核能的释放通常有两种形式，一种是重核的裂变，即一个重原子
核（如铀、钚），分裂成两个或多个中等原子量的原子核，引起链式
反应，从而释放出巨大的能量；另一种是轻核的聚变，即两个轻原子
核（如氢的同位素氘），聚合成为一个较重的核，从而释放出巨大的
能量。理论和实践都证明，轻核聚变比重核聚变释放出的能量要大得
多。
　　利用重核裂变，人们已经制造出了原子弹，若通过反应堆对其加
以人工控制，就可实现原子能发电。利用轻核聚变原理，人们已经制
造出比原子弹杀伤力更大的氢弹，氢弹是无控制爆炸性核聚变。要实
现核聚变能的和平利用，即核聚变发电，必须对核聚变实行人工控制，
使核聚变反应按照人们的需要有序地进行，这就是受控核聚变。
重核裂变能源
　　1938年，放射化学家奥托·哈恩和物理学家施特拉斯曼发现铀核
裂变。1942年12月2日,世界上第一座核裂变反应堆在美国的芝加哥大
学建成，人类在这里首次实现了自持链式反应，从而开始了受控的核
能释放。
　　1954年，前苏联在莫斯科附近的奥布宁斯克建成了世界上第一座
核电站，输出功率为5000千瓦。到60年代中期，核电站走向实用化和
商品化。工业发达国家核电发电成本已与燃煤火力发电站持平甚至略
低。
　　常见的压水反应堆核电站，主要包括两大部分：一部分是利用核
能生产蒸汽的核岛，包括反应堆装置和回路系统；另一部分是利用蒸
汽发电的常规岛，包括汽轮发电机系统。核电站用的燃料是铀，它是
一种很重的金属。用铀制成的核燃料在反应堆内发生裂变而产生大量
热能，再用处于高压力下的水把热能带出，在蒸汽发生器内产生蒸汽，
蒸汽推动气轮机带着发电机一起旋转，电能就源源不断地产生出来，
并通过电网送到四面八方。
　　目前，全世界共有将近500座核电站,全年总发电量占世界总发电
量的17％。世界各国中，法国的核电站发展最快，有57座核电站，总
装机容量6200万千瓦，核电占总发电量的77.8%。1991年，中国自行
设计、建造的第一座核电站――秦山核电站启用（图1）,继之大亚湾
核电站投产。世纪之交，中国正规划、兴建4座新的核电站，到2010
年核电总量有望达到2000万千瓦。
图1 秦山核电站
轻核聚变能源
　　轻原子核聚变反应的研究， 可以追溯到30年代对太阳的研究。
1938年，物理学家证明，太阳里进行的氢核聚变成氮核的反应，使它
还能光芒万丈地燃烧几十亿年。
　　受控核聚变反应的原理是：氘（氢同位素）原子核在上亿摄氏度
的高温条件下发生聚变而释放出巨大能量。由于这种热核反应是人工
控制的，因此可用作能源。
　　核聚变发电有许多无可比拟的优点：
能量巨大
核聚变比核裂变释放出更多的能量。 例如， 铀235的裂变反应，
将千分之一的物质变成了能量；而氘的聚变反应，将近千分之四的物
质变成了能量。
资源丰富
重核裂变使用的主要原料是铀，目前探明的储量仅够使用约1000
年；而轻核聚变使用的燃料是海水中的氘，1升海水能提取30毫克氘，
在聚变反应中能产生约等于300升汽油的能量,即"1升海水约等于300
升汽油"，地球上海水中就有45万亿吨氘，足够人类使用百亿年。
成本低廉
1千克氘的价格只为1千克浓缩铀的1/40。
安全、无污染
核聚变不产生放射性污染物，万一发生事故，反应堆会自动冷却
而停止反应，不会发生爆炸。
　　简言之，受控核聚变的燃料取之不尽、用之不竭，核聚变能将是
21世纪最理想的"长寿"能源。

我们国家目前能源及其缺乏，寻找新颖的可替代能源是一个好的方向。但是我们的政府是否有这方面的考虑及具体大算，就不得而知了。

政府没有，大家一起推动呀。使个人意识上升到国家意识呀！

发电新技术

1 回顾与现状

1831年法拉弟发现电磁感应原理后，相继出现了三大发明：励磁电机、电灯、电话，从而引起电力技术革命。1882年世界第一座较正规的发电厂建成，容量671．5 kW，到1996年末全世界电力装机容量2．773 TW，发电量达11 601 TWh；我国1882年在上海建成第一个12 kW发电厂，到1998年装机容量277 GW，发电量1167 TWh。一个世纪以来，电力得到如此迅速的发展，是由于它在使用上的高效、清洁和方便，电不但给家庭带来光明、舒适，更是一个国家现代化、工业化的标志之一。 在经济发展、社会进步的同时，人们认识到了一个严峻的现实：几亿年形成的矿物质燃料储量是有限的，地球自净化的环境容量也不是无限的，在经济高速发展进程中，人类过度消耗能源的同时，严重地污染了自己赖以生存的地球和空间，能源与环境是进入21世纪必须考虑的四大难题之首——能源、环境、人口和粮食。节约能源，抑制化石燃料的过度消耗；保护环境，净化人类生存的有限空间；开发与利用再生能源与新能源，带来在环境及价格上均有竞争能力的能源革命。既满足人类当前发展的需要，又不对后代人满足其需求的能力构成危害，这一“持续发展”已成为人类当前和未来共同遵循的迫切问题。 1．1我国能源形势 我国是一次能源储量丰富的国家，但从可持续发展观点看，存在着十分严重的能源问题。 1．1．1人均能源不足，人均能耗低而单位产值能耗高我国人均煤炭探明储量为世界均值的51．3％，石油仅为11．3％，天然气只有3．78％。1996年，人均商品能源消费量为世界平均值的55％，为发达国家平均值的1／6；家庭人均用电量只有美国的2．4％；单位国民生产总值能耗（能源消耗强度）高于发达国家和发展中国家平均值。 1．1．2一次能源分布不均 煤炭探明储量中，山西、内蒙古及陕西占65．2％；可开发水能资源中，近67．8％集中在西南地区；松辽、渤海湾、塔里木和准噶尔盆地的石油资源占全国的52．6％；天然气总储量中，2／3分布在中西部，而经济发达的东南沿海地区则缺乏能源。 1．1．3我国是世界上少数几个以煤为主要一次能源的国家，是世界最大煤炭生产国与消费国。煤炭提供了70％的工业燃料和动力、60％的化工原料。80％民用商品能源。由于煤炭耗量大，而烟气净化装置又不完善和低效，使得环境污染成为我国经济发展的一大拦路虎。 1．1．4发电用能源占一次能源比重低电是优质。高效、可靠、清洁的二次能源，世界各国电力增长速度始终高于经济增长速度，发电用能源占一次能源比重逐年增大。1992年统计，这一比重为：加拿大60．8％、法国53．6％、英国36．3％、日本51．2％、德国36．9％、意大利32．2％、美国40．8％；但我国目前只有28．8％左右。 1．1．5能源利用效率低 初步分析表明，到2050年我国煤炭供应能力的极限为1857 Mtce、石油143Mtce、天然气239 Mtce；经济可开发水能全部开发利用为260 GW，年发电相当于229 Mtce；再加上核电装机200GW，年发电量相当于360 Mtce；可再生能源370 Mtce，于是一次能源总供应能力约3200 Mtce。但如果按目前大量增加能源消耗来支撑经济的增长，则2050年一次能源需求约为6000Mtce。显然，这是不可能的，也是不应该的，必须靠节约能源这“第六能源”和新能源来解决可持续发展对能源的要求。 我国能源系统效率很低，以1992年为例：能源系统的总效率＝32％（开采效率）*70％加工、贮运、转换效率）*41％（终端利用效率）=9，2％，不到发达国家的1/2。为此必须依靠科学技术大力提高能源利用效率。 1.2我国电力工业概况 我国电力工业，建国五十年来取得了举世瞩目的伟大成就（表1）。

但是与国外电力工业相比有很大差距。 1．2．1电气化程度很低 1998年我国人均装机 0．222 kW，人均发电量只有927 kWh，为世界平均值的1／3，为发达国家的1／6～1／10，还有6000万人左右没有用上电；电能在终端能源消耗中的比例低，发电用煤炭消耗占煤类产量的比例远低于发达国家。 1．2．2单机容量小，供电煤耗高 我国200Mw以下机组占火电装机的58％，1997年全国平均供电煤耗408g/kWh，比世界先进水平高70～80g/kWh； 1．2．3电网薄弱，供电可靠性差 长期以来，投资结构不合理（表2），使主网尤其城网、农网薄弱，输配电容载比低、线路“瓶颈”处多；陈旧低效设备多，仅64、73型高耗能变压器全国有20GVA待更换；线损高，比先进国家高2～3个百分点。1995年全国电网线损率为8．77％，其中110 kV及以下配网损失占60％；供电可靠性与国际水平差距大（表3）。

表2主要国家发、输、配电工程投资比

表3各主要城市供电可靠性比较

1.2.4实现可持续发展环境问题压力大

我国是世界上少有的几个以煤炭为主要一次能源的国家，动力煤灰份高（28%～30%），含硫量大于）1％的煤炭占40％，发电能源构成中，煤电比例大，1995年为76.0％，由于经济、技术及环境标准等多方面原因，烟气除尘效率低，SO2排放处失控状况，我国酸雨面积已占国土面积的1／3。1997年统计，6MW及以上火电厂SO2排放约6．83 Mt约占全国工业排放量的30％。因此采取政策、技术、管理各方面的措施，实现防治结合、综合治理、提高能效、控制污染的目标，成为电力工业可持续发展的关键问题。 电力是通往强国富民、可持续发展的桥梁，虽然近几年，由于全国经济结构的调整，使电力供需矛盾得以缓和，但这是用电低水平下的暂时缓和，进入21世纪后，为满足新世纪国民经济发展的需要，电力工业必将较快发展。 江泽民同志在《正确处理社会主义现代化建设中的若干重大关系》1995．9.28）中指出：“在现代化建设中，必须把实现可持续发展作为一个重大战略。要把控制人口、节能资源、保护环境放到重要位置，使人口增长与社会生产力的发展相适应，使经济建设与资源、环境相协调，实现良性循环。”为实现这个目标，大力发展高效、洁净的“绿色电力”，必须成为下世纪我国电力工业发展的主旋律。

2 高效发电新技术

提高发电效率既节约能源，又减少污染，是新建火电机组，改造在运发电机组的头等大事。 2．1发展超临界参数的大容量火电机组 为提高热效率，各国火力发电机组都积极采用超临界参数的大容量机组（表4、表5）。

表4全世界大容量火电机组的单机容量及投运年份

表5我国火电机组单机容量变迁表

美国第一台试验性超临界（31MPa，621/566/566°C）125MW机组于1957年投入运行，到80年代初期美国超临界机组投运了170套，占总装机容量25％，单机最大容量为1300MW；原苏联到1985年投运了185台超临界机组，占当时原苏联火电装机的50．5％；日本、德国及英国、意大利等国也不甘示弱，相继投入超临界机组，经近四十年努力，超临界技术日趋成熟，可靠性与亚临界机组等同，热效率明显提高（表6、表7）。超临界汽轮机热耗比亚临界机组低192．559 kJ／kWh，相对热效率改善约为2．5％。特别是丹麦Vestkraft电厂1992年投运的407 MW机组（25．1Mk，560／560℃），经优化设计和改进，供电效率达45．3％（供电煤耗272g/kWh），为超临界机组树立了榜样。