科学网

 找回密码
  注册

tag 标签: 发电

相关帖子

版块 作者 回复/查看 最后发表

没有相关内容

相关日志

岩浆发电的未来之路
热度 3 pony1984621 2012-5-8 00:06
岩浆发电的未来之路
岩浆发电的未来之路 文 / 马志飞 北京时间 2012 年 4 月 11 日 16 时 38 分,印尼北苏门答腊西海岸发生里氏 8.5 级地震,随后又发生多次余震 。对于印尼来说,地震仿佛是“家常便饭”,由于这里位于地球板块交界地段,地震、火山活动频繁,因此有“火山之国”的称号。 无论是地震还是火山,都是地下能量的释放过程,由此我们可以想到,印度尼西亚的地下 应该储存着巨大的能源。科学研究表明,确实如此,印尼是世界上地热资源最丰富的国家,拥有世界 40% 的地热资源! 巨大的能源潜力 我们的地球称得上是一个巨大的热库,其内部的总热能量约为地球上全部煤炭储量的 1.7 亿倍,具有经济价值的潜在地热能大约相当于现在全球能源消耗总量的 45 万倍,比水力发电的潜力还大 100 倍。 2010 年 4 月 25 日,第四届世界地热大会的主题是“地热,改变世界的能源”。大会发布的报告显示,现今世界地热利用已经达到了历史最大规模,更让我们自豪的是,中国对地热的利用量已跃居世界首位! 对于地热的利用,发电是一种最主要的方式。据《中国国土资源报》 2010 年报道,目前,地热发电在全球 27 个国家的总装机容量已经达到了 10751 兆瓦,年发电利用 67246 百万千瓦小时,平均利用系数为 72% ,也就是说,总装机容量一年中有 72% 的时间在工作。 按照国际惯例,一般将热储温度高于 150 ℃的称为高温地热系统,热储温度在 90 ~ 150 ℃的称为中温地热系统,低于 90 ℃的称为低温地热系统。现阶段,高温地热资源主要用于发电,而中低温地热资源主要用于非电直接利用,如开发建设温泉疗养场所等。在所有的地热资源中,岩浆是温度最高的,也是其他所有地热资源的最终热源,一般温度为 600 ~ 1300 ℃。因 岩浆广泛分布于世界各地,能量源地众多,而且从岩浆中提取能源和使用的过程都是环保的,没有废物处置等后续问题,所以,利用岩浆发电就成了很多国家研究的课题。 岩浆发电的发展方向 最初,美国人提出的一种利用地热能发电的设想是:利用钻机打两口很深的钻井到达地下干热岩体,然后利用高压水流使两井之间的岩体产生裂缝构成通路,通过往其中一口井里注水,从另外一口井中收集被加热后的水蒸汽从而推动发电机发电。整个过程就是把地下热能首先转变为机械能,然后再把机械能转变为电能,原理和火力发电的基本原理是一样的。 基于这样的设想,美国、日本和英国等都进行过成功的试验。 20 世纪 70 年代末,美国的桑迪亚国家实验室就设计了一座岩浆发电站,位于美国夏威夷岛东南部的基拉韦厄火山;日本新能源开发机构成功地从 3500 米 深处的地下高温岩体中提取出了 190 ℃ 的高温热水;在英国一个温度最高的热岩地带,在 6000 米 深处的热岩可以把水加热到 200 ℃ 。 但是,很多成功的试验都是没有直接触及岩浆,而只是接触到干热岩,这是一种内部不存在流体或仅有少量地下流体的高温岩体,一般温度大于 200 ℃ ,埋深数千米,与熔融状态的岩浆不同。 观察火山喷发的情况我们可以发现,喷发出的火山岩浆里往往会带有大量的氢气,这就给了我们另外一种思路:在高温高压的条件下,炽热的岩浆与液态水会发生化学反应,产生大量的氢气、天然气和一氧化碳等。所以,岩浆发电厂在未来发展中可以与城市污水处理结合起来,它不仅可以将城市污水转化为蒸馏水,还可以将其中的生物质能(即除化石燃料外的植物、动物和微生物及其排泄与代谢物等)转化为氢气、天然气、一氧化碳等,作为工业燃料来使用。 在 600 ℃ 、 100 兆帕的高温高压条件下。发生的化学反应如下: 2FeO + H 2 O = 2FeO 1.5 + H 2 (玄武岩)(液体)(玄武岩)(气体) 面临的问题 1979 年,美国众议院科学委员会的代表听证会上,美国桑迪亚国家实验室表示,岩浆发电已经不再有任何科学问题,不过,这是一个高风险的工程项目,虽然经过了很多试验,依然面临着一些问题。 首要的问题是,在哪里更容易找到流动的岩浆?要想成功建设一个岩浆发电厂,必须首先找到一个岩浆源地,而且是能够循环的岩浆。也就是说,在地下深处随着热量不断被提取,冷却的岩浆必须要被周围更高温度的岩浆体所取代,新鲜的岩浆需要源源不断地出现。其实,这个问题已经得到解决,科学家对冰岛的克拉夫拉地热发电站之下的岩浆进行研究后发现,岩浆的运动和流通是可以追踪的,只不过需要花费大量的时间和财力。 其次,需要考虑到地震的影响。通常来说,岩浆活动强烈的地方,也是地震频发区域,这样的发电厂容易受到地震的影响,比如冰岛的克拉夫拉地热发电站在早期打下的 19 个钻孔,很多都被地震毁掉了,所以岩浆发电站的选址必须充分考虑地震的影响。 第三,世界各地不同的岩浆源具有不同的化学物质和温度压力条件,即不同岩浆源之间具有一定的差异,这些差异意味着,在一个地区的技术工作方案,将不适用于其他地方,从而加大了商业化运作的风险。 尽管未来的发展困难重重,但已经阻挡不了人们利用地热资源的步伐,随着地球科学的发展,岩浆发电将逐渐成熟,在电力的大家族中,又将多了一个重要成员。
个人分类: 科普写作|9251 次阅读|3 个评论
磁流体发电
zjzhang 2011-12-16 18:07
普通发电机,能量的转换为 初级能源(化学燃料,核燃料)- 热能 - 机械能(线圈在磁场中转动)- 电能; 而磁流体发电机是直接对等离子体加热,后等离子体进入磁场产生电动势,能量转换为 初级能源(化学燃料,核燃料)- 热能 - 电能。 1959 年, 美国阿夫柯公司建造了第一台磁流体发电机。
个人分类: 数学|2909 次阅读|0 个评论
从德班到未来:发电、钢铁、建材是中国减排的三大重点
热度 1 jiangming800403 2011-11-26 10:13
德班会议不会有任何实质性成果。但是经过10年狂飙突进式的大规模基础设施建设,中国能源消费的拐点正在到来,实质性减排对中国不再是幻想。发电、钢铁、建材是未来减排的三大重点。但是这对大型能源和固体矿物巨头,对BHBP/RT、英美资源而言不是什么好消息。 电力、冶金(主要是钢铁)、建材(硅酸盐)一直是我国能源(主要是煤炭)的主要消费部门。我国每年30亿吨的煤炭产量中,约有15亿吨用来发电,钢铁和水泥工业用煤超过10亿吨,三者合计占到我国煤炭总消耗量的80%。最近10余年来钢铁、水泥生产和需求的突跃是大规模基础设施建设,但是基建强度不可能一直持续下去,特别是随着婴儿潮的退却,基础设施特别是住房需求或许奇迹般逆转。7亿吨钢铁、20亿吨水泥的年产量或许仅仅是世界工业史上过眼云烟般的传说。 中国生产了正在生产世界接近1/2的钢材和超过2/3的水泥,这足以令人震惊,但这也是中国实质性减排的潜力所在。因为如此庞大的需求不会一直持续下去,目前美国钢铁产量也不过其巅峰时期的1/2-2/3。保守估计随着大规模基本建设退潮,钢铁和水泥行业的能源消耗与碳排放会减少50%,略相当于5亿吨煤炭。 控制煤的使用是我国“低碳化”的关键。我国是否需要30亿吨的煤炭产量,可能永远也不需要,把我国煤炭的产量降到20亿吨左右是也不是不可行的,因为10年前我国的煤炭产量不过刚刚突破10亿吨。 刚刚过去的10年是我国电力基建最为辉煌的10年,每年投产装机容量已经超过了任何一个西欧国家(包括英法德等老牌经济强国)装机的总和,过去规划中的2020年装机10亿千瓦的目标也即将实现。但火电主要是煤电占我国发电量的80%以上,发电用煤占我国用煤量的一半左右。煤电机组基本上没有调峰能力,一旦启动就不能开开停停,因此一个以煤电为主体的电网,为了应付每天的用电高峰只能满负荷运行,有高峰就有低谷,但每天用电低谷期间火电机组也停不了机,造成了很大的浪费,电网中的大半电量得不到有效利用而白白流到大地里去了,这样的电网环境下,即使我们的生活习惯再节电,节的也是自己家里的电费而已。现在电网中平衡峰谷差异的稳定力量只能大型水电(包括抽水蓄能电站),没有水电站的调峰能力,IBM的智能电网即使再智能,估计也会巧妇难为无米之炊。对于水电装机比例低的地区如华北电网,应该加大抽水蓄能电站建设。目前水电站只占我国发电装机容量的1/5左右,我国水电资源丰富,可开发资源量在3亿千瓦以上,应该加强水电建设,使水电装机(包括抽水蓄能电站)装机尽快达到发电装机总量的1/3以上,水电、核电等低碳电量的装机容量要达到装机总容量的40%乃至更多,发电量要达到30%以上。或者说今后发电量的增量要主要依靠水电、核电等低碳电量。火电建设更多的是技术改造,用高效机组替代落后机组,从而达到控制或减少火电用煤的目的。在未来10亿千瓦装机容量中,水、核、风等低碳电源要占到4亿千瓦左右,火电为6-7亿千瓦(其中一部分为低碳、易启动、分散布置在负荷中心附近的燃气热电站),年运行时数按6000时计算,那么总发电量将达到4万亿千瓦时,在较高的机组效率情况下,发电用煤可以控制在目前15亿吨的水平,如果广泛采用高效的超临界机组和大规模发展燃气热电站,发电用煤甚至可能降低到12亿吨左右。 1996年我国钢铁产量首次突破1亿吨并跃居世界第一,从晚清张之洞主持兴建的汉阳铁厂开始了我国现代钢铁工业到我国钢铁产量突破首次突破一亿吨用了超过1个世纪的时间,而从1996年到2004年短短8年间,我国钢铁工业就跨越了第二个亿吨台阶,而2004年以后,中国钢铁工业以每一年或两年一个跨域的速度,相继突破了3亿吨、4亿吨、5亿吨、6亿吨等台阶。钢铁以及水泥工业的超常规发展是大规模基础设施建设和工业化推动的。以住房建设为主体的基础设施建设占到钢材用量的40%-50%,并消耗了几乎全部的水泥。同时汽车和机械设备每年用钢也数以亿吨计。近十年来我国基本建设日新月异,但这种发展速度更主要是为对前50年基础设施欠账的补课,不会永远持续下去,基础设施达到一定规模后就主要转入正常的折旧维修了,基本建设规模将大大缩小,那时对钢铁、水泥的需求也会萎缩了。 未来,我国到底需要多少钢铁呢?周平(2003)根据最终消费平衡法估算,在建成全面小康社会和基本实现现代化的前提下,我国社会钢材最终保有量将达到96亿t,钢材的均衡消费量约4.3亿t/a,但是早在2006年我国的钢铁产销量已经突破了4亿吨。而且周平的估算结果明显具有偏大的倾向,主要是他将城乡人均住房面积分别按40m2/人与50m2人估算,汽车保有量5亿标准量,这一标准既无必要,也不符合生态文明的观念。目前我国城乡住宅面积已经超过300亿平方米,除了危旧房改造外,未来还有必要继续新增100-200亿平方米,人均达到25-30平方米,再加上厂房与公共建筑,未来全国城乡建筑面积可能要达到600-700亿平方米,目前每年20亿平方米的建筑面积的建设速度还可能持续一段时间,但是700亿平方米的建筑面积没有必要全部用钢结构或钢筋混凝土结构,特别是农村与小城镇不要要太多的高层建筑,还是可以保留有许多木结构的房屋,如果钢结构与钢筋混凝土结构房屋面积为400亿平方米,钢铁使用强度为100kg/m2,建筑使用寿命为40年,那么年均建筑用钢数量约为1亿吨/a,与周平(2003)的估计相比少6800万吨。 在住房建设特别是新农村建设中应少用钢筋水泥多用竹木等天然材料。因为与水泥钢材是碳源不一样,竹木是碳汇,森林固定的碳将在竹木建筑保留几百年甚至更长的时间(只要不发生火灾),而且与砖混结构相比,木架结构的房屋抗震性能更好,我国是一个多地震的国家,而把所有工业和民用建筑都搞成抗震的钢结构肯定是不现实的。 即使按照每年20亿平方米的基建面积,每年一亿吨钢材也差不多够用了,加上机械工业消耗,每年3到4亿吨够用了,和目前相比减少到3亿吨,那么意味着至少少用3亿吨煤炭,而且三亿吨的钢铁产量也不少了,美苏顶峰时期的钢铁产量也不过是1.5亿吨。目前美国钢铁产量8000万吨,俄罗斯不超过5000万吨,而我国人口也不过是美国的4倍。 建筑材料是材料工业的大头,水泥工业的碳排放和钢铁工业不相上下,在住房建设特别是新农村建设中应少用钢筋水泥多用竹木等天然材料。因为与水泥钢材是碳源不一样,竹木是碳汇,森林固定的碳将在竹木建筑保留几百年甚至更长的时间(只要不发生火灾),而且与砖混结构相比,木架结构的房屋抗震性能更好,我国是一个多地震的国家,而把所有工业和民用建筑都搞成抗震的钢结构肯定是不现实的。 通过压缩发电与冶金、建材工业,实现我国煤炭生产消费数量减少是可以做到的,通过降低消费、提高效率,这三项煤耗可以维持在20亿吨左右,加上其他工业与生活消耗,中国煤炭消耗可能维持在23-25亿吨左右,约为世纪之初的2倍,和目前相比减少近10亿吨。而且即使现在我们不主动调整,几年后经济形势也要逼着我们调整,这样大规模、高强度的基本建设是不可能永远持续下去的。这对经济发展来讲也绝不是什么好消息。 火电、钢铁、建材工业,是我国能源直接消耗的大户,因此也是最主要的工业余热来源。工业余热及地下热、冷水资源利用是一种低排放甚至边际排放为0的能源。地下热、冷资源也是一种0碳能源,而且能量产出比投入高得多。过去就是大量利用火电站及工厂余热为城市供暖,使得我国过去在技术不是很好、机组效率不是很高的情况下,火电综合能耗保持着和日本相近的水平。但是近年来,随着经济结构调整和对环境保护的要求不断提高,大型火电站逐渐远离人口密集的城市,而向煤炭基地和交通便利、水资源充沛的沿海地带聚集,周围一般没有大的用热户,如何有效利用余热需要进一步的研究,如沿海大型电站可以利用余热来淡化海水。沿海布置的大型钢铁联合企业也可以实现钢-热-电-淡化海水联产,在生产钢材的同时,提供清洁能源与淡水。 火电、钢铁、建材是我国工业能源消耗与碳排放的大户,也是节能减排的潜力所在。但是压产和经济发展、金融稳定之间的矛盾是不容回避的。虽然随着经济形势变化压产将是必然的选择,但这一选择是痛苦的,是以产业危机和镇痛为代价的。 实际上从上世纪80年代,中国一直是国际能源和大宗资源性产品的主要支持者。入世以来,海外资源的大规模流入使得中国重工业单兵突进的大跃进持续十年而不衰;也使得世界经济,尤其是BHPB/RT、淡水河谷和袋鼠国进入了一场前所未有的疯狂。如果没有中国需求,世界能源和大宗原材料市场将早已陷入低潮,而不可能在国际金融动荡风云诡谲的局面下,仍然保持着危机前的坚挺。当然大宗资源性产品的坚挺也是国际金融资本的避险需求,不过这一切的前提是中国需求。 所以,中国不能乱,这是一种信仰,也是一种需求;这不仅是中国的需求,更是国际金融资本的要求。一旦中国经济引擎熄火,能源、原材料包括北美大豆的价格都会变得惨不忍睹。即使最反对北京的政治家也不愿意、也不敢看那样的末日景象。CHINA is too big and important to disorder 即使,中国不乱,中国的大规模基建也不可能一直持续下去。虽然,我们一直习惯于大干快上,包括米国和袋鼠国也习惯了,习惯了大豆和铁矿石只涨不跌的时代。但是,情况正在慢慢其变化,距离中国钢铁需求饱和的时间已经没有多久了,大规模投入将会为较低水平的更新折旧所代替。最迟2015年前后,也许就在明年,大宗资源性产品市场就将逆转。 我们无法相信:在大宗资源性产品市场崩溃之前,国际金融动荡可以触底反弹,大宗资源性产品泡沫将成为投机资本最后的绞肉机,当中国数以亿吨的煤炭、钢材和水泥等剩余物资冲击国际市场的市场的时候,通货紧缩将重新降临人间。当我们看到经济复苏的曙光的时候,XXG和BY或许也快要上中学了。我们上个十年跑得太快了,停下来歇歇也是必要的。 我也希望我是危言耸听,正如某人所说,由于在某个煤铁复合型超重工业基地度过了我的青春岁月,我一直有浓郁的重工情节。但是数学是不会骗人的,不论我们愿意不愿意,必须承认,如此的基础设施建设强度,不可能一直持续下去,因为基础设施不是易耗品。世界需要超过10年的时间消化中国过剩的重工业产能,亚非地区突如其来的动乱甚至会使那更加遥遥无期。
个人分类: 能源、大气环境与气候变化|2913 次阅读|0 个评论
发电、输(送)电和配电的话题
liwei999 2011-11-18 12:30
发电、输(送)电和配电的话题:下游和上游的视点。 作者: mirror (*) 日期: 11/17/2011 20:37:52 谁知道工业用电为啥要三相吗? 哪位给解释一下那240v,208V 和120V是怎么出来的? 人有闲工夫的时候就要想些“闲事儿”了。电力也是种能源,当然效率最好是能有直流的 发电 、直流的变电。但是考虑到技术和成本,还是要“落实”到交流发电上来。“交流”来自线圈(导体)在磁场中的旋转(运动)。直流的发电的技术是靠液体金属导体在磁场中的运动。液体金属导体的冲刷腐蚀性很难克服,还是用固体的线圈稳妥。 发电机 是个机械能与电能的转换装置,当然就有个效率的问题。直流的效率最好,从机械受力可以判断出来。一组线圈的受力情况是个sin曲线。这样一来就有了个不受力、或少受力的区间。为了缓和这个“死区”,就要换个角度,多方几组线圈。就如同发动机多设置几个汽缸一样的道理。与汽缸不同的是线圈需要放在同一个磁场里面。 一组线圈的线要足够地多,一个发电机里的线圈也是要足够地多。但是空间就一个,两个因子是相互排斥的。三组线圈,六个电极是个妥协点。按国人的说法就是“六六大顺”。三组线圈的空间位置,决定了3相电的电力(相位)结构。 说了这么多,一言以蔽之,用同样多的材料和空间,三相发电(机械能-电能的转换)的效率最好。因此多是三相发电。也有直流发电的装置,通过整流子来调整电流的方向。但是理解了电磁学原理的话,就可以知道,那是没有必要的“折腾”了。 如何能验证用同样多的材料和空间,三相发电(机械能-电能的转换)的效率最好呢?一个比较简便的方法就是看看马达(电动机)的指标:单位出力(千瓦)的马达重量。单相的要比三相的重一些。电动机是发电机的“镜像”,是把电能转换成机械能的装置。 高压 输电 的话题被解说过很多,这里不再论。需要指出的是,交流变压输电的“优越性”已经是个被淘汰了的思考。有了半导体电力变换装置的今天,高压直流送电的效率更高。因为高压送电的一个技术极限在于高压的耐压极限。对交流的耐压100万伏,实际上要承担1.4倍的峰值电压。这样的设备对直流来说就可以输送140万伏的电力了。而且今天主要的用电方式不再是动力马达了,根据需求,做各种电力的变换也很方便。在实际的用电过程中,往往也都是如此。 配电 是个上游的视点, 用电 则是个下游的视点。用户的视点是“用电”,因此就会问电压的、相数的和频率的问题。 配电 是指从输电的终端向各个用电单位的布线,其中同样有个“效率”的问题:用同样材料、设备消耗,如何能输送最多的电力、同时满足不同用户的需求。 可分为单相双线、单相三线;三相三线、三相四线的方式。动力用电当然最好是三相三线,但考虑到非动力(电阻)用电,多采用三相四线方式。单相三线、三相四线中,有一个是地线(零电位),两(三)个是相(火)线。 一般家庭里多是单相三线方式,产业用电是三相四线。火地线之间220V、火火(相相)线之间380V。这是欧洲的标准。美国就比较乱了。两倍关系的是来自单相三线方式,根号3关系的是来自三相四线。380/220=1.73。 电压、频率的标准都是来自历史的遗产。思考的初始是利用有限的设备获得最大的功率、最有效地利用资源。但是这个“初始”一旦形成了,随后的思考就不再是“原始”的理性思考,而是被已经形成了的“初始状态”约束了。 ---------- 就“是”论事儿,就“事儿”论是,就“事儿”论“事儿”。
个人分类: 镜子大全|2888 次阅读|0 个评论
三峡水位数据告诉我们,三峡只有发电功能与发电利益。
热度 5 liuliangyun 2011-6-19 23:14
我对三峡水库抗洪发电功能在2008年前是相信的,2008年观看抗洪电视节目时发现水库处于低水位( 刚查到2008年8月20日水位只有145.85,上帝也淡定不了的数字 ),很是吃惊,但未能找到确切数据,刚看到陈永金的博客中“旱时不放水,涝时狂泻水的三峡”( http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=200380do=b ),遗憾里面只有微观数据,没有宏观与整体数据。 非常感谢中国长江三峡集团公司网站( http://www.ctgpc.com.cn/sx/sqsk.php )中提供了每日的三峡水库两小时间隔水位数据。我查询并整理了2010-6-9至2011年6月19日水位数据,如下表。 水位数据告诉我们: 1)三峡水库没有防洪功能,理由是6、7、8月洪水季节,三峡一直处于低水位,而干旱季节(11、12、1、2)三峡处于高水位; 2)三峡水库具有增旱功能,理由是旱季拼命蓄水,蓄干鄱阳湖也是可能的(今年实现了)。 3)三峡水库具有很好的发电功能,一是冬季干旱季节蓄来的高水位保证了充足水电,二是今天电视新闻评论三峡利弊时,主管发电的老总说今年下游严重干旱,5月份发电量略有损失,但前几个月的贡献仍保证了今年的发电量巨大增幅(今天电视新闻,没记住数据)。 有了三峡,下游越来越旱,今年竟然干了鄱阳湖,三峡应该是有贡献的,多大可以争论 。水位事实告诉我们:“旱时不放水,涝时狂泻水的三峡”,这竟然是真的?! 三峡集团公司要想逃避责难,我给出三招: 1) 网站水位数据是临时工录入的,弄错了。 2) 请专家诡辩,如为了防止极端气候等神马原因。 3) 以后改正吧,将控制权交给国家防总,并由防总组织非政府专家,科学有序地在9月初将水位蓄到最高(175),在5月份将水位降到最低(145)。 表1 三峡上游水位数据(来源 中国长江三峡集团公司网站) 日期 水位 2011-6-19 149.65 2011-6-4 147.98 2011-5-20 153.98 2011-5-5 155.62 2011-4-20 158.93 2011-4-5 162.29 2011-3-21 164.04 2011-3-6 165.87 2011-2-19 167.97 2011-2-4 170.67 2011-1-20 172.98 2011-1-5 174.44 2010-12-21 174.74 2010-12-6 174.56 2010-11-21 174.72 2010-11-6 174.43 2010-10-22 174.31 2010-10-7 167.56 2010-9-22 162.6 2010-9-7 158.04 2010-8-23 150.08 2010-8-8 153.32 2010-7-24 158.25 2010-7-9 145.9 2010-6-24 148.12 2010-6-9 146.81
9660 次阅读|10 个评论
[转载]央视《对话》还原一个真实的三峡工程
热度 4 zbt92 2011-6-13 09:15
央视《对话》再问三峡 还原一个真实的三峡工程 作者: 来自:CCTV《对话》供稿 发表时间:11-06-13 浏览: 1              (本期《对话》节目《再问三峡》于2011年6月12日晚21:55在CCTV2财经频道播出)   《对话》主持人:陈伟鸿   嘉宾:   曹广晶中国长江三峡集团董事长   沈国舫中国工程院院士、原副院长(三峡工程阶段性评估专家组组长)   沙先华中国长江三峡集团公司副总经理   每年5月中下旬,长江迎来汛期,但近几年来,长江中下游流域的水位在汛期一直在退落。今年以来的降水量更是达到50年来新低,洞庭湖、鄱阳湖水位连连告急。长江中下游地区湖北、湖南、江西、安徽、江苏5省旱情较为严重。江西省余干县位于鄱阳湖的东南岸,自古以来湖光山色,有着江南名郡,鱼米之乡的美誉,然而,最近这儿俨然成了一片草原,村民们开始在湖底放牧养羊。受50年一遇的干旱影响,洞庭湖不仅水面缩小了三分之二,水位也急剧下降,比去年同期降低了4、5米。没有水,鱼产不了籽,虾蟹的生存空间也被严重威胁,很多虾蟹甚至在淤泥里被活生生的晒死。中国五大淡水湖之一的巢湖,目前水位已经降到了五年来的最低值,一些通向巢湖的支流也面临着干枯的考验。旱情持续告急,人们再次把关注的目光投向了竣工起就备受争议的三峡。一时间,围绕“三峡工程与当前旱情”的讨论不绝于耳,长江中下游的干旱是三峡引起的吗?三峡是带来极端天气的最终原因吗?   去年央视《对话》栏目推出的《大坝前的对话》,在在三峡迎来竣工7年后最大的洪峰之际,让公众对三峡大坝工程防洪功能的猜测和质疑给出了最权威、及时的回应;此次,《对话》再度邀请中国长江三峡集团董事长曹广晶,在去年《大坝前的对话》基础上,回应公众最关心的问题,直面质疑、解疑释惑,让公众更深入、全面地了解三峡工程,还原一个真实的三峡工程。   1、面对公众的关注,三峡集团董事长曹广晶三句话概括心情   陈伟鸿:曹先生,您好。欢迎您来到我们《对话》的节目现场,这些天还好吗?   曹广晶:工作一直很忙碌,心情最近还是有点复杂。   陈伟鸿:用什么样的词汇可以来描述这个复杂的心情?   曹广晶:我想一个词汇的话,可能现在还是不太够,是不是三句话来概括一下我现在心情。第一句话,人有难,我相助。长江中下游的重度干旱的这种情况,三峡工程根本国家防总的指令,我们调度了流量,三峡工程是多目标的工程,防洪、发电、航运、抗旱,这个时候应该说我们绝对是社会效益领先于经济效益,在国家需要的时候,肯定是社会效益放在第一位。第二句话,人有言,我倾听。现在听到了很多关于三峡工程的传言,实际上我们对三峡工程来讲一直抱着一种非常开放的态度,如果大家有好的建议、好的意见、好的措施,我们都认真地倾听,把它融汇到我们的工作当中。第三句话,人诬陷,我淡然。关于三峡工程,有很多人,遇到什么事情,都想把三峡拿出来作为一个替罪羊,有些质疑因为不了解,有些人的话,我看是有意地给三峡泼点脏水,有意地妖魔化三峡。不了解的,加大宣传,要解释,我们要做好自己的工作。对于这些故意的妖魔化三峡这些人,我想不值得去反驳,我们淡然处之。就像这样大旱是三峡引起,地震也是由三峡引起,这样的话经不起推敲,没有依据,所以只好淡然处之。   2、三峡到底对干旱做了什么?洪水猛兽能被驯服吗?   陈伟鸿:老百姓是不是议论这件事,为什么今年这么干旱?我看到互联网上也有这个说法,牛村长一位网友,高峡平白无故出了一个平湖,把本该流向下游的水拦住了,气候不受影响才怪。气候诱发干旱的影响,您最近常常听到这样说法?   曹广晶:这个说法没有道理,肯定我们宣传不够,这位牛村长对三峡不够了解,三峡蓄水每年蓄末,8月底,9月份,一直延续到10月份,这个时候蓄水,元月份流量不断地增加,水库水位不断地降低,流量不断地增加,这个时候干旱,三峡起到帮忙的作用,而不是拦截这些水。   陈伟鸿:举一个例子告诉大家三峡入库出库的流量,到底产生什么样的变化,也许大家从图表当中可以得到一些收获。   曹广晶:那么通过三峡的补水,差不多增加1500到2000立方米流量,最大达到3500立方米流量,水位抬高,荆江河段水位抬高,0.5到0.8米。荆江河段虽然离三峡比较远,水位有所提高,水位提高0.2到0.5米。   陈伟鸿:网友并不了解实情,并不是真正三峡水库把本该放到中下游的水拦住了,让我们变得干旱了。   曹广晶:三峡不是这个时候把水拦起来,这个时候增加下限流量的过程。   陈伟鸿:可不可以多增加一些,看到那么干旱,多放一些水下去,干旱可以缓解了。   曹广晶:说一下三峡水库调度,按照国家批准调度工程,进行什么时候蓄水,什么时候放水,什么时候水位控制到什么高程,正常情况下三峡公司进行调度,特殊情况,去年的防汛、今年干旱都是国家防总统一调度,这个时候调度过程是这样。从三峡来讲,尽管库容比较大,流量还是有限,对待下面这么大面积干旱,水量还是有限,什么时候该放多少,根据国家防总,根据全国抗旱的需要,这个情况来决定下泻多少,这个时候跟我们居家过日子一样,不能工资一发完,大吃大喝,一个月钱全花完了,这个月计划着花,三峡水库也是这个道理,根据未来干旱情况,我们有序地来下泻水量。   陈伟鸿:其实对于三峡来说,去年我们要面对的是涝,今年我们要面对的是旱,所以对于我们的科学调度而言,是不是难度非常大?   曹广晶:有难度,但是也不是特别大。从调度来讲的话,第一,还是要有科学的预报,但是我们现在预报能力是有限,但是有了三峡以后的话,我们有了调控的手段,像你讲的洪水猛兽有了调控手段之后的话,它就可以被驯服,洪水猛兽为人类所利用,为人类造福,调度虽然难,但是如果有规则、有顺序,有优先顺序,我觉得也不是很难。  3、烽烟再起关注三峡,对三峡公司造成什么影响?   陈伟鸿:在烽烟再起当中,其实三峡大坝就处在了漩涡中心,对于身处在这样漩涡中心的人来说,他们一定有很多很切身的感受,沙总能不能跟大家描述一下,当这样一系列媒体报道蜂拥而至的时候,给公司带来了一些什么样的影响,或者说压力?   沙先华:媒体一直很关注三峡,三峡也很关注媒体,我们也主要到了最近一段时间,国内外的媒体对三峡工程的密集报道,事实上关于三峡工程密集报道,我们说操作已经不是第一次了,相信不是最后一次。这几年凡是发生在长江流域或者更远地区的极端气候自然灾害,大一点自然灾害,总有人把它和三峡工程连在一起,说是三峡工程惹的祸,的确三峡工程有利有弊,从各级政府和三峡集团,非常回避、否认过三峡工程一系列问题,刚才报的国务院的三峡规划,这是努力,不过怎么说三峡工程利肯定大于弊,如果抓住局部问题,夸大,抓住一点,难免有失客观公正,误导观众,对于三峡工程形象、经营造成损害。   陈伟鸿:最近这段时间会不会有媒体专门抱着这样观点采访你们,因为他们在文件当中看到有这样提法,也是被路透一些新闻机构用来做标题,妥善处理三峡对于长江中下游带来不利影响。   沙先华:有媒体采访,我们尽可能客观向媒体介绍情况,对于三峡工程损害有很典型的例子,这一轮操作的开始几天,三峡集团控股长江电力(600900)有限公司,股票两个交易日跌幅超过8%,市值蒸发了106亿,近几年没有过,这不仅对三峡集团公司损害,也是对于广大投资者损害。这个事情怎么看,说这个话不是责怪媒体,因为媒体特点,特别是市场化比较高的媒体特点,就是抓住一点不计其余,对于这个我们也理解,所以也没有感到特别大的压力。至于国外一些媒体,情况、原因比较复杂,出于这样那样的目的,总是试图把三峡工程泛政治化,或者妖魔化。我们不觉得奇怪,因为出发点不一样。   沈国鲂:我们说三峡是利多弊少的工程,我们工程院做了两年多,三百多位专家,40多位院士,做了两年多的评估工作,出版了这个三峡工程阶段性评估报告,这么大一厚本。   陈伟鸿:有人说你们在做评估报告的过程当中,争吵得很厉害。   沈国鲂:没有,我是评估专家组的组长,我清楚这个工作,我们中间没有大的争吵,我们只是对某一些具体问题的说法上有争议,如此而已。   陈伟鸿:为什么您会看到今天这样现状,从我们的论证到建设一直到现在利弊之争从来没有消失过,一直存在,为什么?   沈国鲂:我现在正在研究这个问题。我觉得最近从刚才说的中央文件出来以后,所产生的这一系列问题,其中有一个是大家的误解,好像觉得这些问题出了新问题了,刚发现了三峡有问题,实际上这些问题好多都是预先是知道的,我们向中央提出来的要继续关注的问题,所谓是三峡以后要做的事情,就包括了环境问题,包括了地质灾害问题,包括了移民问题。这些问题都是早就提出来了,早就知道了。并不是新发现新问题。   4、三峡集团董事长曹广晶解读三峡的利和弊   陈伟鸿:现在衡量一下,我们得到最大的利和面对的最大的弊,这两个问题。   曹广晶:得到最大利三个方面,首先是防洪。从中国人来讲的话,我觉得防洪的问题是一个自古以来头等大事的问题。那么如果说我们从历史的角度来看三峡的话,从历史上来讲,中华民族就是两个忧患,对外的话就是要防止北方民族的入侵,不断地修长城,对内来讲,这几条河流,这几千年以来把中华民族折腾得够呛,所以消除水患历来是最大难题。三峡工程历史,当时孙中山修建三峡更多从发展工业角度提的,可以收集水力,装机三千万,主要从发展工业角度提出这个问题。解放以后,毛主席再来看三峡,从防洪角度,不仅仅从发电和航运的角度看待这个问题,所以根治水患,既是中华民族一个解决历史性的心腹性大患的问题。而且按照我看的话,防洪的问题,不仅仅是一个功能和效益问题,也是生态保护问题。我们保持鱼就是保持生态,保持人难道不是保护生态吗?人不比鱼更重要吗?这是第一个效益和第一个目标。   第二个话就是发电,经济要发展离不开电,三峡的话,现在已经累计发电接近五千亿度,都是清洁可再生能力,水流走就白流走了,如果不利用,白白地流走,变不成任何资源。我们如果把它变成电,能够为我们经济发展提供动力、注入活力,我想这也是造福全国老百姓的大好事。   第三个是航运,航运改善非常明显,2003年,蓄水以前,一般年份一千万吨,去年三峡工程航运数量达到八千万吨,这是最大社会效益。防洪和航运都是社会效益,从三峡公司本身来说收不到任何效益,而且要付出成本。从工程大的效益来讲防洪、干旱、航运,加上补水,这是巨大效益。如果今年没有三峡工程补水,下游干旱、旱情无疑更加严重,如果今天有若干像三峡这样能够解决旱情的水,能够利用的话,今年的旱情可能会大大减轻。所以这些主要从利的方面。   从弊端的方面来讲的话,主要是生态环境方面带来一些影响,而且我的观点是这样,影响也是有利有弊,我刚才防洪实际上也是最大的生态,人的保护,我觉得首先是第一位的,生态环境方面其它一些问题的话,我觉得在论证阶段、论证的也是比较透,有些东西的话,咱们可以采取一些措施,可以避免,有些事情可以采取一些措施,得到减缓。那么影响不一定是破坏,而且我的观点就是作为生态问题而言,大自然不是完美的,大自然不是不可以改变的,我们也可以在新的条件之下,重塑一个新的生态环境系统。
3944 次阅读|5 个评论
全民發電時代已經到來
LEOLAND 2010-11-22 13:23
曲津華 在環保低碳、節能減排的大背景下,有免費能源可用是個好消息,而所謂全民發電更是讓人欣喜,但還不狂。 在剛剛結束的中國科技第一展高交會上,看到了不止一個企業在展示家庭風力發電系統。風是無窮無盡的自然動力,利用風能的歷史也是與人類文明的歷史同步的,但能做到以家庭為單位用風能發電,還是這眼下才有的事。 據展商介紹,現在的風力收集裝置可以在二、三級風的情況下運轉并發電,其廣告語的大意是,吹不起地上紙的風就可以發電用。這是其一。 其二,是如今的風力收集裝置已經不僅限於水平軸的風葉了那些形狀太誇張;如今的風葉可是五花八門,豐富多彩,多種多樣。最有望進入家庭装於陽臺、窗外的那種,是垂直軸的柱狀風葉,直徑從20釐米起步,多大的都有。這就一舉把風力發電的設備門檻從房頂降低到了陽臺或大樓住戶的窗外,人們就不再需要那種飛機式的水平軸風力發電機了,一個立軸的風葉組就可以發電了。 如此這般,就一舉解決了風力發電進入家庭的兩大難題低風力和安裝位置的局限。可以想象,家庭風力發電的時代已經來臨。儘管這個事還要用個二三千元才可以享受到,儘管這個規模的電力還只限於滿足照明所需,但隨著技術的進步,家庭風力發電的光明前景絕對可期。再用一句廣告詞你,值得擁有! 2010-11-22
个人分类: 科学劄记|5215 次阅读|2 个评论
这样的文章也可以发?
liwei999 2010-11-6 23:25
这样的文章也可以发? (2208 bytes) Posted by: mirror Date: November 06, 2010 05:58AM 不同于人文领域的文章,一般认为科技领域里的文章还是要有些标准的,甚至应该比专利的申请作文还要严谨些。这篇文章的题目是《用太阳光发电的一个新观点》( ),发表在中国科技论文在线的网站上。既然是新观点,作为第一近似是原理上可行。第二是要比已有的技术性能好、或者是性能差不多但价格上有优势。什么都没有的观点叫三不沾,根本就没有被称为新观点的意义。 这篇文章大约有十个可以纠正错误的机会,不让人们看到如此不堪的文章来。可惜,作者没有把握好其中的任何一个机会。按说对这类文章,不与理睬是最好的处理方法。但是考虑到作者是师范学校的教师,还是点评一下为好。 1)既然是本文提出利用太阳光波的磁场对金 属中的电子的作用来产生电能,以提高太阳电池的效率,降低其制造成本,10%的变换效率就必需要意识到。这个新方法比10%的效率如何?不去算、不去估,就一个这种光电转换原理完全不同于目前基于半导体 p-n 结的太阳电池光电转换原理就完事儿了的做法是不允许的。在能力问题之前,还有个敬业的问题吧? 2)太阳光基本上是无偏振的。从这样的太阳光里滤出直线偏振光的效率恐怕不足1%吧。如果能考虑到这一步,这个文章也可以不写了。 3)就算是圆偏振了,这个周期在空间上是一个波长程度不到一个微米。微米的长度扩展到毫米、厘米级时,相干长就要起作用。如何能保证受力的电子都是同相位呢?发电机的频率不过50Hz,而光的则是大于THz,电子的步调一致的难度跨越了10个量级。 4)就算是有洛伦兹力,这个力的相互作用也要比电场的小一个光速的量级。比PN结电场的作用要小得多。 5)电荷的数量太少了。高频电磁波对金属的表面效应使得参与反应的电荷数量受到限制。 6)图3的具体尺寸应该给出来。即便是理论的估算,也要有个尺寸。 7)不妨用圆偏振光先做个预备实验,看看这个想法是否可行。激光的功率比起太阳来根本就不在一个档次上。激光都搞不定的事情,太阳光就更没有戏了。 8)太阳电池的出力是直流电。这个新点子的出力应该是对应着光频。这样高频的出力衰减如何考虑? 9)作文章在结论的前后是否应该有个讨论的小节呢?如果按照常规写些讨论的内容,是否也能避免这种论文的登场呢? 10)这也是与半导体光电池共同的课题:后边用电的变换设备如何办?偏振带来的超高频电势能否用光伏电池的变电设备呢?大约不成。 提案的精神可嘉。但也要有个前提:提案者对所提的方案要负责任。人家香港老板出钱资助研究,作为被资助的一方,总要拿出点儿象样的方案来才说得过去吧? 打住,不说了。 就是论事儿,就事儿论是,就事儿论事儿。
个人分类: 镜子大全|2784 次阅读|1 个评论
一些“泼凉水”的话 (mirror)
liwei999 2010-9-9 13:41
一些泼凉水的话 (2320 bytes) Posted by: mirror Date: September 08, 2010 11:17PM 看到了《华北电力大学可再生能源学院太阳能研究中心招聘启示》( ),感觉就是应该是企业作RD的事情大学的研究所来作了。这样一来,从长期的观点看,大学和企业两者俱败。 太阳能发电现在很热作为经济活动,无所谓好不好。能形成话题,在股市上拿到钱就是硬道理。有几个事实不应该忘记。 1)太阳能发电在今天依然是靠要政府补贴才能成立的经济活动。因此,太阳能发电不是个单纯的商业运作,也可以说是个政治活动。 2)太阳能发电的份额不足总发电能力的1%。不论再如何发展也不会取代传统的(电站)发电形式。就好比不论出现什么新材料,都不会、也不可能取代钢铁材料、水泥材料这样的大宗货。 3)只有总产量1%左右的硅是用在了半导体产业上,太阳能电池的硅是个中档的、只能作这一个用途的东西。 4)太阳能发电体系中,太阳能电池本身所占的份额不过30%,要用电还要有变电设备。 5)太阳能发电设备成本(W/美刀)一般说比文章给出的是峰值,看上去与核发电的相差不多。但是这里面有个魔术,核发电设备可以一天用24小时,而太阳能发电设备大约一天也就是不到10小时。不妨问问开车的的哥们,一天开不到10小时车能否活下去。几乎所有的出租都是开双班,为了提高设备的利用率。 6)这也是最根本、最致命的一件事情。太阳能本身是个低级的(低密度)能源。靠低密度能源不可能成事儿。道理也简单,没有听说过靠拣垃圾可以过上好日子的,因为扔垃圾的人的日子会更好。今天的一次能源是经过了长久地质时间积累后浓缩了的太阳能,与实时的太阳能发电根本就不是一个档次的事情。至于核能,那就是老天爷的赏赐了。 说了这么多的不是,太阳能发电总些有什么好处吧?镜某理解好处就是可以改变人的行为习惯,知道省电了。因为电表就在自己家里,省下了电就可以卖钱了。很像早年的农村老太太攒鸡蛋。问题是农村老太太有将来么?再有一个好处是绿色了,就好比是时尚了一样。立委不是坦白过么、说是到了裸体海岸,穿衣服的人反倒会感到不好意思。用太阳能电池也是这个意思:大家都用,而且还很贵,不用就觉得是开了个国产车去酒店吃饭。 人世间有个法则:好事情、有用的事情基本不用宣传。举个例子就是世界上大凡需要处方的药都不允许做广告。做广告的商品都是属于可有可无的东西。因为是可有可无,所以就要宣传。所谓宣传部的职责,就是把 可有可无的 东西说成是 必须的 、 必不可少的 。这个事情女孩子们会有深刻的感受:当街上流行短裙子的时候,长裙子无论如何是不能穿的。这里面没有什么科学可以讲。 这就是当今的太阳能电池的处境。比起这样的大局来,对光电池原理的理解不理解根本就不是个问题。 就是论事儿,就事儿论是,就事儿论事儿。 http://www.starlakeporch.net/bbs/read.php?1,66067,66067#msg-66067
个人分类: 镜子大全|3034 次阅读|2 个评论
一周资讯看点16:土豆发电,煮一煮也out了
songshuhui 2010-8-1 14:36
资讯小分队 发表于 2010-07-28 15:07 坚果好吃壳难剥,松鼠们和你一起敲。让我们把知识变得丰满起来! 土豆发电,煮一煮也out了(内有硬广告) 土豆发电 没什么新鲜的,高中课外实验时,在柠檬之类的水果电池的神奇能量下,小灯泡都被我们点亮过。可惜这种颤巍巍的小电流,只能玩不能用。不过,耶路撒冷的研究人员只用了一个小办法把土豆煮上那么一下就让这种好吃好玩的电池变得好用起来了,电力增加十倍!什么概念?就是可以连续使用一天甚至几周!那这得费掉多少土豆啊?其实不贵,至少按耶路撒冷的物价算出来比普通1.5V的AA电池便宜大约50倍。 让 田不野 老师带着咱们复习一下高中化学吧。这个实验本质上跟以前水果电池没什么区别,尽管我们以前一般都用些偏酸性的水果,这里土豆却是偏碱性的。但是这并不妨碍两头的电极反应。 Zn: Zn- Zn 2+ + 2e - ; Cu: 2H + + 2e - - H2 总反应就是锌泡酸生产氢气的反应,只是这个氢从铜那边冒出来。其实是Cu电极那边越酸越好,Zn那边不需要酸。 挺好的土豆都被用来发电了。难道就一定要让那些用不起电的人们在温和饱之间做出一个选择吗?就算只是用来做课外实验,土豆也已经早就过气了。还是 sniopy小组 执行长(其他人提议,他负责执行实践) 哈林 隆重推出的新生代生物能 小便发电 (对,你没有看错)更具有可操作性。这才是真正贴近人民群众、走进千家万户、可以随时利用的资源啊。 友情插播 哈林 亲自主演宣传片(只有诚实的人才能看见视频):sniopy聚合成功人士,展现新时代风采,今天你以sniopy为荣,明天sniopy以你为荣! 鸡蛋问题依旧是个迷 先有蛋白再有蛋 的结论只被当作了标题党,先有鸡还是先有蛋的千古难题却抢了蛋白的风头再次唱起了话题的主角。 松鼠 Lewind 不认为这个实验可以回答鸡蛋问题。首先,蛋不是鸡的专利。鸡的那些长辈啊、祖先啊都会下蛋,在这些祖宗蛋面前,鸡只是个晚辈。而且,如果较真得话,第一只鸡蛋可能是由一只和鸡十分相像的某禽类下的,所以非鸡有可能产下鸡蛋,非鸡蛋却不可能孵出鸡来。尽管现代进化生物学更愿意从物种群体的角度讨论进化问题,上述这种分析个体的事情纯属自娱自乐。但是,这样从逻辑上就可以得出 先有鸡蛋,后有鸡的结论了。 讨论来讨论去,这个问题已经不是一个科学问题了,因为就像 沐右 所说的那样,生物的进化是一个循序渐进的过程。 刚开始有很不像鸡的鸡和不像鸡蛋的鸡蛋,然后在遗传变异和进化选择的作用下,鸡和鸡蛋都越来越像现在的鸡和鸡蛋。所以根本说不清谁是天下第一鸡,谁又是天下第一蛋。即使是从卵生到胎生这样的 质变也是一步一步来的 ,于是出现了鸭嘴兽这样可以哺乳的奇怪动物。 那为什么研究这种蛋白质的科学家要引用鸡蛋问题呢?还是跟 Fujia 一样原谅他们吧。因为这几个作者是做材料学与物理的,对进化生物学可能确实不在行。 他们只是再次证实了,要有蛋必须有这个蛋白。这个论文的价值在于模拟了这个蛋白如何促使蛋壳的形成。 来源:原创 0.618 编辑
个人分类: 资讯|212 次阅读|0 个评论
浅议三峡大坝蓄水:以2009--2010年度为例
qlms 2010-7-27 21:17
三峡大坝,历经上百年争议,十几年建设,如今随着各项工程逐渐收尾,发电蓄水功能正逐渐发挥作用。作为一个经济投资巨大,地理跨度宽广,地质条件复杂,涉及人口众多的世纪工程,学界,政界和民间对此有争议,是一件非常非常正常的事情。事实上,争议可以让真理越辨越明,让人们对自然的认识更加深刻,也必将会促使三峡工程更好的发挥作用,造福国人。 但非常遗憾的是,有些争论不能从客观事实出发,甚至故意用了模糊的说法来误导群众,这是非常不应该的。比如最近流行的一个说法 三峡为了发电,在枯水期蓄水,汛期泄洪,加重了下游的自然灾害,就是非常误导群众的。一个简单的事实是,如果只蓄不放,怎么发电呢? 昨天调查 三峡机组正常发电时通过水轮机的下泄流量 时,接触了一些有关三峡蓄水的资料,今天继续浅议一下三峡大坝的蓄水问题。(本文使用的数据主要来自新华社的报道和三峡集团公司的官方网站) 一:何谓蓄水? 如何理解蓄水这件事,还真有争议,简单的说,蓄水可以有两种理解方式。 一种理解是:下泄流量少于入库流量并因此造成水库的水面升高的过程为蓄水过程,反之为泄洪或者排水过程。比如前几天长江干流的入库流量是 7 万立方米每秒,下泄流量是 4 万立方米每秒,就是一个蓄水的过程,在此过程中,坝前水位从 145 米涨到了 156 米左右。但是因为在这个过程中,开启了大坝的泄洪深孔进行泄洪,所以几乎所有的新闻报道,都强调这是一个泄洪过程。说来说去,就成了一个三峡加重下游负担的汛期泄洪过程,把蓄水的本质给扭曲或者说弄反了。 另外一种理解是:从每年汛期末关闭泄洪深孔开始,到来年汛期来临重启泄洪深孔进行排水的这段时间,称之为蓄水期。也就是说,如果水流下泄只通过水轮发电机进行,则称之为蓄水期。 2009 年三峡大坝开始蓄水的时间为 9 月 15 号, 2010 年首次开启泄洪深孔的时间为 7 月 10 日,这段时期称之为蓄水期。以下讨论主要按照这种理解进行。 二:蓄水过程中的水位变化。 简单的说,在整个蓄水期间,坝前水位先升高,再降低,做了一个简单的轮回过程。2009--2010年度具体变化情况如下: 1 ) 2009 年 9 月 15 日 ,开始蓄水时的坝前水位为 145.8 米,从此开始至 11 月 1 日,大坝的入库流量大于下泄流量, 坝前水位逐渐升高至 171 米 。 2 )从 11 月 1 日 12 月 3 日,入库流量约等于下泄流量,坝前水位维持 171 米左右。 3 ) 12 月 2 日后,下泄流量大约入库流量,坝前水位逐渐回落 。 从此进入消退期,坝前水位逐渐下降,开始为三峡中下游进行补水 。 4) 2010 年 年4月以来,长江流域降雨增多,三峡入库流量呈明显上涨趋势,已能满足葛洲坝下游庙嘴日均水位不低于39米的要求,水库补水调度随之结束 。 下泄流量再次小于入库流量,坝前水位有所上升,为 155.79 米 。 5 )为迎接长江汛期的洪水,三峡水库进行 腾库防汛准备, 2010 年 5 月 12 日下午,三峡库区入库流量 7720 立方米 / 秒,而出库流量 11000 立方米 / 秒 ,三峡库区汛前水位消落加快,为 155.61 米。截至 2010 年 5 月31日14时, 三峡坝前水位已由去年试验性蓄水后的171.43米消落至150米 ,离防汛限制水位仅差5米。 6 ) 2010 年 7 月 10 日, 三峡今年首次开启泄洪深孔进行泄洪 。坝前水位恢复至 145 左右。整个蓄水期结束,三峡大坝泄洪深孔开启,进入汛期泄洪运行时期。 通过上面列出的三峡蓄水全过程,我们可以看到,三峡并不是为了发电而在枯水期蓄水不放,事实上,从 2009 年 12 月 3 号到 2010 年 4 月期间,下泄流量一直大于入库流量。 三:为什么蓄水? 1 )为了发电。大家知道,水轮机发电量的多少,主要取决于两个因素,第一就是水量的多少,第二就是水头与水轮机的高度差,也就是水的势能的大小。如果上游来水有保障的话,那么随着坝前水位的增加,这两个条件都能满足,也会因此增加水轮机的发电量。 2 )还是为了发电。在坝前水位为 145 米时,水轮机组的最大下泻量为 1 万立方米每秒左右,随着坝前水位的提高,水的流速加快,下泻量会逐渐增加。不过即使在坝前水位在 170 米左右的时候,水轮机的最大下泄量,也不过 18000 立方米每秒左右。实际上,长江干流有相当长的时期,入库流量是大于 1.8 万立方米每秒的,这些多出来的入库流量怎么办?汛期时,为了防汛,为了安全,就采用简单的方法,也就是开启泄洪深孔直接排掉。另外就是先蓄起来,等入库流量小的时候,再慢慢放出去。也就是通过对水体进行空间上的控制来实现对发电输出的时间上的控制。 3 )为了调节水量输出,在枯水期对下游补水。这个前面已经分析了,此处不再多说。 4 )为了航道的安全。提高水位之后,将使航行的船舶免遭触礁的危险。 四:如何控制蓄水? 事实上,如果坝前水位达到 170 之上,那么只有入库流量能保持 1.8~2 万立方米左右的时候,才能同时满足所有的水轮机组正常运转。如果入库水量过少的话,开启全部水轮机,就会造成下泻量大于入库量,坝前水位降低。这时候为了保持高水头,一般会关闭部分水轮机。让入库和出库的水量,保持平衡。 汛期来临之前,则会多开水轮机组,增加下泄量。那时候保持水头的高度,就不再是最重要的事情了,腾出库容,才是最重要的。 还有一个很重要,也是非常值得商榷的问题是,从什么时间开始蓄水比较合适?最近两年开始蓄水的时间,都是在 9 月中旬。此时一般为汛期的末期,长江上游来水在 2~2.5 万立方米每秒左右。事实上, 9 月之后的来水量,年度差别很大,如果遇到大旱之年,上游来水少,就会很难蓄水到目标水位 175 米。而如果把蓄水的时间提前,比如从 9 月上旬,甚至 8 月下旬开始蓄水,是否会更合适一些呢?如果遇到汛期结束的比较晚的情况,这时候可能就会增加防汛的压力。 如果将来天气预报能更准确一点,预报的时间更长远一点,可能会对三峡的蓄水调控提供一些指导。 我对三峡蓄水的认识主要来自新闻报道,对此问题的理解主要来自个人的感悟,错误在所难免,欢迎各位老师同学批评指正! 图片来自网络,上图为今年三峡按照4万立方米每秒泄洪时荆江岸边的情景。 下图为1998年,5.7万立方米的水量过荆江河段的场景。
个人分类: 物理与生活|6775 次阅读|7 个评论
不容忽视的真相:通过三峡电力机组的泄洪量超10000立方米每秒
qlms 2010-7-26 20:50
看新闻,长江上游又形成新的洪峰了,根据人民网今天的新闻, 目前三峡大坝 8 深孔泄洪,出库流量达到 4 万立方米 。 这个新闻,还有其他这一段时间的关于三峡下泄量的报道都存在一个问题,至少在我读来是存在这么一个问题,那就是不知道是有意还是无意,都把通过三峡水轮机组发电的下泻流量给忽略了。给人的感觉就是,泄洪的 4 万立方米每秒的水量,都是通过这几个泄洪深孔排出的。另外之前关于三峡蓄水的报道,给人的感觉也是蓄水的话就是水基本不流出,全部留在水库里面。 事实上, 所谓泄洪,就是水库里面的水来不急经过水轮机发电,而直接从大坝通过的一种方式。出现这种情况,一般是是单位时间内需要通过该水坝的水流量过大,单靠通过水轮发电机的水量,不足以满足防洪调度的需要。 水力发电靠啥?靠水!如果没有水通过水轮机,怎么发电?所以即使蓄水期,只要电站要发电,就肯定有水下泄。不过下泄的水量和整个三峡电站是否满负荷发电相关,因为发电量可以通过人为的控制,即控制水轮发电机开启的数量。 那么现在 4 万下泻量中,有多少通过三峡机组发电呢?通过 2009 年 9 月 15 日的一篇新闻报道:《 三峡工程 2009 年 175 米试验性蓄水于 15 日凌晨启动 》,我们可以得到一个大约的数字,那就是 1 万立方米每秒左右。 相关内容如下: 袁杰说,在试验性蓄水过程中,三峡工程还要确保江水下泄10000立方米/秒的流量,这是确保三峡电厂和葛洲坝电厂正常发电的需要,也是确保长江中下游地区航运畅通、供水充足的需要。 由此产生的一个还算比较积极的后果是:就算在长江极度枯水期,也就是每秒入库流量少于 4000 立方米每秒的时候,下泄流量一般在 9000 立方米左右,比常年不是少了,而是多了。相关的新闻报读很多,有兴趣的可以查查看。
个人分类: 媒体的文章|6629 次阅读|6 个评论
答:发表评论人:ncepuztf [2010-4-28 13:39:30]
ccpicasso 2010-5-3 22:45
发表评论人: ncepuztf 有风是好事,沙尘对于风力发电机却很糟糕,发不出多少电就报废了。 答: 哦,在下有疏漏,而且么有系统研究过相关的技术,只是一时的想法而已,请原谅。 不过,解决问题的思路应该是一样的,沙尘的问题也必定是有其对策的,而且一定是可以为我们所用,就像火为人所用之前,火就是灾难,风在以前,也是人所畏惧的
个人分类: 答复读者|2638 次阅读|0 个评论
转载 日本开拓“太阳能田”与“小溪发电”
qlms 2009-11-4 12:31
本文转载于联合早报,网址 http://www.zaobao.com/gj/gj091104_001.shtml 黑体字为强调部分。第一段黑体字,可以看出日本对环保问题的重视;第二部分,可以看出日本对高科技的态度,那就是在仔细甄别优劣之后,才会大规模推广,而不是简单的引进。 ● 符祝慧    日本首相鸠山由纪夫上台后致力于提倡废气减排,为山清水秀的日本山梨县带来了环保新动力。该县把日照时间最长的地区打造成 太阳能田 ,并利用人们平时散步欣赏风景的小溪流水来发电。   在这个枫叶刚染成淡红的初秋时分,记者来到东京以西 100 公里的山梨县。远处可见气势雄伟的富士山,山梨县在蓝天白云下被群山环抱,阳光洒落下来,稻田泛着金光。   山梨县县长横内正明 珍惜这好山好水好风光 , 一手策划和推动 地球暖化行动计划 。他接受本报采访时说,该县要成为日本第一节能区;到 2020 年,废气排放量要比 1990 年水平低 24.4% 。另外,该县还将通过森林吸收二氧化碳,同时普及洁净电能的使用,要在 2050 年达到零排放的最终目标 。   山梨县的北杜市乃是日本日照时间最长的地方,日本电讯公司 NTT 早在 2006 年选中那里的一片旷野建设太阳能研究基地。记者前去采访,看到的并非一间间的实验室,而是一排排的太阳能板。   在这片人称 太阳能田 的研究基地,共安置了 4200 片不同类型的太阳能板。它们来自 9 个国家,共有 26 种类型,其中最新的太阳能板可随着日出日落旋转方向。   研究主管名仓将司说: 我们希望有朝一日,日本能研发出一种不受气候影响的发电系统。我们每天记录各类太阳能板的发电量,不断分析优缺点。这种工作有如在药房调药方,为的是能开发一组能稳定供电的太阳板系统,好让日本今后成功建设太阳能发电厂。   除了利用太阳能,山梨县都留市更拿出看家本领,致力于利用水力发电。都留市地形比其他县城高,是研究水力发电的好地方。日本一家专门开发水力发电设备的公司 SEABELL ,把该县小溪最多的地区当成实验场,世界上第一台能设在沟渠里发电的小型流水发电机 Stream 就在这座小镇上诞生。   公司负责人说: 只要有 6 吨的水以每小时 2 米速度流动,就能产生 1.8 瓦特电流。将这一简易水流发电装置设在路边沟渠里,可用来提供路灯照明。 为配合节能运动,都留市已在政府办公厅安装水车,为办公楼提供等于用电量 14% 的电能。该市政策科高级主管中野一成说: 我们的目标是要在各住宅区内建设水力发电设备。
个人分类: 联合早报网|3047 次阅读|3 个评论
绿色和平组织发布了:《中国发电集团环境影响排名》关注温室气体
hongkuan15 2009-7-28 23:11
今天,绿色和平组织发布了其调查结果:《中国发电集团环境影响排名》,中国是全世界煤炭开采量和消费量最大的国家,煤炭占中国能源消费的七成之多,其中耗煤量最大的是电力行业。中国是世界第二大电力生产国和消费,2008年发电总量达到34334亿千瓦时,仅次于美国。 中国经济的快速发展也推动了火电的迅速增长。截至2008年底,我国发电设备装机容量达到7.92亿千瓦,其中火电装机占75%。但与此同时,大规模的火电发展也给中国造成了巨大的环境损失,特别是燃煤发电产生的大量二氧化碳排放,是导致气候变化的主要原因。 今年十二月份,在哥本哈根大会召开之际,全球都在讨论如何减少排放的今天,中国电力行业应抓住历史机,推动中国为应对气候变化做出更积极的贡献。在逐渐形成的应对气候变化的国际低碳经济大环境中,如果继续目前的煤炭使用状况,中国电力行业的竞争力势必会受到威胁。中国的发电行业以大型集团为主,装机容量排名前十的发电集团依次是: 中国华能集团公司、中国大唐集团公、中国国电集团公司、中国华电集团公司、中国电力投资集团公司、中国长江三峡工程开发总公司、广东省粤电集团有限公司、浙江省能源集团有限公司、中国神华集团公司和华润电力控股有限公司。 本次调查结论主要有: 1 十大发电集团的耗煤量总和占了全国煤炭总产量的五分之一; 2 十大发电集团耗煤所造成的环境损失相当于870亿元人民币; 3 排名前三的中国发电集团,其2008年燃煤所排放的二氧化碳之和已经超过了同年整个英国的温室气 体排放量水平; 4 十大发电集团都已提前完成了到2010年火电平均供电煤耗控制在每千瓦时355克标准煤的十一 五目标; 5 与发达国家平均水平相比,十大发电集团中的大多数企业每发一度电会排放更多的二氧化碳; 6 中国在过去三年半里关停的小火电装机容量,相当于整个澳大利亚的电力装机容量。通过此举,中 国每年可以减少1.1亿吨的二氧化碳; 7 如果能彻底淘汰装机容量小于10万千瓦的火电厂,中国的年耗煤量可以减少9千万吨,温室气体年排 放量可以减少2.2亿吨; 8 截至2008年底,十大发电集团中有三家的可再生能源发电比例占其总发电量的10%以上,其余还有 一半的发电集团的可再生能源发电比例还不到7%; 9 截至2008年底,十大发电集团中有一家提前达到了《可再生能源中长期规划》中规定的2010年非水 电可再生能源装机比例3%的要求,但有八家的装机比例都还没有达到该要求的一半; 10 国电集团的风电装机占全国风电总装机的23.7%,是中国风电发展的领导者,也是亚洲最大的风力 发电企业。 中国目前处于发展中国家,为了经济发展必然以牺牲环境为代价,希望这个调查能够引起这几个企业的关注,提高其自身意识,更多的采用节能减排技术,降低温室气体排放,减少有害物质排出。希望,我们的政府能够更多的扶持清洁能源项目,建设更多的清洁能源电厂,为应对全球气候变暖采取积极主动地行动! 《中国发电集团环境影响排名》
个人分类: 未分类|4719 次阅读|0 个评论
走路锻炼,穿衣发电
eloa 2009-3-14 19:54
猛犸 发表于 2009-03-14 11:55 发表于《新世纪周刊》,与发表版略有不同。 希腊神话中,狡猾的西绪福斯终于惹怒了众神之王宙斯,被施以最痛苦的惩罚。每天早晨,西绪福斯都要将一大块石头推上高山,而在他以为已经到达时,石头就会从他手中滑落。周而复始,永不停歇。 不知道西绪福斯有没有从物理学的角度考虑过这个过程。他的肌肉输出的动能转化成石头的势能,每攀登一步,石头得到的势能就更多一分;当他到达山顶时,石头命中注定地从他身边滚下,将势能再转化为动能。西绪福斯只能眼睁睁地看着石头一路狂奔,消失在他的视野当中同时喘着粗气,身上散发着热能。 这大概相当于希腊版的吴刚伐桂。看来,东西方的古人在最残忍刑罚的问题上达成了一致强令某人去做无用功。恐怕很少有人会承认自己所做的事毫无意义,但是在我们的生活中,的确有意无意地存在这种问题。 在现代都市中,正常男性每天消耗的热量大约是2500千卡左右,女性还要再少一些。这些能量支持我们的生理活动,使体温徘徊在37摄氏度左右,让我们的神经和肌肉系统正常运作。然而,其中有大约三分之一是被浪费掉的:它们改变衣服的形状、造成地板的轻微变形,以及仅仅是散失在周围的空气中。 很早以前人们就已经开始尝试利用这些能量了。早在1770年左右,瑞士力洛克(Le Locle)的制表大师亚伯拉罕路易波特莱(Abraham-Louis Perrelet)就发明了自动表,只要带着这种表走路十五分钟,它就可以工作八天。现在的全自动机械表也采用类似的构思,将人们走路时手臂的摆动,通过一个摆锤转换成手表发条的弹性势能,用这些储存起来的能量驱动秒针嘀哒不休。 然而,使用这种思路来解决现在数码产品的供电问题可能没什么前途,因为人体能够提供的能量并不能算大,而且转换效率也不算高。以现在的技术水平,如果你要像使用全自动手表那样为MP3供电,恐怕需要把手臂挥舞得如同风车一般。并不是每个人都有勇气这么做毕竟除去指尖充血、肌肉酸痛的必然后果外,往往还需要承受路人诧异的眼光。 最近有些新产品可能会减少这种尴尬。一种叫做水虎鱼的电动刮胡刀在背面安装了一个摇柄,猛摇一分钟,可以刮七十秒胡子;还有一种阅读摇椅,坐在上面摇啊摇的时候,椅子上安装的阅读灯就会亮。这听起来像是停电时的救星,不过我真的不确定,摇椅上是否真的适合看书。 一个人能够产生的电量大概就能做这点小事,但是毕竟人多力量大。加利福尼亚健身连锁机构已经开始尝试在健身设备上安装发电装置,把人们燃烧的脂肪转为健身房的电力供应。这套系统的原理和我们在科技馆中总能够看到的那种发电自行车差不多,你踩得越快,灯泡就会越亮。荷兰鹿特丹的一家WATT夜总会铺设了特别的能量收集地板,将人们随性抛掷的热情狂舞变成闪耀的霓虹灯光。纽约的Fluxxlab设计工作室设计了商场使用的旋转门,有人推动的时候,藏在地板下的弹簧装置就会发电。麻省理工学院的两位博士生设计了一种地板,当人们走过时,就会将人们的重量传递到地板下的垫块上,进而驱动发电机。 这些设备只适合用在公共场合,如果安装在家里的话,成本太高,得不偿失。不过幸好我们还有一些更适合个人使用的技术,比方说压电材料就像我们常用的一次性打火机里面的压电打火装置那种。新加坡国防科技局和新加坡大学的研究者们尝试在鞋里安装压电材料,让鞋子变成充电器;而北京大学工学院教授、乔治亚理工学院杰出讲席教授(COE Distinguished Professor)王中林博士和他的团队发明的基于压电技术的纳米发电机,在2006年就引起了纳米科技领域的轰动。王教授他们发现了氧化锌纳米材料的压电特性,当拨动这些直径只有千万分之一米的小氧化锌纤维时,就会产生电流。现在他们更进一步,正在尝试制造出能够发电的衣料。使用这种材料制成的衣服,只要有运动能让衣料变形,就可以发电。最近发表的论文称,这种衣料已经在仓鼠实验中获得了不错的结果。按照他们的估计,在经过优化的情况下,1平方米这种衣料将能够产生最高80毫瓦的电能。 这虽然不够点亮一个最小的灯泡,但是也许可以供给那些我们将来须臾不可离身的小型电子设备毕竟这些电子设备的微型化和低能耗,是最引人关注的发展方向。
个人分类: 其他|1227 次阅读|0 个评论
也谈温度差发电等问题
zhangxw 2009-1-5 12:38
说明:最近看到大家关心李亚辉先生提出的温度差发电问题,我想到自己过去就此的言论,现在转贴与此,该文2005.8.18刊于中国气象报3版。现在看沙漠的出路不是变绿洲(农田)而是变能(量)田--张学文20090105 靠沙漠表层温度差发电 张学文 ( zhangxw@mail.xj.cninfo.net ) 2004,3公布于潜科学网站 我国目前需要进口石油,出现了能源危机,寻找新能源具有战略意义。 本人最近想到 沙漠表层( 0-3米内)的垂直温度差(20-40℃)本身就是巨大的能源。我国40万平方公里的沙漠浅层温度差是可以利用的新能源。 据测算,我国沙漠地区每年每平方米可以得到的太阳能大约是5000-6000兆焦耳。我国40万平方公里沙漠面积上每年得到的太阳能是2*10 21 焦耳。它大约折合每年700亿吨标准煤。是我国煤的年消耗量的40倍。它是太阳每年送给沙漠地区的无污染的能量。 承认这个巨大的能量的存在以后,也就得考虑如何利用。在沙漠地区铺设太阳能电池板,把电引出来是一个办法,但成本太高。 另外一个(可能效率比较低)利用沙漠地区太阳能的思路就是用沙漠浅层(0-3米深)的温度差来发电。 一册大学物理学教材上说:海水表面的温度是25~28℃,而深层(数百米-笔直注)只有3~6℃。从而形成了20℃的垂直温度差。科学家认为可以利用这个温度差生产能量,通过热力循环方式变成机械能,再变成电能。目前不少国家正在积极研究海水发电技术(倪光炯等编,《改变世界的物理学》,复旦大学出版社,1998,302页)。 在海水要有500米的深度差才具有20℃的温度差。而沙漠里,只要有两叁米的高(深)度差(沙漠表面到2米深处或者到3米高的空中)就可以有20℃-40℃的温度差。 沙漠表层的垂直温度差比海水大了 100倍 。所以沙漠表层温度差发电可能比海洋温度差发电成本低。 实现沙漠温度差发电的方案估计不止一个。一个初步想法是在沙漠表层铺上塑料薄膜再用双金属线(用特殊的两种金属制造)连起来,靠这些金属的热电偶的效应就可以形成电压差。把它们恰当地串联起来,就应当是可利用的电源了。 估计这些设备的每平方米的成本可以在1-5元以内,得到的能量在1公斤标准煤(30兆焦耳,是太阳能的1/200)以上是可能的(以上估计的误差可以高于一个数量级)。为热电偶再配一些辅助设备还可能提高效率。这里面值得研究的环节肯定不少。 小结: 1.我国沙漠地区的太阳能是一个很大的能源,相当于每年700亿吨煤的热量; 2.沙漠表面附近3米以内的垂直温度差很大(20-40℃),利用它可以提取上述能源的一小部分做为可控制的、绿色的、巨大的、可再生的、维持费用很低的新能源; 3.靠海水温度差发电的技术国外有研究,垂直温度差比海水大100倍的沙漠表层温度差发电,由于我们有大面积的沙漠,我们应当研究。  
个人分类: 一般科技.2.|5634 次阅读|3 个评论
三个世纪的沙漠观
zhangxw 2008-7-28 11:35
三个世纪的沙漠观 张学文, 2008-7-28 19 世纪(包括更早):沙漠是有热量而没有水分的地方。所以那里没有农业和牧业,人类难以生存,最多是搞一些探险、考察活动。那时如何利用科学开发沙漠是个无解问题。于是 无用论是 19 世纪流行的沙漠观 。 20 世纪:在沙漠无用的大格局内,出现了新观点: 沙漠下面是否有矿产? 于是 50 年代出现了克拉玛依油田, 90 年代出现了塔里木油气田。沙漠为国家每年提供上千万吨级的石油。 20 世纪的人们对沙漠的看法已经进步了,乐观了。但是石油是不可再生资源,几十年就开发的差不多了。把仅存的石油资源让这本代人消耗掉,而且仅是作为能量来消耗委实太浪费,它具有掠夺性,非长久之计。 21 世纪:依然是在沙漠无用的基础上, 向沙漠要太阳能资源的观点已经兴起 。这是说我们要摆脱沙漠地区没有水就没有出路的老思维模式。取代它是沙漠土地便宜,地域广阔,太阳能丰富。只要妥当的技术配合好,就可以从那里提取出大量的能量,供社会需要。所以 21 世纪的沙漠观是:可再生能源基地。我认为 21 世纪塔里木盆地会成为我国重要的能源基地,而这是指依靠它的太阳能 。 ------------ 2008-7-25 据英国《卫报》报道,欧洲科学家近日提出一项新计划,在广袤无垠的撒哈拉沙漠上建设的长方形太阳能发电站,通过利用这片沙漠上丰富的太阳能降低欧洲的碳排放量。说只需要收集照射在撒哈拉沙漠和中东沙漠上的太阳能的 0.3% ,就能满足整个欧洲的能源需求。科学家正要求建设一系列太阳能发电站 ( 通过光电池或通过收集太阳热量加热水来驱动涡轮产生电流 ) ,作为一项分享欧洲大陆可再生能源计划的一部分。 据测算,我国沙漠地区每年每平方米可以得到的太阳能大约是 5000-6000 兆焦耳。我国 40 万平方公里沙漠面积上每年得到的太阳能是 2*10 21 焦耳。它大约折合每年 700 亿吨标准煤 , 是我国 21 世纪初期煤的年消耗量的 40 倍。 20 世纪末太阳能热气流发电已经实验成功,而且其成本与其他发电成本相当。 21 世纪光电池发电的成本肯定会再降低,这都使沙漠地区的太阳能发电从理想走向实用。在笔者看来,把大面积上的阳光通过反射( 成本比太阳能板底很多 )而聚焦到小面积的光电池板上或者用它加热水体以驱动涡轮产生电流应当是具有竞争力的发电技术。
个人分类: 一般科技.2.|4580 次阅读|3 个评论
[转载]太阳能发动机 工作原理
热度 1 kxj5639245 2008-6-18 11:49
当德国人兴冲冲的花了数十亿建了个所谓的世界上最大的太阳能发电站时,中国人却可以不屑一顾,因为我们有了廉价的太阳能发动机,它可以让我们用同样的钱来建上百个同样功率的太阳能发电站。太阳能发动机:又称补充式太阳能空气发动机,是一种以空气为介质,利用太阳能加热做功的发动机。 针对数千元一平米的光伏太阳能电池板而言,花数千万元也只能利用足球场面积大小的太阳光照面,而该发动机装置只需建几道弧形的聚光围墙,在围墙上贴上一层反光材质来聚光就可以了,其廉价的优越性是无可替代的。 该发动机主要包括换气装置、加热装置和做功装置三部分。其工作原理是先把冷空气压缩得具有二个大气压的压强,然后加热作等压膨胀,再将膨胀后的气体释放势能做功,这样就多获得了膨胀出来的气体所做的功,从而实现了热功的转换。在浮力法太阳能发电方法中讲过了补充式加热的方法是一种既可内然又可外然、不受空间面积限制、能无限循环而超高效的利用热能资源的方法,因此本装置仍然使用补充式加热方法。所谓补充式加热:因为空气做功的大小取决于膨胀率,而空气的膨胀率又取决于加热前后的温差,为了取得最大的温差最好的办法就是把热空气直接换成冷空气,因此在加热装置内拥有一定量气体的状态下一边排出高压热空气做功一边也在不断的充入冷空气来受热膨胀,这就是补充式加热。只有具有一定压强的空气受热膨胀后才能做功,所以冷空气先要被压缩才能充入加热装置加热,而压缩冷空气需要做功,这个功当然是取自热空气所做出的功的一部分,要想有效的利用热空气做出的功来压缩冷空气,就必须尽量的减少功的转换过程,最好的办法就是用热空气的压强势能所产生的推力来直接推压冷空气,然而我们都知道,气体释放势能时压强所产生的推力是由大到小的,而压缩气体时,所需的推力却是由小到大的,这两者不能同步,因此这就需要一个能变力的装置来完成,即把热空气产生的由大到小的力转换成由小到大的力来同步压缩所需要的力,当然这个转变也不能有太大功耗。为了方便设计,这里先设加热装置内有两个大气压,空气就需要压缩成一半才能被推入加热装置,忽略摩擦力和温度的影响,作出空气体积变化和压强变化的关系如图(图中的红线) 要想使两边力能够平衡,只要找到一种运动中力的变化过程与之相似的即可。我们很容易想到重物作圆周运动时在切边上产生的分力,作重物圆周运动时角度变化和切边分力变化的关系图(上图中的蓝线),对比我们发现,除开始小范围外,其它都很接近,我们去掉开始一段距离,从与水平线成大约8度左右的地方开始运动,再作关系线(如图中绿线),我们发现,两者已经很接近。因此我们就采用重物作圆周运动来逆反空气对活塞的作用力,下面来具体分析一下受力情况:圆轮上的重力球的重力与活塞受到两个大气压时的推力相当,圆球起始位置到圆顶位置的弧长等于活塞在缸内的移动距离,忽略磨擦阻力和温度对空气膨胀率的影响。 初始时(图一),重力球在轮的右边8度的位置上,其对杠杆产生的压力等于加热装置内二个大气压热气对活塞产生的推力,左边活塞不受力,三者处于受力平衡状态;装置运行(图二),右边活塞上移20%,受到的与加热装置连通的热空气的推力没有变,而圆球转动到40.8度的位置上,它对右边杠杆的压力减少了23.6%,左边的活塞下移20%,因为空气被压,它受到增加了的25%个大气压的阻力,这时三者大致能够平衡;继续运行(图三),右边活塞上移50%,受到的热空气的推力仍没变,为二个大气压,而圆球因转到顶点,它对杠杆已没有力的作用,而左边活塞下移50%,它的压强增加了100%个大气压强,因此也为二个大气压,这时三者受到的作用力还是平衡的;装置继续运行(图四),右边活塞超出了一半体积,热气阀门关闭,开始靠减压膨胀做功,移动到80%时,压强降了75%个大气压,而圆球运动到左边40.8度的位置,这时它对左边杠杆产生了相当于起始作用力的76.4%的压力,而左边杠杆压缩超过50%后,缸内压强等于加热装置内的压强,气体开始被推入加热装置,因此它的受力不再变化,始终为二个大气压,此时三者的受力大致平衡;(图五)当右边活塞移到顶端时,空气不再膨胀,活塞只受到一个大气压的基础压力,即不受力.圆球移到左边8度的位置,它对左边杠杆产生的压力等于二大气压对活塞产生的压力,左边的活塞依然只受到等于加热装置内的两个大气压的压力,此时,三者依旧受力平衡。 由上述过程可以看出, 借助逆力装置用排热空气产生的推力来直接压缩冷空气的过程,其功耗极小,当结合惯性轮使用时,功耗几乎可以忽略不计,也就是说,在不费功的情况下,把冷空气压入具有二个大气压的加热装置,而换出等体积的热空气减压排出,而冷空气被加热作等压膨胀出来的那部分气体则可以通过做功装置来排气做功,从而达到了热功的转换过程。假如一缸可以压入1升二个大气压的冷空气,用太阳聚光加热到170度左右,大约可以膨胀成1.5升的热空气,去掉1升热空气释放势能做功补偿压缩冷空气所做的功,剩余0.5升二个大气压的热空气释放势能所做的功就是我们利用太阳能所做得的功。 相对而言,整个装置虽然技术含量比较低,但它确实是一个实用的廉价的产生安装使用都很方便简单的装置。在这新兴技术还不能普及的年代,这种太阳能发动机还是有很大使用价值的,比起光伏发电,同样的功率却只需其千之几的建设成本。 (原文 http://blog.163.com/cys_179/ )
7009 次阅读|0 个评论

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2024-6-6 07:18

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部