存储，如需储存起来，必须把它们转化为含能体能源中的能量。包括风能、水能、海流、地震能、潮汐能以及电能等，转化方式如流水→高位水库，电能→蓄电池。大有潜力的常规能源最基本的常规能源——煤炭煤炭是古代植物埋藏在地下经历了复杂的生物化学和物理化学变化逐渐形成的固体可燃性矿物。煤作为一种燃料，早在800年前就已经开始。煤被广泛用作工业生产的燃料，是从18世纪末的产业革命开始的。随着蒸汽机的发明和使用，煤被广泛地用作工业生产的燃料，给社会带来了前所未有的巨大生产力，推动了工业的向前发展，随之发展起煤炭、钢铁、化工、采矿、冶金等工业。而且煤炭在地球上的储量丰富，分布广泛，一般也比较容易开采，因而被广泛用作各种工业生产中的燃料。煤炭对于现代化工业来说，无论是重工业，还是轻工业；无论是能源工业、冶金工业、化学工业、机械工业，还是轻纺工业、食品工业、交通运输业，都发挥着重要的作用，各种工业部门都在一定程度上要消耗一定量的煤炭，因此有人称煤炭是工业的“真正的粮食”。现我国已探明的煤炭储量为世界第一位。尽管如此，煤炭供应不足仍制约我国国民经济发展，因此，应用高新技术进行煤炭的加工转化，提高煤炭的利用效率，减少煤炭燃烧的环境污染，是解决能源缺乏、加速国民经济发展的重要途径之一。煤炭的处理加工及转化（1）选煤技术：选煤是指除去或减少原煤中所含的杂质（包括灰分、矸石、硫分等），并将处理过的煤分成若干个品种等级，以满足不同用户的需要。（2）洁净煤技术：洁净煤技术是一系列新近开发的煤炭加工、燃烧转化和煤烟通道中的烟道气净化技术的总称。目的是减轻煤炭燃烧对环境的污染，提高煤炭利用效率，并降低成本。（3）型煤及利用：用粉煤或低品位煤制成的具有一定形状的煤制品称为型煤。燃烧型煤可以提高热效率、节约煤炭并降低污染。型煤的节能率是所有洁净煤技术中最高的，相对环境效益也很高。（4）煤液混合新型燃料技术：煤液混合新型燃料是一项新技术，这些混合燃料是粉煤在液体中的一种悬浮物，即煤液混合料。目前已有多种混合料经过全面试验，最有工业应用价值的煤液混合料是水煤浆，是一种低污染的燃料。当代工业的血液——石油和天然气石油又称原油，是从地下深处开采的棕黑色可燃粘稠液体。它是古代海洋或湖泊中的生物经过漫长的演化形成的混合物，属于化石燃料。石油及其产品广泛用于生产和生活的各个方面，被称为工业的血液。石油是现代世界一次能源消费构成中的主要能源，据1990年的资料统计，石油在世界一次能源消费构成中居第一位；在我国仅次于煤炭居第二位。至1990年底，世界天然气在世界一次能源构成中次于煤炭和石油，居第三位。我国已探明的天然气储量居世界第九位。1990年我国天然气在一次能源消费构成中次于煤炭、石油、水电，居第四位。原油经过加工，形成汽油、煤油、柴油、润滑油、化工轻油和石脑油六大类产品。石油产品的范围从液化石油气开始，中间是石油化工原料、燃料和润滑油料，一直到沥青。原油在加工过程中还会释放出大量的石油气。石油加工后，可以得到利用率高、经济、合理的各种液体燃料，主要为内燃机燃料、锅炉燃料和灯油三类。其他的石油产品主要有润滑油、蜡、沥青以及石油化工产品如石油溶剂、乙烯、丙烯和聚乙烯等。天然气是一种混合气体，其主要成分为甲烷。天然气作为燃料容易燃烧、清洁无灰渣、热值高而且不污染环境。天然气和石油一样是非常重要的基本有机化工原料。从天然气中分离出来及从石油炼厂汽中回收和分离的许多物质是最基本的化工原料，并可进一步制造转化出多种化工产品，如合成纤维、合成橡胶、合成塑料和化肥等产品。火力发电的主要燃料就是前面我们讲述过的煤炭，有时候也有用油作燃料的。而且我国在很长一段时期电力建设的主要任务仍将是发展火力发电。火力发电设备容量和参数的提高，有一系列问题需要解决。特别是在当今我们赖以生存的生态环境日趋恶化的情况下，如何降低甚至消除火力发电对环境的污染是一个迫切需要解决的问题，因此采取低污染的燃烧方式是必然的发展趋势。最干净的常规能源——水能水能利用的主要方式是发电。水力发电就是利用河流中蕴藏着的水能来产生电能，其中最常用的方法就是在河流上建筑拦河坝，将分散在河段上的水能资源集中起来，然后靠引水管道引取集中了水能的水流去转动设在厂房中的水轮发电机组，在机组运转的过程中，就将水能转变成了电能。因为利用的是水能，而水流本身并无损耗，仍可以为下游用水部门所利用。我国水能资源的特点是水力资源总量较多，但开发利用率低，水力资源分布不均，西部多，东部少，相对集中在西南地区，而经济发达、能源需求大的东部地区水力资源极少，与经济发展不匹配。水力发电有以下特点：（1）水作为一种资源可由自然界水循环中的降水补充，使水能资源成为不会枯竭的再生能源，所以其发电成本非常低。（2）水力发电事业和其他水利事业可以互相结合。为了使水能产生电能，常常要修建水库，而水库可作为防洪、供水、发展航运事业等多种任务。（3）水电站中装设的水轮机开启方便、灵活，适宜于作为电力系统中的变动用电器，有利于保证供电质量。（4）水电站建成后，能够连续提供廉价的电力。（5）水力发电不污染环境，是一种公认的清洁能源。充满希望的新能源21世纪的主要能源——太阳能太阳是一个炽热的气体球，蕴藏着无比巨大的能量。地球上除了地热能和核能以外，所有能源都来源于太阳能，因此可以说太阳能是人类的“能源之母”。没有太阳能，就不会有人类的一切。1945年，美国贝尔电话实验室制造出了世界上第一块实用的硅太阳能电池，开创了现代人类利用太阳能的新纪元。人们利用太阳能的方法主要有三种，一种是使太阳能直接转换成电能，即光电转换。太阳能电池就属于这种转换方式；第二种是使太阳能直接转变成热能，即光热转换，如太阳能热水器等；第三种是使太阳能直接转变成化学能，即光化学转换，如太阳能发动机等。实际上，人类早就有意识地利用太阳能，自从有了太阳能电池，就为太阳能的利用开辟了广阔的途径，人造卫星和宇宙飞船探测宇宙空间时用上了重量轻、使用寿命长和耐冲击振动的太阳能电池。目前，世界各国都在大力研究新型太阳能电池，提高光电转换率，使太阳能的开发利用进一步深化。太阳能电站通常人们所说的太阳能电站，指的是太阳能热电站。这种发电站先将太阳光转变成热能，然后再通过机械装置将热能转变成电能。太阳能电站能量转换的过程是：利用集热器（聚光镜）和吸热器（锅炉）把分散的太阳辐射能汇聚成集中的热能，经热换器和汽轮发电机把热能变成机械能，再变成电能。太阳能电站靠太阳能热管来聚集热能，太阳能热管又叫真空集热管，它在结构上与我们平常所用的热水瓶相似，但热水瓶只能用来保温，而太阳能热管却能巧妙地吸收太阳的热能，即使阳光很微弱，它也能达到较高的温度，比一般太阳能集热器的本领强。热管在一天之内可以提供大量的工业用热水，又能一年四季不断地为它的主人供应所需要的热能。魔鬼与天使——核能从 1954年前苏联建成世界上第一座核电站以来，人类和平利用核能的历史还不到半个世纪；然而，核能的发展却异常迅速。核能的发展之所以如此迅速，主要是因为它有着显著的优越性：其一，它的能量非常巨大，而且非常集中。其二，运输方便，地区适应性强。其三，储量丰富，用之不尽。从目前情况来看，世界各国的核能发电技术已相当成熟，大量投入使用的单机容量达百万千瓦级的发电机组，使核电站得到了迅速的发展。近十多年来，人们已经成功地研制出能充分利用铀燃料的核反应堆，这就是被称为“明天核电站锅炉”的快中子增殖核反应堆。这种核反应堆能使核燃料增殖，也就是说，核燃料在这种“锅炉”里越烧越多。如果能大量使用快中子增殖核反应堆，不仅能使铀资源的有效利用率增大数十倍，而且也将使铀资源本身扩大几百倍。另外，近年来在激光核聚变、核电池、太空核电站和海底核电站等研究试验方面也都取得了一定的成果，促进了核能发电技术的进一步提高。前景诱人的海洋能海洋能是海水运动过程中产生的可再生能，主要包括温差能、潮汐能、波浪能、潮流能、海流能、盐差能等。潮汐能和潮流能源自月球、太阳和其他星球引力，其他海洋能均源自太阳辐射。全世界海洋能的总储量，约为全球每年耗能量的几百倍甚至几千倍。这种海洋能是取之不尽、用之不竭的新能源。在不远的将来，海洋能在造福于人类方面，将发挥巨大而重要的作用。海洋潮汐发电你听说过吗？大海也会进行呼吸。海洋的潮汐，是由于月亮、太阳对地球上海水的吸引力和地球的自转而引起海水周期性、有节奏的垂直涨落现象。海洋的潮汐中蕴藏着巨大的能量。在涨潮的过程中，汹涌而来的海水具有很大的动能，随着海水水位的升高，就把大量海水的动能转化为势能；在落潮过程中，海水又奔腾而去，水位逐渐降低，大量的势能又转化为动能。海水在涨落潮运动中所蕴含的大量动能和势能，称为潮汐能。潮汐发电具有如下优点：（1）潮汐发电的水库都是利用河口或海湾建成的，不占用耕地，也不像河川水电站或火电站那样要淹没或占用大面积土地。（2）潮汐发电站不像河川水电站那样受洪水和枯水的影响，也不像火电站那样污染环境，是一种不受气候条件影响的、干净的发电站。（3）潮汐电站的堤坝较低，容易建造，投资也较少。海水盐差发电海水里面由于溶解了不少矿物盐而有一种苦咸味。然而，这种苦咸的海水大有用处，可用来发电，是一种能量巨大的海洋资源。在大江大河的入海口，淡水和咸水的交汇处，淡水和咸水就会自发地扩散、混合，直到两者含盐浓度相等为止。在混合过程中，还将放出相当多的能量。这就是说，海水和淡水混合时，含盐浓度高的海水以较大的渗透压力向淡水扩散，而淡水也在向海水扩散，不过渗透压力小。这种渗透压力差所产生的能量，称为海水盐浓度差能，或者叫做海水盐差能。海流能顾名思义，海流就是海洋中的河流。浩瀚的海洋中有一部分海水经常是朝着一定方向流动的，在海洋中常年默默奔流着。海流和陆地上的河流一样，也有一定的长度、宽度、深度和流速。风力的大小和海水密度不同是产生海流的主要原因。由定向风持续地吹拂海面所引起的海流称为风海流；而由于海水密度不同所产生的海流称为密度流。归根结底，这两种海流的能量都来源于太阳的辐射能。利用海流发电比陆地上的河流优越得多，它既不受洪水的威胁，又不受枯水季节的影响，几乎以常年不变的水量和一定的流速流动，完全可成为人类可靠的能源。海流发电是依靠海流的冲击力使水轮机旋转，然后再变换成高速，带动发电机发电。海水温差能，辽阔的海洋，是一个巨大的“储热库”，它能大量地吸收辐射的太阳能；它又是一个巨大的“调温机”，调节着海洋表面和深层的水温。海水的温度随着海洋深度的增加而降低。这是因为太阳辐射无法透射到400米以下的海水，海洋表层的海水与500米深处的海水温度差可达20℃以上。海洋中上下层水温度的差异，蕴藏着一定的能量，叫做海水温差能。利用海水温差能可以发电，叫海水温差发电。现在新型的海水温差发电装置，是把海水引入太阳能加温池，把海水加热到45～60℃，有时可高达90℃，然后再把温水引进保持真空的汽锅蒸发进行发电。用海水温差发电，还可以得到副产品——淡水，所以说它还具有海水淡化功能，可以用来解决工业用水和饮用水的需要。生物能源——沼气能沼气是一种可燃气体，由于这种气体最早是在沼泽、池塘中发现的，所以人们称它“沼气”。我们通常所说的沼气，是人工制取的，所以它属于二次能源。而作为能源的沼气，至今尚未得到广泛的应用，所以它还属于现代新能源的成员。沼气的主要成分是甲烷（CH4）气体。通常，沼气中含有60～70％的甲烷，30～35％的二氧化碳，以及少量的氢气、氮气、硫化氢、一氧化碳、水蒸汽和少量高级的碳氢化合物。甲烷气体的发热值较高，因而沼气的发热值也较高，所以说沼气是一种优质的人工气体燃料。甲烷在常温下是一种无色、无味、无毒的气体，它比空气要轻。由于甲烷在水中的溶解度很低，因而可用水封的容器来储存它。生产沼气的原料丰富，来源广泛。人畜粪便、动植物遗体、工农业有机物废渣和废液等，在一定温度、湿度、酸度和缺氧的条件下，经厌氧性微生物的发酵作用，就能产生出沼气。沼气是一种可以不断再生、就地生产就地消费、干净卫生、使用方便的新能源。在目前，它可以代替供应紧张的汽油、柴油，开动内燃机发电，驱动农机具加工农副产品，也可以用来煮饭照明。从现今情况看来，使用沼气具有以下的优点：（1）沼气不仅能解决农村能源问题，而且能增加有机肥料资源，提高质量和增加肥效，从而提高农作物产量，改良土壤。（2）使用沼气，能大量节省秸杆、干草等有机物，以 便用来生产牲畜饲料和作为造纸原料及手工业原材料。（3）兴办沼气可以减少乱砍树木和乱铲草皮的现象，保护植被，使农业生产系统逐步向良性循环发展。（4）兴办沼气，有利于净化环境和减少疾病的发生。这是因为在沼气池发酵处理过程中，新时代“古老”能源——风能在自然界，风是一种巨大的能源，它远远超过矿物能源所提供的能量总和，是一种取之不尽、尚未得到大量开发利用的能源。风能是空气在流动过程中所产生的能量，而大气运动的能量来源于太阳辐射。由于地球表面各处受太阳辐射后散热的快慢不同，加之空气中水蒸汽的含量不同，从而引起各处气压的差异，结果高压地区空气便向低气压地区流动，从而形成了风，因此，风能是一种不断再生的没有污染的清洁能源。当前，世界各国对风能的利用，主要是以风能作动力和发电两种形式，其中以风力发电为主。以风能作动力，就是利用风轮来直接带动各种机械系统的装置，如带动水泵提水等。这种风力发动机的优点是，投资少、工效高、经济耐用。根据我国风能资源分布情况和当前的技术条件，近期开发利用风能的重点将放在内蒙古、东北、西北、西藏和东南沿海，以及岛屿、高山、风口等风能资源丰富的地区。在年平均风速超过6米／秒的地区，特别是电网很难达到的牧区、海岛和高山边远地区，开发利用风能资源更具有深远意义。21世纪的理想能源——氢能在众多的新能源中，氢能将会成为21世纪最理想的能源。这是因为，在燃烧相同重量的煤、汽油和氢气的情况下，氢气产生的能量最多，而且它燃烧的产物是水，没有灰渣和废气，不会污染环境，而氢主要存于水中，燃烧后唯一的产物也是水，可源源不断地产生氢气，永远不会用完。氢的用途很广，适用性强。它不仅能用作燃料，而且金属氢化物具有化学能、热能和机械能相互转换的功能。例如，储氢金属具有吸氢放热和吸热放氢的本领。可将热量储存起来，作为房间内取暖和空调使用。氢气在一定压力和温度下很容易变成液体，因而将它用铁路罐车、公路拖车或者轮船运输都很方便。液态的氢既可用作汽车、飞机的燃料，也可用作火箭、导弹的燃料。美国飞往月球的“阿波罗”号宇宙飞船和我国发射人造卫星的长征运载火箭，都是用液态氢作燃料的。另外，使用氢—氢燃料电池还可以把氢能直接转化成电能，使氢能的利用更为方便。目前，这种燃料电池已在字宙飞船和潜水艇上得到使用，效果不错。当然，由于成本较高，一时还难以普遍使用。本世纪70年代，人们用半导体材料钛酸锶作光电极，以金属铂作暗电极，将它们连在一起，然后放入水里，通过阳光的照射，就在铂电极上释放出氢气，而在钛酸锶电极上释放出氧气，这就是我们通常所说的光电解水制取氢气法。科学家们还发现，一些微生物也能在阳光作用下制取氢。人们利用在光合作用下可以释放氢的微生物。通过氢化酶诱发电子，把水里的氢离子结合起来，生成氢气。本学科存在的主要问题一、简单运用传统经验进行具体工程项目的开发工作较多,研究运用技术科学基础不够。二、在发展新技术方面, 创新概念少, 自主概念少, 往往是跟着外国人提出的一种概念和已经发表的文献,缺乏自己独立自主的见解和正确分析判断, 跟着上马, 以致往往在人家已下马之后,不得不跟着下马。应结合我国实际,做出科学分析,提出自己独立的见解。要做到这一点,需要有深厚的技术科学基础。三、能源项目规模大, 投资多, 周期长, 全新概念不是很多,需要看准方向,长期坚持,及时总结,调整发展。重点发展方向的展望结合我国情况,重点发展方向应当是以下一些技术:石油天然气工业关键技术油气地球物理勘探与钻井新技术,海洋石油天然气开发技术,提高石油采收率新技术,在注水开发后期的油田,应用三次采油等方法提高石油采收率。煤炭高效洁净利用关键技术我国煤炭开发利用关键是解决生产效率低、不安全和环境严重污染两个方面的问题, 并应逐渐发展两大技术:一是安全、高效开采技术;二是高效、洁净利用的洁净煤技术:煤炭安全、高效开采技术;煤层气开发技术;煤洗选、加工、处理技术;洁净煤燃烧技术;煤炭气化技术。电力工业关键技术超临界、超超临界蒸汽参数发电技术,燃气蒸汽联合循环发电技术,洁净煤发电技术,热电联产及多联供技术,先进压水堆发电技术, 燃料电池发电技术, 全国大区电网互联和灵活的交流输配电技术。节能技术中低温余热利用系统和中低温能源利用新技术,热泵技术,建筑节能,新型低温储能(含冰蓄冷及电力调峰) 系统,节能电器,交通运输节能,高能耗工业的节能新工艺流程。核能释放与利用的科学问题核废料处理及再利用,提高安全性,新的安全堆型探索;快堆与高温气冷堆;受控热核聚变堆关键技术。可再生能源与氢能开拓与利用的科学问题低价、高效、长寿新型光伏发电技术;生物质能转换的化学生物技术; 光热利用新技术(发电、制冷等) ; 氢能规模制备、储运、利用技术。能源环境技术能源转换利用中有害元素控制与无公害定向转换技术;城市废弃物无公害、资源化利用技术;回收利用CO2 的能源环境系统探讨;燃煤生态工程,煤基制氢及氢能利用系统。农村能源技术沼气技术;生物质气化、液体燃料、发电技术;生物质加工处理技术。措施及建议一、能源与环保的立法,价格政策,倾斜政策。二、对能源科学技术(不是具体生产项目) 给予强大支持,由国家、产业联合支持。科教部门专门支持。三、对较远见效的方向,如先进概念的发电系统、太阳能、核能要给予重视和布局研究发展工作。四、培养基础扎实,知识面广,解决问题能力强的能源科学方面青年人才。五、加大能源科技研究开发的投入:我国能源R&D 经费占国家R&D 总经费的比例比国际上发达国家的相应值小一个数量级。能源R&D 投入过低导致我国科技自主研究开发参考文献：《环境与能源科学导论》作者:刘震炎 出版社: 科学出版社; 第1版《能源科学导论》作者:黄素逸 出版社:中国电力出版社《2011-2020年我国能源科学学科发展战略报告》(第四稿) 中国科学院《能源科学发展战略研究》中国科学院院士 吴承康 徐建中
不要急。我们可以提供你资料。电力安全论文4000字
电气化铁道电能质量综合控制研究摘 要:作为典型的非平衡负载,电气化铁道的牵引负载给公共电网带来的谐波、负序和无功等电能质量问题不容忽视。静止无功补偿装置(SVC)是一种减小甚至消除无功、谐波以及其他电能质量问题的有效方法。以静止无功补偿器(SVC)为基础,对电气化铁道的电能质量问题的综合控制进行研究。关键词:电气化铁道;电网;电能质量;综合控制1 前言中国的电气化铁道总里程已经突破2·4万公里,跃居世界第二。电气化铁道具有运载能力强、行车速度快、节约能源、对环境污染小等优点,在现代国民经济发展中起着举足轻重的作用。但是,由于电气化铁道牵引负载所具有的随即波动性和不对称性,其给公共电网带来的诸如负序电流、谐波以及无功功率等电能质量问题也引起了极大的关注。研究如何利用有效手段治理电气化铁道牵引负载所带来的一系列电能质量问题,确保电网中其他电力设备的安全经济运行具有重大意义。2 电气化铁道牵引供电系统2·1 概述我国的动力供电电网电压一般为110kV或者220kV,通过牵引变压器转换为27·5kV作为牵引动力机车的供电。现在普遍流行的牵引变压器种类主要有单相牵引变压器、Y-D11牵引变压器、阻抗匹配牵引变压器、Scott变压器等。我国电气化铁道采用工频交流50Hz三相供电单相用电,其负荷牵引电力机车的功率大,速度、负载状况变化频繁,且具有不对称的特性,导致牵引电网具有功率因数低、谐波含量高、负序电流大等特点,不但自身损耗大,而且对公共电网及铁路沿线的其他电力设备也带来严重危害,必须采取有效措施加以治理[1]。2·2 单相变压器牵引供电网采用单相牵引变压器的牵引供电系统拓扑结构如图1所示[2]。单相接线牵引网采用单相变压器供电,供电方式又分为单相接线方式和V-V接线方式。单相接线牵引变压器的原边跨接于三相电力系统中的两相;副边一端与牵引侧母线连接,另一端与轨道及接地网连接。牵引变压器的容量利用率高,但其在电力系统中单相牵引负荷产生的负序电流较大,对接触网的供电不能实现双边供电。所以,这种结线只适用于电力系统容量较大,电力网比较发达,三相负荷用电能够可靠地由地方电网得到供应的场合。另外,单相牵引变压器要按全绝缘设计制造。而单相V-V接线将两台单相变压器以V的方式联于三相电力系统每一个牵引变电所都可以实现由三相系统的两相线电压供电。两变压器次边绕组,各取一端联至牵引变电所两相母线上。而它们的另一端则以联成公共端的方式接至钢轨引回的回流线。这时,两臂电压相位差60°接线,电流的不对称度有所减少。这种接线即通常所说的60°接线。2·3 三相Y-D11变压器牵引供电网采用三相Y-D11牵引变压器的牵引供电系统拓扑结构如图2所示[2]。三相Y-D11结线牵引变压器的高压侧通过引入线按规定次序接到110kV或220kV,三相电力系统的高压输电线上;变压器低压侧的一角c与轨道,接地网连接,变压器另两个角a和b分别接到27·5kV的a相和b相母线上。由两相牵引母线分别向两侧对应的供电臂供电,两臂电压的相位差为60°,也是60°接线。因此,在这两个相邻的接触网区段间采用了分相绝缘器。3 SVC静止型动态无功补偿装置3·1 SVC的发展静止型动态无功补偿装置SVC是一种先进的高压电网动态功率因数补偿装置。它通过提高功率因数来节约大量的电能,同时又起到减少电网谐波、稳定电压、改善电网质量(环境)的作用。20世纪70年代以来,以晶闸管控制的电抗器(TCR)、晶闸管投切的电容器(TSC)以及二者的混合装置(TCR+TSC)等主要形式组成的静止无功补偿器(SVC)得到快速发展。SVC可以看成是电纳值能调节的无功元件,它依靠电力电子器件开关来实现无功调节。SVC作为系统补偿时可以连续调节并与系统进行无功功率交换,同时还具有较快的响应速度,它能够维持端电压恒定3·2 SVC的工作原理及在电网中应用TCR+TSC型SVC的基本拓扑结构见图3。它由1台TCR、2台TSC以及2个无源滤波器组成,在实际系统中,TSC及无源滤波的组数可根据需要设置。TCR的工作原理是通过控制与相控电抗器连接的反并联晶闸管对的移相触发脉冲来改变电抗器等效电纳的大小,从而输出连续可变的无功功率。图3中两个晶闸管分别按照单相半波交流开关运行,通过改变控制角α可以改变电感中通过的电流。α的计量以电压过零点为基准,α在90°~180°之间可部分导通,导通角增大则电流基波分量减小,等价于用增大电抗器的电抗来减小基波无功功率。导通角在90°~180°之间连续调节时电流也从额定到0连续变化,TCR提供的补偿电流中含有谐波分量[3]。TSC的工作原理是根据负载感性无功功率的变化通过反并联晶闸管对来切除或者投入电容器。这里,晶闸管只是作为投切开关,而不像TCR中的晶闸管起相控作用。在实际系统中,每个电容器组都要串联一个阻尼电抗器,以降低非正常运行状态下产生的对晶闸管的冲击电流值,同时避免与系统产生谐振。用晶闸管投切电容器组时,通常选取系统电压峰值时或者过零点时作为投切动作的必要条件。由于TSC中的电容器只是在两个极端的电流值之间切换,因此它不会产生谐波,但它对无功功率的补偿是阶跃的。TCR和TSC组合后的运行原理为:当系统电压低于设定的运行电压时,根据需要补偿的无功量投入适当组数的电容器组,并略有一点正偏差(过补偿),此时再利用TCR调节输出的感性无功功率来抵消这部分过补偿容性无功;当系统电压高于设定电压时,则切除所有电容器组,只留有TCR运行。4 电网电能质量综合控制与治理4·1 谐波抑止与无功补偿利用SVC动态无功补偿装置对牵引供电系统的谐波和无功进行综合治理的关键是SVC最大无功补偿量的确定和滤波器支路的设计[3]。SVC最大无功补偿量Qsvc应该和设计线路牵引负荷的大小相适应,应该按电气化铁道牵引负荷的最大有功需求以及补偿后对装设地点功率因数或在最大无功冲击时的最大电压损耗的要求来确定,具体可以按照式(1)、(2)来计算。QSVC=(tanφ1-tanφ2)Pmax(1)式中,φ1、φ2分别为补偿前后110kV电源测功率因数角;Pmax为电铁负荷最大有功需求。QSVC=Qfmax-ΔU%Xs(2)式中,Qfmax为装设地点最大无功冲击;ΔU%为装设地点最大电压损耗要求;Xs为系统阻抗。要想达到理想的谐波抑止效果,必须综合考虑FC滤波支路的设计,既要保证装置的安全运行,又要达到预计的理想效果。在实际设计中,首先需要根据供电臂中所含的谐波分量来确定FC滤波支路的组成。由于在电力牵引负荷的谐波中, 3、5、7次谐波占了很大的比重,所以FC滤波支路一般由3、5、7次单调谐滤波器构成。当最大无功补偿容量和滤波支路的组成确定后,如何将需补无功容量合理分配到各滤波支路中,这是非常重要的问题。如果各滤波支路的容量分配不合理,一方面会使设备安装总容量偏大,另一方面有可能因为某此滤波回路补偿功率偏小而发生过负荷,对设备安全运行造成影响。一些著名的电气公司采用的一些算法如下[6]:如西门子公司的无功功率补偿按式(3)分配Qc(h)=QSVCIh/h∑Ih/h(3)式中,Qc(h)是第h次滤波支路分配的补偿容量;Ih为供电臂第h次谐波电流。BBC电气公司按照式(4)分配无功功率Qc(h)=QSVC∑Ih(4)AEG电气公司则按照式(5)分配无功Qc(3)∶Qc(5)∶Qc(11)∶Qc(13)=2∶2∶1∶1 (5)式中,Qc(3)、Qc(5)、Qc(11)、Qc(13)分别为第3、5、11、13次滤波支路分配的补偿容量。4·2 负序电流补偿牵引电力机车产生的大量负序电流给电网中其他的电力设备的安全、经济运行带来极大影响。SVC静止动态无功补偿装置在补偿负序和末端电压上有着相当高的效率。工程应用上可以选择在电网系统和负荷上都安装SVC[5]。在电网系统端安装应用SVC来补偿负序电流的原则是参照斯坦梅茨法则(Steinmetz′s laws)。不管采用哪一种牵引变压器,负序补偿的实现分为如下两步:(1)电力因数修正。通过安装电容器件,使得每相负荷都为电阻性。(2)参照斯坦梅茨法则(Steinmetz′s laws),AB相的电阻性负荷G,与BC相的电容性负荷G/ 3以及CA相的电感性负荷G/ 3互相对称。电流环路图和相位图分别如图4、5所示:从图5可以明显看到线电流I·A,I·B,I·C是对称且正序的,BC相和CA相之间的阻抗负载也可以做到类似的对称,因此系统中的所有负序电流都可以被补偿而消除。现在问题的关键是如何随着牵引负荷的起伏动态地控制补偿需要的电容和电感器组。急于数字信号处理器(DSP)的固定电容(FC)和晶闸管控制的电抗器(TCR)的组合得以广泛应用,如图6所示。得益于DSP对数据信息的快速处理,补偿所需的电容和电感参数可以被快速、精确计算得到。5 结论与展望本文提出的基于静止动态无功补偿装置(SVC)的电气化铁道牵引电网电能质量综合控制与治理原理与方案具有重要的工程意义。电气化铁道的电能质量是一个突出且严峻的课题与难题,要求我们不断探求新的综合补偿方法,来综合控制与治理影响电能质量的无功、谐波、负序等因素,以提高电网电能质量,确保电网安全、经济运行。参考文献[1] 李群湛电气化铁道并联综合补偿及其应用[M]北京:中国铁道出版社, [2] TB/10009-2005铁路电力牵引供电设计规范[S][3] 王兆安谐波抑止和无功功率补偿[M]北京:机械工业出版社,[4] 铁道部电气化工程局电气化勘测设计院电气化铁道设计手册牵引供电系统[M]北京:中国铁道出版社, [5] 安鹏,张雷,刘玉田电气化铁道对电力系统安全运行的影响及对策[J]山东电力技术, 2005, (4): 16-[6] 马千里动态无功补偿装置在牵引变电所的应用[J]电气化铁道, 2008(4)
电气工程专业概论课程论文暨学期总结2012年第一学期 电气工程专业概论是我们大一的第一门专业课，作为大一新生，刚接触这门课时，对于这门课感到非常陌生，甚至有些害怕：高中没学过怎么办？专业课这么难怎么办？除了陌生之外，还有些许期待，些许激动：学专业课了！终于脱离语数外的魔爪了！等到了上课，事实是它果然没有让我失望！虽然没有教我深入了解知识，却给了我一个总体的概念，让我知道，四年，我该干什么，我能干什么。也许这也是概论课的目的吧。 通过一阶段的学习，我对电气工程也有了一些浅显的认识和了解，主要有以下一些内容。总的来说，电气工程及其自动化专业有很多方向，本科阶段主要有：电机电器及其控制，电力系统及其自动化，高电压与绝缘技术，工业自动化，电气技术等方向。硕博阶段主要有：电机与电器，电力系统及其自动化，高电压与绝缘技术，电力电子与电力传动，电工理论与新技术等方向。随着科学技术的进步，专业的内涵也要发生变化。电气工程专业也要与时俱进，主要是要和信息科学、自动化科学、计算机科学、电子科学、能源科学、材料科学等其他学科进行交叉融合，以求自身发展。电气工程专业的学生今后要更多地学习自动化和信息技术方面的知识，才能跟上时代的步伐。 知识的创新和发展要求人才不仅具有丰富的科学文化知识，而且还应具有较强的创新精神和创新能力，以及良好的合作精神和组织管理能力，只有这样才能适应时代发展的要求。因此，拓宽专业口径，减少专业课教学时数已经成为大家的共识。 现在的时代是一个“知识爆炸”的时代，知识的产生、更新速度非常之快。几年前学到的新知识，现在可能就已经落伍了。电气工程也是如此，我们不能指望在四年时间内学完电气工程全部的专业知识。但是尽早了解电气工程的概况的确是非常必要的，这可以帮助学生尽早把握电气工程的基本技术脉络，为进一步深入研究本专业打下扎实的基础。因此，如何根据自己的兴趣设计自己的专业生涯，如何根据自己的爱好选择专业及专业方向，如何根据自己的特长选修最合适的专业课，成为刚入学的新生越来越关心的问题，也使他们迫切要求尽快了解专业的概貌。这本《电气工程概论》的课本，就电气工程专业的发展史、专业特点、专业知识结构与应用领域进行全面介绍，对我的专业及专业方向选择和课程选择起到了指导的作用。同时也开阔了我的视野。 以下便是我初步掌握的关于电气工程及其自动化学科的一些基本资料。 电气工程及其自动化专业属于电气工程学科。本专业旨在培养适应社会主义市场经济和电气工程领域的需要、具有从事电气工程领域规划、研究、开发、设计、运营和管理等工作能力的高级复合型应用人才。总之，既来之则安之，不管我们的专业是如何的难学，也不管我们的专业的就业前景是如何之广，更不论考研是何等困难，踏踏实实的学好每一门课，无论基础课还是专业课，学好会用才是王道，才能使我们在复杂的社会就业环境中立于不败之地。当然，在学习中培养动手实际能力、创新能力也是非常重要的一点，社会需要的人才一定是可用的创新性人才，而不是只会考试的书呆。我会坚持自己的理想，以成为电气专业高级工程师为自己终身奋斗目标，为自己的理想，为祖国的电力工业不落后与其他任何国家。
能源材料的生产以及使用它们来发电是密切相关的两个行业，在目前极高的油价和粮价危机下，这两个行业处于变动相当大的状态。它们都是过滤及相关分离设备的重要用户，而且都期待着过滤分离的基础技术在不久的将来能发生显著变化。 能源材料的生产 能源材料（目前仍然主要是化石燃料、煤炭、石油和天然气）的开采工艺，以及后续的精炼工艺，大量用到工艺流体及设备流体，因此，要使用大量的分离设备。就工业整体而言，这是一个相当大的行业，有众多的公司参与运作，其中包括许多世界上最大的制造商，其经营范围遍布全球。 能源行业的生产工艺包括： ◆ 从露天矿和地下矿开采煤炭； ◆ 将开采出来的煤炭加工成符合市场需要的大小和质量； ◆ 将煤炭加工成焦炭和其他固体燃料，以及液体和气体燃料； ◆ 从陆上油井和海下油井开采石油和天然气； ◆ 在天然气投放市场之前先进行净化和提纯； ◆ 将原油炼制成不同工业等级的油品； ◆ 裂解馏分油和渣油以生产石化原料； ◆ 掺炼馏分油以生产石油深加工产品，如润滑油等； ◆ 将天然气冷凝成液化天然气（LNG）以便于运输，实现从气体到液体燃料这种愈来愈重要的转化； ◆ 核燃料的萃取、制造和后处理。 业界越来越关心从次级资源，如垃圾填埋场、老的或未开发的煤矿矿坑以及污泥消解池等回收甲烷。而且，人们确实对于作为能源的生物材料越来越感兴趣，无论是通过直接燃烧，还是气化，或者是转化成液体燃料（生物乙醇和生物柴油），都利于缓解石油作为汽车发动机燃料的需求压力。 影响能源行业的一个主要政策问题在于，是将生物材料用作能源（这非常合适，此外还可以减少碳排放），还是将其用作原料生产多种化学品（它们几乎是唯一适合的材料）。 除了高涨的油价，能源材料的使用年限也是问题之一。就资源使用年限而言，有些燃料存在着供应短缺的潜在问题，有的只有短短10年，如表1所示。石油和天然气的使用年限通常比煤炭短得多，石油的地区利用率最低，煤炭则高得多：全球来看，石油低于41年，煤炭可高达150年。石油和天然气的使用年限很短，而且它们具有作为化工原料的价值，因此，应优先使用煤炭作为能源。但考虑到当前的经济因素，结果就不同了。 通常人们认为不用太担心这些似乎很短的使用年限（用已探明的储藏量除以当前的生产率而得）：“当石油公司必须找到更多石油的时候他们总会找得到！”值得注意的是，表1中引用的21项使用年限数据中有19项都低于三年前的数据，并且在过去的十年中，全球的总耗能量已经按照每年大约2%的幅度不断增长。虽然有新发现的能源，但是它们似乎无法满足持续上升的需求。因此，情况似乎应该引起重视。 全球变暖（主要归咎于燃烧炉使用了化石燃料）使得能源/原料形势愈发严峻。许多政府已经承诺控制燃烧气体的排放，但是要达到令人满意的结果有许多工作尚待完成。这些变化都将影响到能源材料的消耗率。 设备的使用 机械分离设备在能源行业有着许多重要的应用，既可用于直接生产，也可用于设备维护。煤炭加工为筛煤机、过滤机和离心机提供了重要市场，特别是在洗煤场的处理中，液压系统在采矿中也很重要。 所有燃气轮机都依赖于洁净的进气（即经过过滤的），而且大多数发电系统的废气都需要经过某种处理，然后才能排放到大气中。 在天然气和石油开采行业，钻探泥浆的产生和循环，以及在井口处从天然气中分离石油（或者从水中分离石油）都需要使用机械分离设备。炼制过程包括催化剂回收、窑炉废气的过滤、以及对液态产品（特别是润滑油及类似产品）的净化。许多炼油废料是油/水混合物，多层式分离机的典型应用就是从水中分离出残油。 分离设备在能源材料开采领域的市场份额将保持稳定，因为能源行业正在设法适应需求的增长和高价格水平。高油价将加速燃料向天然气的转变，通常天然气的生产对分离设备的要求较低。目前的经济形势使得人们可以开采更深的海底石油和天然气。 尽管能源行业规模巨大，但是它仅占过滤和分离设备市场的较小的一部分。在2007年5亿美元的市场总额中，能源行业排名第12位（一个终端用户分级系统的统计，其中共有15个行业）。该数字表明能源材料行业在整个过滤设备市场中占有大约9%的份额，但是有望以每年8%的速度增长。（增长速度在15个行业中排第三）。 发电 电力行业的运营包括 ：“中心”发电站发电，输送给当地用户，或者输送到国家电网进行大范围输电。通常还会建立发电站为一家工厂供电，这些电站依靠蒸汽、气体或者发动机驱动发电。在另一处还安装有全部的备用设备，以防止主供电设备出现故障。此外，发电过程中气体的输送，虽然不会用到所有类型的分离设备，但是有可能成为膜分离设备的一个重要市场。 设备的使用 发电实际上是一项干式工艺，使用旋转机械，所以对于固/液分离设备来说只是一个微不足道的小市场。但是，在为锅炉生产纯水，以及对某些烟气处理工艺中形成的泥渣进行脱水时，分离设备有着重要作用。随着水质要求的日趋严格，膜分离技术在此起着重要作用。 电力行业是固/气分离设备市场中非常重要的一个行业：空气及气体过滤器对于发电的顺利运行至关重要。所有燃气轮机都需要洁净的进气（即是经过过滤的），而且大多数发电系统的废气都需要经过某种处理后才能排放到大气中。偏远地区（沙漠、近海）建立了越来越多的燃气电站，其对进气过滤设备的需求也随之稳步增长。 高油价将加速燃料向天然气的转变，通常天然气的生产对分离设备的要求较低。 2007年分离设备在电力行业中的销售额为9亿美元，在15个终端行业中处于中等水平，占有3%的市场份额，而且市场占有率每年有望增长2%。（值得注意的是，能源材料与电力行业共占有全球市场份额的2%，成为第5大行业，超过了食品与饮料加工行业。） 行业前景 毫无疑问，地球上的化石燃料数量是有限的，本世纪就很可能耗尽石油和天然气，特别是，如果在最后时刻还想留下一些用作化工原料。那么恢复使用煤炭将是最简单的转变方法，因为它的储藏量高得多（只是，现在还有谁在寻找煤炭呢？） 煤炭行业的再次复苏有下列几种途径： ◆ 生产洁净煤，减轻煤燃烧过程产生的酸性废气问题； ◆ 使用矿物煤（含有低等级物质）或者地下气化法将煤气化成高热值的气体； ◆ 通过热解或氢化从煤炭中将煤液化，用作燃料或者原料； ◆ 直接使用煤炭作为原料生产含碳化学品。 这些工艺中的大部分都是机械分离设备的重要用户，但大多只是相对短期的发展规划，尚未成功实施。 恢复使用煤炭并作为主要能源这一提议会引起气候变化论者们的反对，他们担心温室气体排放的问题。因此，一旦采用煤炭工艺就必须使用碳捕获和螯合技术。 关于碳排放问题的担忧自然会引起人们对核裂变能（核能产生过程中完全不产生碳）和可再生能源（仅在生物材料加工过程中产生碳）的思考。 核能本身是一种比较好的能源，如果公众对其的态度能够改变，那么就能找到令人满意的核废料处理方案，并且建立起足够多的核电站以降低核电成本。芬兰正在建设一所新核电厂，这是近10多年来欧洲建立的第一家核电厂；同时，美国正在采取一些积极的举措来鼓励政府再次投资核能 ；英国政府已经承诺一项新的核能计划（虽然还不急于实施）。 核能本身是一种比较好的能源——如果公众对其的态度能够改变，那么就能找到令人满意的核废料处理方案，并且建立起足够多的核电站以降低核电成本。 关于拓展可再生能源系统的话题，最近已经谈论、撰写和计划得太多了，但是它们都只是对既有能源的变相利用。虽然大型风电场已得到认可，但到2020年，直接可再生能源（风、潮汐、海浪）也不太可能超过总量的2%。可以预见，生物材料作为燃料将会取得巨大成功，它们可以燃烧或气化，也可以经过转化后变成液体燃料，或者通过发酵制成生物酒精，或者通过种籽加工制成生物柴油，甚至还可以高温分解。生物燃料的主要问题是它需要土地，这就要与粮食作物争用田地。 木质纤维素材料（植物的结构物质）是一种有待开发，更具发展前途的生物能源原料，这样就可以利用非食物原料，或对藻类进行加工提取海藻油，因此可以利用水生作物。 在可再生能源系统内，关于将氢作为未来的主要能源的讨论已经很多。这实际上是完全错误的观点——氢不是一种能源，而是将能量从一处转移到另一处的一种途径（就像电一样）。目前，生产氢的成本比从氢燃烧中回收到的价值更高，而且很可能在将来也是如此——无论这种燃烧多么“绿色环保”。 尽管如此，在电解槽中制造氢（使用沙漠地区中通过光伏阵列产生的电）仍然很可能是燃料电池中氢的主要来源。在燃料电池的生产中，这将成为复极式离子膜的重要应用，无论制成的氢是用作能源还是作为化工原料。 新的过滤需求 和其他行业一样，能源行业将不断追求越来越高的过滤效率，以获得更洁净的工艺流体。 在能源材料行业，过滤分离设备主要的开发领域在于增加近海需求，以改善开采燃料的分离，改进钻探泥浆和注入水的处理，以及热废气的处理。由于生产场所越来越远离生活环境，所以设备必须具备高可靠性。 在电力行业，主要的开发领域无疑是热废气的过滤。此外，用于燃气轮机的高品质进气滤清器，以及用于锅炉给水的水过滤器也值得关注。重新利用核能将显著增加电力行业对可靠的高级过滤设备的需求。 使用燃料电池进行小规模发电是电力行业中极为令人关注，在寻找经济的电池形式方面，目前已取得巨大进步。当这一技术开发成功后，电驱动膜分离设备将具有良好的市场前景。 ●
未来广泛应用的新能源 ---生物质能与核能能源是人类藉以克服困难，维持生存的原动力，譬如太阳给我们光热，风吹动风车可以发电，燃烧汽油可用以推动汽车，使用瓦斯可以烹调、取暖，凡此种种如太阳、风、汽油、瓦斯等都是能源。近年来，无论核分裂、核融合和太阳能的研究发展，均呈现出一片蓬勃景象，但今日能源供应市场燃料其蕴藏量有限且日益枯竭、分布不均，使用时又污染严重，鉴於目前已经投置的生产设备和应用技术，预计主能源维持在能源主流的地位直至本世纪之末，因此人类当务之急便是寻求更好用的燃料，并加紧改良现有能源的利用技术。下面是未来应用较广泛的两种新能源。一、新能源之生物质能 生物质能是指通过光合作用而形成的各种有机体，包括所有的动植物和微生物。 而所谓生物质能，就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能 量形式，即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可 转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源。生物质能的原始能量来源于太阳，所以从广义上讲，生物质能是太阳能的一种表现形式。目前，很多国家都在积极研究和开发利用生物质能。生物质能蕴藏在植物、动物和微生物等可以生长的有机物中，它是由太阳能转化 而来的。 1、生物质能的特点1) 可再生性生物质属可再生资源,生物质能由于通过植物的光合作用可以再生,资源丰富,可保证能源的永续利用； 2) 低污染性生物质的硫含量、氮含量低； 生物质作为燃料时，由于它在生长时需要的二氧化碳相当于它排放的二氧化碳的量， 因而对大气的二氧化碳净排放量近似于零，可有效地减轻温室效应； 3) 广泛分布性 缺乏煤炭的地域，可充分利用生物质能； 4) 生物质燃料总量十分丰富。生物质能源的年生产量远远超过全世界总能源需求量,相当于目前世界总能耗的十倍。 2、生物质能的分类依据来源的不同，可以将适合于能源利用的生物质分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物和畜禽粪便等。林业生物质资源是指森林生长和林业生产过程提供的生物质能源，包括薪炭林、在森林抚育和间伐作业中的零散木材、残留的树枝、树叶和木屑等。农业生物质能资源是指农业作物；农业生产过程中的 废弃物，如农作物收获时残留在农田内的农作物秸秆。工业有机废水主要是酒精、酿酒、制糖、食品、制药、造纸及屠宰等行业生产过程中排 出的废水等，其中都富含有机物。 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。
中北大学的？
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能源概论能源的意义能源［Source of energy］是人类藉以克服困难，维持生存的原动力，譬如太阳给我们光热，风吹动风车可以发电，燃烧汽油可用以推动汽车，使用瓦斯可以烹调、取暖，凡此种种如太阳、风、汽油、瓦斯等都是能源。至於能源存在於自然界中，不需经过转换处理，直接可用的称为「初级能源」［Primary Energy］，例如太阳能、水力等，但凡必须经过转换才可提供使用的能源，称之为「次级能源」［Secondary Energy］，例如：汽油、电能等。【各类能源转换系统图】能源的种类众多，近年来，无论核分裂(fission)、核融合(fusion)和太阳能的研究发展，均呈现出一片蓬勃景象，但目前依赖最重，使用最多的还是化石性燃料［Fossil fuel］，如煤、石油和天然气等，占有90％以上的今日能源供应市场由於这类燃料其蕴藏量有限且日益枯竭、分布不均，使用时又污染严重，鉴於目前已经投置的生产设备和应用技术，预计化石燃料尚可以维持在能源主流的地位直至本世纪之末，因此人类当务之急便是寻求更好用的燃料，并加紧改良现有能源的利用技术。由於人口增加，每人耗费的能源用量也不断升高，但自然界的能源蕴藏并非无穷，於传统能源逐渐枯竭之际，［目前的估计是煤大约可再维持100年左右，石油、天然气亦只有数十年的存量］，对各种形式再生能源的开发研究正被各国重视，现今社会人类终於体悟到能源不容我们的任意挥霍，因此除了积极开发新能源、改善能源利用的效率外，也应研究如何在不降低生活水准、不减缓工业发进步及经济成长的前题下，努力节约能源。--------------------------------------------------------------------------------地球的能源一、 地球上可取用的能源： 人类在地球上可取用的能源，绝大部分来自太阳能，如化石燃料(包括石油、煤、天然气)、水 力、风力、生质能。 小部分来自於核能，这是源自於宇宙的演化过程，在地球形成时就已存在的放射性元素，例如铀。 余下的小量来自於地热(地球内部的热量)和月球运动引致的潮汐作用。 二、 能源分类： 地球能源若依起源来分类，可区分成自有能源和外来能源(来自外太空)两种。自有能源主要包括地热和核燃料；外来能源主要包括月球能(月球对地球之万有引力作用而产生潮汐能)和太阳能等。若依使用结果来分类，可分为： 再生能源（非耗竭能源）：太阳能、水力、风力、生质能、潮汐、地热、海浪能、海洋热能转换、核融合能等能源，在短期内能自行补充，能反覆使用持续供应者 ，称之。 非再生能源（耗竭能源）：煤、石油、天然气、废热、铀等能源，用过即无的，必须另外设法开发转换采取，无法自行补充者，称之。 --------------------------------------------------------------------------------能源的开发与应用：一、 太阳： 每年照射到地球表面的太阳能，估计为78×1017瓦-年，约为目前全世界每年所需能量的一万多倍。 其中有30%之太阳能被反射回太空。 约有50%为地球表面吸收后，再重新辐射出去，因此得以维持地球表面的温度。 约20%的太阳能将地表的水蒸发成水蒸气，形成云、雨及空气的流动(水力和风力的由来)，同时也造成海洋表面和底层的温差。 只有很小的比例(约06%)用於进行植物生长所需的光合作用，太阳能被转化储存在植物体内碳氢化合物的化学能。 太阳能可经由太阳电池直接转换为电能，或是利用反射镜，将太阳光焦聚直接转换为热能。直接取用的太阳能，没有造成任何污染，是非常乾净的能源。(但成本高，经济价值不高，仅适合在沙漠或偏远地带)。 【太阳能板】 二、 水力与风力发电： 本质上都是太阳能的间接利用，发电过程不会产生污染性废物，是相当理想的清洁能源。(在开发中国家，水力发电资源已趋饱和。且造成对生态环境的影响广受争议，风力发电之风车叶片会产生很大的噪音，使人不安，且对自然景观有负面的影响。) 【风力发电】 三、 潮汐与地热发电： 潮汐发电以及地热发电都是善於利用地区和地形的特性，以产生乾净能源。 【潮汐发电】 四、 生质能的应用： 植物本身、农作物的残渣、动物牲畜的排泄物等，可经化学处理合成为液体燃料，或经微生物的发酵作用产生沼气，可用於燃烧产生热能，这种能量称为生质能。 利用甘蔗或玉米可制成酒精，是当今最主要的生质能能源。而生质能的供应需要依赖大面积种植，因此制作成本甚高，不适合地狭人稠的国家。尽管如此，生质能仍是一个值得选择的替代化石燃料的能源。酒精燃烧固然会产生二氧化碳，但因大量植物的种植，经由光合作用，可回收大气中的二氧化碳而达到平衡。 五、 核能反应发电： 核能和一般火力发电一样，从特定的燃料中，发出大量的能，利用核反应产生巨大的核能，制造高温高压的蒸气或气体，导入输机，驱动发电组发电。 核能所用的燃料，乃是可分裂或融合的放射性物质，例如铀235、钸239、铀233等 核能在近年来由於日本和法国研究发展快滋生核反应炉，利用快速中子撞击铀-238，使转化成可分裂的钸-239，作为核反应的燃料。使先前含量高达3%的铀-238，可充分的利用。 核分裂：核能的产生首先是以中子撞击可分裂物［如铀235］使分裂，变成钡及氪等原子，并发出能量以及快速中子，这些中子又会去撞击旁的铀原子核使分裂进行下去，称为连锁反应［或链反应］，为了有效控制反应速率，因此需要「缓和剂」［例如水、石磨、重水等］来吸收中子的能量，使之减速，以及「控制棒」［例如锆金属管中贮存石墨等可以吸收中子的物质］以使参与反应的中子数降低，直到反应以等速进行，反应时发出的能量是靠「冷却剂」来移走，常用的冷却剂有二氧化碳、水、氦、液态钠等，冷却剂流经「热交换器」把热量送出制造高温蒸气，送往汽机，产生动力。 核融合：目前人类只会应用融合时的巨大核能，当作杀伤武器［如氢弹］，由於核子融合［聚变］往往需要摄氏1亿度的高温因此欲将核融合发电，投入的能量比发出的多，迄今能停於研究阶段，但是核融合的生成物很安全，燃料又便宜［例如1m3的水电解所得的天然重氢，采融合反应所发的核能，就超过200吨石油的能量］，所以核融合发电仍是很有发展潜力。 核分裂式的反应器种类很多，例如： 沸水反应器［BWR，Boiling Water Reactor］，以水为冷却剂及缓和剂，让水在炉心沸腾，所生蒸气亦可直接通往汽涡轮发电机。 压水反应器［PWR，Pressurized Water Reactor］，以水为冷却剂及缓和剂，并加压不使水沸腾，极高温的水经热交换器把热量送出，以供制造蒸气，发往汽涡轮发电机发电。 气冷反应器［GCR，Gas-Cooled Reactor］，以气体为冷却剂，以石墨为缓和剂，产生能量亦经热交换器送出。 重水反应器［HWR，Heavy-Water Reactor］，以重水为缓和剂，又分「重水气冷式［HWGCR］」即气体冷却，「沸腾轻水式［HWLWR］」即重水缓和，一般水冷却及「加压重水式［PHWR］」即以重水为缓和剂及冷却剂并加压。 高温反应器［HTR HTGR，High Temperature Reactor］，采用稀有气体为冷却剂，核心采用陶瓷材料，通常采用石墨为缓和剂，其冷却剂出口温度甚高。 钠冷却反应器［Sodium-Cooled Reactor］，以液态钠为冷却剂。 轻水反应器［LWR，Light-Wter Reactor］以天然纯水为冷却剂，分沸水式［SWR］及压水式［PWR］。 快孳生反应器［FBR，Fast Breeder Reactor］，能进行快速孳生［使铀包围钸经反应后，除发出能量，兼产生钸239，产生的可分裂放射性物多於所分裂的反应物］，以液态钠或钠钾为冷却剂，反应生成物仍可再利用。 国内核能发电厂有三，其中金山、国圣附近的核能一厂、二厂所采用的反应器是沸水式，垦丁附近的三厂采用的是压水式。这三个核能电厂发电机组之装机容量，分别为核一厂636MW，核二厂两部各985MW，核三厂两部各951MW。 核能发电成本较火力为低，以核一厂为例每度约4角，燃煤［以深澳、南部火力为例］约每度1元，燃油［以协和、大林火力为例］约每度5元。 六、 石油和天然气： 人类应用的最多，依赖得最重的能源，就是石油［又称原油］，由於石油和天然气往往相伴而生，又可互相转化或代用，是所有能源中最方便使用的燃料，它可视需要量的多寡而调节生产量，便於输送，也便於储藏，可直接燃烧用於发电或驱动引擎。因此通称之为「油气」，目前在估计石油之蕴藏及产量时，也往往将天然气，合并计算。(可惜地球的蕴藏量有限，人们开采使用石油的速率远远超过它形成的速率。) 石油和天然气不仅是优良的燃料，而且可供做化工生产之原料［如制造肥料等］。石油经沈淀、过滤、离心处理去除水份及固体，再送入蒸馏槽加温，可依次分馏出各种汽化气约200℃时，汽油已经完全分馏出，称为「分馏汽油」，然后再增高温度可分馏出灯油、轻油、机油、重油等，剩下沥青；轻油及重油在高温高压之下再予化学处理又可得汽油，称为「分解汽油」，总共自石油中可提炼日汽油量约30%。 汽油又是目前机械动力最主要的来源，交通工具［车、船、飞机等］大多以汽油为燃料，汽油含碳83~85%、氢14~15%，另含硫磺、抗燥剂等，在10℃遇火即燃，380℃时能自然，燃烧时空气与汽油之混合比为5：1，每燃烧1公斤汽油可发出热量约1万千卡。 天然气开发利用较晚，但蕴藏丰富，使用方便且污染较不严重，而且用途广泛，因此能源价值日益升高。天然气是自然界一切天然生成可燃性气体的统称，譬如火山、温泉、矿山、油田、煤田之气体以及地下腐败物质发酵生成之气体，主要成分可说是各类碳氢化合物［ 如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等］及硫化氢等。 天然气液化卸称为液化天然气［LNG］，液化是为了缩小体积以利运送及贮存，一般而言，液化天然气主要成分是甲烷。若将丙烷、丁烷液化则称为液化石油气［LPG］，俗称煤气，常用做城市住宅工商加热取暖之燃料。目前各国有大量采用天然气取代石油之趋势！ 七、 煤： 能源危机主要的是因为石油蕴藏日益短少之故，而煤和石油同样是开发使用历史悠久的燃料，更因为煤具有存量丰富、用途广泛之优点，因此在发电及工业加热应用上，也常用来取代石油，煤及古代植物，埋在地下经长时间作用碳化而成，煤可分无烟煤、烟煤、次烟煤、褐煤等，发热量每磅约可发6300~14000英热单位，比重在25~7之间，比热在351℉以下约32BTU/磅℉。 直接利用系采用各种燃烧器［煤炉］，转化利用是经液化或气化等手续，先把煤变成燃气或液化燃料［如乙炔、醇类、汽油等］再燃烧使用，加工处理是把煤研磨成煤粉，炼成焦煤，制成碳原料或制煤、油混合燃料，以供燃用。 煤燃烧所产生的污染比石油和天然气严重得多，不过近年来工业界已积极在研究如何将煤转化成便宜的、清洁的液体燃料，或转化为可燃气体，以提升煤的应用价值。 目前世界各留大多设法多用煤、天然气，核能及其他能源，以减轻对石油的依赖；我国在能源供应之长期规画中；亦预备将来提高煤、天然气、核能之供应，预定增加情形为煤6%，天然气5%，核能3%。 八、 化石燃料： 动植物死亡后，埋葬在地下，经过数百万年以上的地压、地热和细菌引致的化学变化后，累积形成煤、石油、天然气等化石燃料。目前全世界每年消耗的能量约有90%来自於化石能源，其余主要由核能和水力发电提供。 【化石能源形成过程】 参考
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有章不循是电力企业安全生产的最大的隐患 电力安全生产是电力企业一项十分关键的工作。是做好一切工作的前题。我们各级管理人员都要充分认识安全生产的极端重要性,要认真落实"安全第一,预防为主,综合治理"的方针,认真分析生产中存在的薄弱环节。安全局面的不稳定,固然有许多客观原因,但主观问题的存在是最根本的原因。大量的实践证明,有章不循现象是电力企业安全生产的最大隐患,应该引起我们全体员工的重视和思考。 一、它产生的具体原因是什么 (一)领导认识不到位,灌输教育不彻底,安全生产是电力生产的基础,是电力生产永恒的主,但个别领导不能把安全生产重要性的理念灌输到员工中去,致使部分员工一方面认为安全的规章制度定得太苛刻,不理解;另一方面在思想上不重视,从而重突击、轻平时,重检查、轻整改,使安全生产说起来重要、做起来次要、干起来不要。有的企业在安全管理上,不能横到边、纵到底;在安全教育上,不能达到自上而下灌输与自下而上的落实互动,安全责任压力不能全部传递到每一个员工。归纳起来有以下几种情况:一是安全培训不到位,安全活动流于形式。对员工的安全意识教育缺乏耐力和手段,安全培训缺少计划性、针对性的内容,培训得不到实效;安全活动流于形式,管理人员不能按规定参加下级学习活动,班组学习只是念文件或编记录、走过场,应付检查,安全生产要求处于棚架状态。二是安全管理上存在骄傲自满的心理,对安全形势盲目乐观,缺乏忧患意识,尤其在较长时间的安全稳定运行面前丧失警惕性,同时只重视主业而忽视了"三产"的管理,没有把"三产"外部项目的管理纳入到主业管理体系,造成外包项目管理松懈,违章成风。三是缺乏严、细、实的工作作风。在严管上宽松,出现违章造成事故时只要下边说情,就会网开一面,下不为例,既往不咎;也有干活越多违章和出事故的机率越大的想法,能宽则宽,不能严格要求按奖惩办法执行,致使责任人不能得到有效的处罚,纵容违章;在实管上放纵,存在岗位安全责任不落实、违章指挥、凭经验办事的现象。四是安全设施的投入不到位。过多考虑成本控制,存在现场安全工器具和检修工器具落后、不能正常投入,初设标准和现行安全标准对照有一定差距的问题。 (二)规章制度杂多,制定随意性大,熟悉了解难度大。上级下发的安全生产规章制度本身比较多,加之企业本身的补充规定和细则更是又多又长,延长了记忆和掌握的过程、遵循和落实的时间;有些人不注重学习,尤其是第一责任人、安全员对安全生产制度规定一知半解,导致执行上扭曲和不到位。同时还存在随意制定规章制度,产生了一个将军一个令的现象,使安全生产制度缺乏连贯性和一致性,员工无所适从;加之缺乏有效的安全生产管理,执行滞后,使各级岗位安全职责落实不到位。 (三)制度本身的不公正、不平等,放大了执行难度。有些企业对违反安全生产规章制度的人和事,不是按照"四不放过"原则,不是一视同仁,而是有亲有疏、有轻有重、有严有松,挫伤了部分员工遵章守纪的积极性;有些规章本身带有不平等,执行中只管员工不管领导,造成上行下效,放大了违章纠章难度,使规章制度难以落实和执行。 (四)制度执行不较真、不碰硬,助长了有章不循。有些企业对安全生产违章现象睁只眼闭只眼,不出事无人发现,发现了也无人管、无人查,甚至相互推诿扯皮,谁也不愿做得罪人的事;出了事,先是能瞒则瞒、能捂则捂,瞒不住、捂不了,则大事报小、小事报了;对事故责任有关人员的处理,前怕狼后怕虎,当惩不惩、当严不严,助长了有章不循的歪风。 (五)员工的思想障碍、行为偏差,造成了有章难循。一些员工的思想中存在侥幸心理,认为偶尔违章一次不一定出事故,过去也是这样干的就没发生问题;存在莽撞心理,工作不细致,不认真按工作票上的危险点分析去做,甚至根本就不去看危险点的内容盲目开工、冒险蛮干;存在投机心理,耍小聪明,投机取巧,隔项操作,但往往弄巧成拙;存在浮躁心理,心态不平衡、轻率、急躁,不按规程和程序操作,急于把活干完;存在疲惫心理,过度疲劳或受到某种刺激心情不好,体力、智力和情绪处于压抑状态,思想不集中,反应迟钝从而导致误操作;存在逆反心理,对领导不满意,对安排的工作不舒心、不服气、闹别扭,或认为"标准"、"措施"太烦琐、太束缚人,从而产生抵触情绪。这些情绪的存在,导致在安全生产上有章难循,成为造成违章和事故不可忽视的因素。 二、解决问题的办法 (一)加强安全教育,使员工从"要我安全"向"我要安全"转变 要着眼员工的安全心理进行安全教育。一要自上而下宣传贯彻上级的安全理念。管理人员特别是安全生产第一责任人,首先要把上级的安全理念、安全工作规定按照三级管理体制自上而下地贯彻、落实,然后再自下而上地检查落实情况,防止中间棚架现象;要下潜,重心下移,了解生产一线设备、人员的状况,对安全生产、重大危险源、员工的思想动态做到心中有数,要按照集团公司、分公司的要求做好安全生产责任制的落实。二要抓好安全培训和安全活动日的工作。首先要制定出安全培训计划并分层次、分类别、分时间段地制定对员工、外来工、新进厂人员的培训等,使安全培训工作正常化、重点化;要开展员工能够接受的多种形式的安全生产活动日活动,如安全讲座、事故演习、安全知识竞赛、安全技能训练、事故通报学习、违章分析与反思、每周的安全生产分析总结等;安全监督人员和各单位的一把手要亲自过问计划制定,参加班组安全日活动,督促文件精神的领会落实,通过每周半天、每年近一个月的学习,逐步提升全员的安全意识。三要利用安全心理效应抓好安全教育的重点培训。要从安全心理出发,抓住员工的安全心理倾向,抓住不同时期员工的安全心理状态,抓住不同类型员工的安全心理活动,进行因时、因人、因势而异的安全教育,形成安全心理共鸣,强化自我保护意识,使员工产生"我要安全"的强烈意识和行为。 (二)要把握员工的安全行为贯彻安全制度。要从员工的角度出发,根据工作性质不同、多工种联合、多工序交叉、多环节衔接作业的特点,把握员工生产过程中的安全行为。一要以人为本,进行人文关怀。要带着感情去抓安全,从关心员工的生命和家庭幸福出发去抓安全,用身边的事故教育身边的员工,使员工把违章造成的后果入脑、入心,造成"违章"心理障碍,不愿违章、不想违章、不去违章、不敢违章。二要建立健全安全机制,完善各种规章制度,督促和支持规章制度的执行。任何人在制度面前一视同仁,没有特权。在个人自我保护制度上,要强调员工的特权,即有权对违章的生产指挥不执行。同时加强各级安监人员的能力建设,落实他们的待遇,支持他们的工作,并由企业效能监督来检查他们的尽职尽责情况,形成对安全监督人员的闭环管理,从而从人文关怀上、制度上确立员工的主观能动性,从内因产生"我要安全"的行为,自觉地遵守安全规章制度,自觉地进行安全保护。 安全生产过程管理从安全制度建立、安全教育管理、安全监督管理、分析处罚管理到事故后管理应该是闭环管理过程,在监管过程中要挤干其中的水分,杜绝、避免事故后管理,因此在监管过程中要做到:一是安全意识上不掺假。二是安全投入上不掺假。三是安全检查不掺假。四是事故处理上不掺假。 (三)齐抓共管充分发挥各级人员的监督作用 要坚持"安全第一,预防为主、综合治理"的方针,党政工团齐抓共管,充分发挥企业经营层、中层管理人员、安监部专工、部门安全员、班组安全员的层层监督作用,使有章不循现象一出现就能及时发现、一发现就能及时纠正,真正做到防患于未然。一是要充分发挥安全监督委员会的主体监督作用。二是要发挥安全监管部门的监管职责作用。依法搞好综合监督管理,监督、指导、协调安全生产工作,加大全面监管力度,确保安全生产监管不缺位、不错位、不越位,及时发现和纠正有章不循的问题。 面对安全生产的有章不循现象,只要能够自上而下地提高认识,树立"任何事故都是可以避免的"安全理念,以员工的安全心理和安全行为为抓手,以安全生产的过程管理为重点,形成事事有人关、安全人人抓的良好局面,就杜绝安全隐患,确保安全生产无事故,真正做到有章可循。
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