能源

3055 能源 凡是能够提供某种形式能量的物质,或是由物质的运动而产生的能量资源,统称为能源,自然界的能源种类很多,分类方法也很多。按照能源的形成和来源,通常可分为三类:(1)来自太阳的能量。目前人类所需要的能量,绝大部分是直接或间接的来源于太阳能。地球上的绿色植物通过光合作用把太阳能转变为植物体内的化学能,为人类和各种动物提供了生存所需的能源。煤、石油、天然气等能源,实质上是地质时代生物积累并固定下来的太阳能。(2)地球内部的能量,如地热、核能。(3)地球和月球、太阳之间的引潮力形成的潮汐能。按照利用能源的技术状况,能源又可分为常规能源和新能源两大类。若按能量的形式转换可分为一次能源和二次能源。能源的利用和发展对人类社会经济发展起着重大作用。今天能源是我国进行社会主义现代化建设和提高人民生活水平的重要物质保证。

3056 常规能源 已被人类利用多年,而且现在还在大规模使用的能源,如煤、石油、天然气、水能以及生物能等,称为常规能源。

3057 新能源 近若干年才开始被人类利用,或者过去曾被利用过,后来被其它能源取代了,而现在又有新的利用方式的能源,如核能、地热能、海洋能、太阳能、沼气、风能等,称为新能源。

3058 一次能源 自然界中的天然能源,叫做一次能源。如煤、石油、天然气、水能、风能、太阳能、海洋能等。

3059 二次能源 把一次能源转换为人们需要的另一种形式的能源,如电能、汽油、煤油、焦炭、煤气、酒精、蒸汽等,这些能源统称为二次能源。

3060 能源构成 是指各能源部门在再生产过程中所形成的生产联系和数量对比关系。一个国家的能源结构,通常以能源的生产结构和消费结构来表示。所谓能源生产结构,就是各能源部门的产量在整个能源工业总产量中所占的比重。能源的消费结构就是国民经济各部门所消费的每种能源,占国民经济能源总消费量的比重。通过对能源生产结构和消费结构的分析,我们可以看出生产与消费是否相适应,如不适应,就要采取措施求得平衡;通过分析能源结构的变化,可以看出能源发展的趋势,为确定今后能源的发展方向、规划能源生产提供依据。在世界能源构成中,煤炭在五十年代占一半以上,到了六十年代以后,煤炭的比重显著下降。七十年代后,主要工业发达国家的能源构成中,石油、天然气的比重显著增加,共占 70%。在我国的能源构成中,1949 年煤炭占 97.9%,石油、天然气和水电比重很小;1979 年石油、天然气和水电合占 29%,煤炭的比重下降到 71%。近年来,世界能源构成中煤炭的比重又有上升的趋势。

3061 水能 水体中含有的能量,称水能,它有位能、压能和流水的动能三种表现形式。天然水能存在于河川水流及沿海潮汐中。水能是可更新的能源,用它来发电,可以年复一年地使用。而且还可收到防洪、灌溉、航运、养殖水产、改善自然环境、旅游等综合效益。水能突出的优点是不污染环境。

现在,世界上工业发达的国家都十分重视水能的开发利用,水能在未开发利用前,这些能量均消耗于克服水流阻力、冲刷河床海岸、挟带运送泥沙与漂浮物等。水能利用就是把天然水能用工程措施控制起来,使其转化为机械能及电能,为人类服务。近代,人们常将水能利用作为水力发电的代用语。

世界上水能的分布也很不平均。据统计,已查明可开发的水能我国占第

一位,苏联占第二位,以下为巴西、美国、加拿大、扎伊尔。我国水能资源极为丰富,理论蕴藏量为 6.8 亿千瓦,其中可开发的约有 3.8 亿千瓦。主要

分布在西南、中南、西北地区。到 1980 年底为止,已开发利用的只有 2030 万千瓦,均占 5%,因此,我国开发水力发电的潜力很大。

3062 流域规划 为了防治水旱灾害,促进经济发展,全面地合理开发某河流流域内的水利资源而制订的规划。流域规划是以河流的开发利用为中心的综合性规划,应根据全流域内的自然地理条件、社会经济状况、国家的建设方计、综合利用水利资源和土地资源等原则,统筹兼顾各有关国民经济部门的不同要求,经过详细的技术经济分析论证,提出对该流域的开发方式, 除害兴利工程措施、分期开发方案以及流域内工业、农业、交通运输业、城镇的发展与布局。

3063 河流综合利用 河流具有多种使用功能,制订流域规划时,根据国民经济发展的需要,按统筹兼顾、适当安排的方针,尽可能地满足防洪、灌溉、水力发电、航运、给水、水产养殖等各部门的不同要求,充分地、合理地开发利用河流水利资源,称为河流的综合利用。只有社会主义国家,一切为人民谋福利,一切从整体出发,有计划、有步骤地发展国民经济,才能为实现河流综合利用创造有利条件。

3064 梯级开发 一种常用的开发河流水利资源的方式。其特点是根据国民经济的需要和自然条件的可能,沿河选定若干适宜的坝址,修建一系列的水利枢纽,把河流分为若干段,逐段地利用该河流的水利资源。由于这些水利枢纽自上游至下游排列象阶梯,故称梯级开发。可提高利用效益。

3065 跨流域开发 开发河流水利资源的一种特殊方式。其特点是将某一河流的径流引到相邻河流的流域中去,以求获得更大的效益。例如“南水北调”工程,计划将长江水引一部分到黄河流域、甚至海河流域去,以解决华北广大地区缺水的困难。

3066 水利工程 为了控制和利用自然界的地表水和地下水,为达到除害兴利目的而兴建的各项工程的总称。一般指防洪、农田水利,水力发电、航运(航道整治、河流渠化、河港)等工程;也可包括城市给水、排水工程。

3067 防洪工程 为防止洪水泛滥,免除或减轻洪水灾害而兴建的水利工程,统称为防洪工程。包括建筑拦河坝,建造蓄洪或滞洪水库;沿河建造堤防,阻止洪水漫溢;利用湖泊、洼地或开辟分洪区,潴蓄洪水;整治河道及开挖减河,加大泄洪能力等项工程。

3068 水利枢纽 为了有效地利用水利资源,在江、河、渠、湖、海湾的适当地点,集中地兴修各种水工建筑物,而各个建筑物既各自发挥作用, 又彼此协调,这样的水工建筑物综合体称为“水利枢纽”。例如在河道某处, 为了防洪、发电、航运等要求,筑坝建库,同时合理布置溢洪道、电站、船闸等建筑物,综合发挥作用,就是河川水利枢纽。

3069 水力发电 指开发永力资源,建造水力发电站,通过水轮发电机组利用天然水能生产电能的过程。与火力发电相比,水力发电的优点是:不用燃料、不污染环境、能源可由降水不断地得到恢复,运行成本较低;其工程可与防洪、灌溉、给水、航运、漂木等水利事业相结合起综合利用水利资源的作用;其不利条件是基建费用较大,建设周期较长,在布局上受地形及地质条件限制较大;修建水库要淹没部分农田;水库蓄水量受降水量变化的影响,枯水年发电量将受到一定的限制。但是全面衡量,水力发电仍是比较

理想的能源。

3070 水力发电站 简称“水电站”或“水电厂”。为水力发电而修建的一系列水工建筑物以及装设的各项发电输变电设备的综合体。水力发电站因当地的自然条件、水能开发方式和在电力系统中的作用等情况不同而有多种型式:大体可分为四种基本类型:(1)径流式电站,其基本特点是依靠径流发电,没有供径流调节用的库容,水电站出力大小主要随建站处天然径流的变化而变化;(2)蓄水式电站,其基本特点是具有可供径流调节用的水库,水电站出力大小在一定程度上视电力负荷需要,利用库容进行调节;(3)潮汐电站,利用潮汐水能发电,其特点是电站出力常随涨潮与落涨的过程而作周期性的波动;(4)抽水蓄能电站,是一种专门负担电力系统调峰、调频及事故备用的特种水电站。径流式与蓄水式电站又因水能开发方式的不同,有拦河坝式、引水式与混合式之分。

3071 水电站装机容量 简称“水电站容量”,是水电站全部水力发电机组额定功率的总和,单位为瓩。它是表示一个水电站建设规模和电力生产能力的主要指标之一,是根据当时当地的客观条件和电力工业建设发展计划的需要,考虑不同方案,经过技术、经济等的综合分析比较来确定的。

3072 水电站发电量 在某段时间内,水电站所生产的电能量,等于该时段中水电站平均出力与小时数之乘积,单位为瓩小时(也称度)。

3073 水电站投资 即水电站的基本建设费用,是水电站的一项重要经济指标。它包括:建造各项水工建筑物的费用、补偿水库淹没损失的费用、购买各项机电设备的费用、此外还有勘测、设计、施工、安装费用,水电站内外交通道路建设费用,水电站行政管理和生产技术办公室用房建筑费用等。在工程设计中,为了进行方案比较,常常还要计算单位投资,包括:(1) 水电站单位容量投资,亦称单位瓩投资,它是水电站投资总额被装机容量除所得的商,单位为元/瓩;(2)水电站单位电能投资,即水电站投资总额被多年平均年发电量除所得的商,单位为元/度。

3074 火力发电 用煤、油、可燃性气体等燃料在锅炉内燃烧,使水变成蒸汽,推动汽轮发电机组发电,称火力发电。火力发电是目前普遍应用的发电方式。

3075 坑口发电 在煤矿井口附近建立火力发电站进行发电,叫做坑口发电。坑口发电可节省燃料的运输费用,可通过高压输电线路将电力输送到需电地区。我国已在许多大型煤矿的矿井附近建立了坑口电站,如京津唐电力网中在开滦煤矿附近建立的陡河发电厂便是。

3076 海洋能 从海洋中获取的能源,称为海洋能。形成海洋能主要有三条途径:(1)利用海洋动力资源发电;(2)氢氧动力循环;(3)提取氘进行核聚变反应。据估计,海洋能占世界能源总量的 70%以上,是取之尽, 用之不竭的廉价能源。近年来,世界各国积极开发利用海洋能源,探索利用潮汐发电、波浪发电、温差发电、扬水发电等海洋动力资源发电的途径,随着科学的发展,第二第三途径形成的能源也将达到实用阶段,人类将从海洋中攫取巨大的能源,为我们的生产和生活服务。

3077 潮汐能 月球和太阳的引潮力引起潮汐涨落以及与之伴生的一种周期性的海水水平运动(即潮流)都含有巨大的能量,通常称为潮汐能(潮汐资源)或潮力资源。全世界海洋的潮汐资源有 10 亿多千瓦,其中绝大部分

蕴藏在窄浅的海峡、海湾和一些河口区,如英吉利海峡有 8000 万千瓦,马六

甲海峡有 5500 万千瓦,北海有 3500 万千瓦,北美芬兰湾有 2000 千瓦。我国

大陆海岸线长达 18000 多公里,港湾交错,潮汐资源的蕴藏量在二亿千瓦以

上。以钱塘江口的潮汐能蕴藏量为全国之冠,粗略估计在 1000 万千瓦以上。

3078 潮汐资源 即“潮汐能”。

3079 潮汐发电 水力发电的一种,是利用沿海潮汐水能进行发电。一般在海湾或感潮河口筑堤、坝形成水库。随着涨潮或落潮,潮水通过水轮机放入或泄出水库,从而推动水轮发电机组发电。水库内外的水位差形成水电站所需的水头;潮差和库容的大小决定所能引用的潮水流量。水电站出力的大小与水头及潮水流量的乘积成正比。

3080 波浪能 波浪的起伏运动所具有的能量称为波浪能。据估计,如果把波浪能全部转变为电能,在每一平方公里海面上,大约每秒钟可以发电20 万千瓦。据粗略估计我国沿海所蕴藏的波浪能约有 1.7 亿千瓦以上。目前, 利用波浪能发电还仅仅是开始,发电的能力也有限,主要用来做浮标、海岸灯塔的少量用电。随着科学技术的不断发展,近几年来,世界上有些国家设计了各式各样的波浪能发电装置。利用波浪能发电的成本比火力发电和原子能发电便宜得多,一度电大约只需一分多钱,而且无污染,是一种有广阔发展前途的新能源。

3081 地热能 地下热水和地热蒸汽所储存的热能。地热的利用已有上百年的历史。约在一百年前,美国爱达荷和俄勒冈州的一些人家就用地下热水取暖。1904 年,世界上首次使用天然蒸汽的地热发电机出现在意大利的拉德累洛,1913 年一座 250 千瓦的地热电站开始运行,如今这台机器还在运转。自 1960 年以来,旧金山北面地热区的蒸汽泉已被用来为“太平洋天然气和电能公司”发电。在美国、冰岛都有使用地热能的学校、企业和公共设置。我国地热能丰富,是世界上最早开发地热能的国家之一。西藏拉萨附近羊八井的地热资源目前也已得到开发。总之,地热能的开发和利用,对于发展生产, 改变能源结构,减少城市公害等都具有重要意义。

3082 地热发电 指利用地下蒸汽或热水等地球内部的热能资源来发电的方式。地下的干蒸汽可直接引入汽轮发电机组发电、地下的热水可用减压扩容的方法,使部分热水汽化,产生蒸汽以驱动汽轮发电机发电;或利用地下热水的热量来加热低沸点的有机化合物液体(如氯乙烷、异丁烷等)使其沸腾气化,将气体引入汽轮发电机组发电。

3083 风能 风是空气在太阳辐射的影响下产生的水平运动。因此,风的能量就是空气运动的能量。风能是动能,把它转换为机械能比较容易。人类利用风能已有悠久的历史,早在一、二千年前,我们的祖先就利用风车提水、灌溉、加工农副产品了。但利用风力发电,则是五十年代以来的事情。有人估计,每年地球上风的能量相当于 3,200 亿吨标准煤的能量。风能归纳起来有以下优点:(1)广泛地存在于自然界,来源丰富,取之不尽,用之不竭;(2)来自大气空间,不需花钱购买;(3)清洁无害,不污染环境。但风能不稳定、不连续,风速、风向都多变。尽管如此,在一些缺乏动力资源, 又远离电网和工业中心的地区,如沿海岛屿、牧区、边远山区利用风力发电来解决生活和生产用电还是实用而经济的。我国风能的分布,一般来说北方多于南方,从海边向内地迅速减弱,但到内陆又有所增加。从时间上来说, 冬春两季风力普遍大于夏秋两季。目前国外的风能利用对于农牧业机械化和电气化起着一定的作用。我国已在北京、浙江、内蒙古等地建立了一些小型

风力实验电站。

3084 风力发电 利用风能,使风力机带动发电机发电。适用于风力强而持续的地区。目前常用的是容量较小,配用直流发电机并与蓄电池并列运行的风力发电站。

3085 电能 电做功的能力。电能有各种形式,例如直流电能、交流工频电能和高频电能等。可作为动力、照明、冶炼、电镀、电热、通讯等之用。其优点是便于控制、测量、变换和远距离输送。单位用“千瓦·时”(俗称“度”)。

3086 太阳能 太阳是一巨大的、炽热的气体星球,表面温度高达 6000

°K,中心温度高达 1400 万度。在高温、高压条件下,太阳内部进行着剧烈的热核反应(四个氢核聚合为一个氦核),释放出巨大的能量,这种来自太阳的能量称之为“太阳辐射能”,简称太阳能。太阳能是地球上最主要、最巨大的能量源泉。地球上每年接收的太阳能,相当于目前地球上每年燃烧的固、液、气体燃料的 3000 倍。有人估计,只须利用地球表面 0.1%的太阳能变为电能,转变效率只要 5%,每年发电量可达 5.6×1013 千瓦小时,等于目前世界上耗电量的 40 倍。我国幅员广大,大部分地区位于中纬度,太阳高度

角比较大,而且冬季晴天多,各地每年太阳总辐射量大约在 80—200 千卡/ 厘米 2。其中从大兴安岭向西南,经北京西侧、兰州、昆明、再折向北到西藏南部,这一条线以西、以北的广大地区,太阳辐射能特别丰富,多在 140

千卡/厘米 2 以上,利用太阳能的潜力很大。目前,国外已有很多国家对太阳能的利用在进行试验和探索,有的已建成太阳能电站;有的用太阳能电池板作小汽车的动力;有的已建成太阳能住宅等。如美国已有 5000 多座住宅和建

筑物使用太阳能取暖;法国目前也有 1000 多座住宅采用太阳能供应热水等。我国在设计并制造太阳灶、太阳热水器、太阳能干燥装置、太阳能电池等方面,也取得了可喜的成果。

3087 太阳能发电 将太阳能转换成电能的发电方法。太阳能发电的基本途径有两种:一种是光电转换,即将太阳光直接转换成电能,称为“光发电”;另一种是聚集太阳能,产生高温,再将热能转换成电能,称为“热发电”。光发电中使用较广的一种装置是“太阳电池板”(由很多光电池串联、并联而组成的系列),可产生数瓦以至千瓦级的功率,使用方便、无污染, 已成为人造卫星等空间物体的主要电源。还可用于无人灯塔、海上浮标灯、山地气象站、沙漠里的抽水机以及照相机、电子手表等工业中。大功率光发电系统尚处在探索阶段。热发电的方法较多。有用反射镜群把太阳能聚集到离地面数米或更高处的锅炉上,产生蒸汽推动汽轮机发电的。有利用海面温度与深层温度不同,以液氨为工质组成热力系统发电的(称为“太阳能海水温差发电”)。其它则尚处于实验研究阶段。

3088 太阳灶 是一种利用太阳能的简易炊具装置,可供烧水、做饭、烧煮其它食物,还可以煮饲料等。其基本原理是通过光-热转换装置获得热能,作炊具加热食物。

3089 核能 原子核反应中释放出来的能量叫做核能。核能是本世纪五十年代开始利用的能源。它是靠核燃料在反应堆中“燃烧”发热而产生的能量。它的能量是巨大的,一公斤铀 235 释放的能量相当于 2400 吨标准煤释放的能量;一公斤的氘、氚混合物释放的能量比铀释放的能量还要大。核能是未来重要的能源。核燃料能量密集,燃料运输量小,核电站建设的地区适应

性强。尽管核电站的建设投资大,周期长,需要大量技术人员和设备,特别是需要防止放射性物质外逸的密闭设备,并且处理好核废料,以确保安全。但核电站一但投产,运转费用比煤、石油都要低,收益大。到 1980 年为止,

全世界 20 多个国家和地区建成的核电站已有 200 多座,发电能力超过一亿千瓦。核能发电量超过总发电量 10%的国家有美国、英国、民主德国、联邦德国、加拿大、日本等;超过 40%的国家有法国和比利时。我国现在正在浙江省海盐县秦山建设我国第一座核电站。

3090 核反应 使一种原子核转变为另一种原子核的过程,叫做核反应。

3091 热核反应 在极高的温度条件下,轻原子核进行聚变,并释放出巨大能量,称热核反应。当温度足够高时,这种聚变过程能自动、持续地进行。太阳及其它恒星的主要能量来源,就是由它们内部不断进行的热核反应释放出来的。

3092 氘 即“重氢”,符号是 D 或 21H。是氢的同位素。与氧化合后生成重水(D2O)。氘能参与许多核反应,并在反应过程中释放出巨大的能量, 是一种极有前途的新能源。据估计,一吨海水中大约含有 140 克重水,如果

折合成石油,一桶海水中所含的重水的能量,相当于 400 桶优质石油的能量。如果我们把海水中所有氘的核能都释放出来,那么,它所产生的能量,足以提供比现在年耗能量大一千倍的能量,持续数亿年之久。

3093 氚 是氢的放射性同位素,即“超重氢”,符号是 T 或 31H。在自然界中,氚的存在量极微,可用氘或锂 6 进行某种核反应产生。与氘一样, 氚也是进行核聚变反应的能源之一。

3094 同位素 在元素周期表中居同一位置的同属种元素,它们的核电

荷数相同,但中子数不同,即原子量不同。元素的化学性质也相似,已知的103 种元素的同位素约有 2000 种左右。

3095 裂变 原子核由一个分裂成为两个质量相近的原子核的过程称为裂变。裂变有两种类型:一种是自发的,是重核不稳定性的一种表现;一种是感生的,是在原子核受到其它粒子的轰击时发生的裂变。原子核裂变时, 能释放出巨大的能量。

3096 聚变 轻原子核在相遇时,彼此聚合成为较重的原子核,并放出巨大能量,这个过程称为聚变。在自然界中,只有在太阳等一些恒星内部, 极高的温度使轻核产生的巨大动能,足以克服相互的斥力,从而发生自发的、持续的聚变。人工的聚变,目前只能在氢弹爆炸或由加速器产生的高速粒子碰撞中来实现,至于大规模的聚变控制,尚在不断地探索中。

3097 衰变 放射性同位素从原子核内自发地放射出一个α粒子或β粒子,自身转变成为另一种同位素的过程叫做衰变。又称蜕变。

3098 原子能发电 利用核燃料(如铀等)在原子反应堆中起裂变反应所产生的热能将水加热成蒸汽,蒸汽推动汽轮发电机组发电,叫做原子能发电。反应堆一般有压水反应堆、沸水反应堆、重水反应堆、气冷反应堆和增殖反应堆等。

3099 生物能 是指动物或植物所提供的能量。如打柴生火,取暖熟食; 用牲畜犁地、拉车、推磨等。

3100 沼气 是甲烷、二氧化碳和氮气等的混合气体,具有较高的热值,

可用做烧饭、点灯,也可以驱动内燃机和发电机。一立方米沼气约相当于 1.2

公斤煤或 0.7 公斤汽油,可供三吨卡车行驶 2.8 公里,相当于 60—100 瓦灯光的沼气灯照明六小时。沼气的优点是,沼气燃烧后的产物是二氧化碳和水, 不污染空气,不危害农作物和人体健康。产生沼气的原料是有机物,在自然界中来源丰富,如人畜粪便、杂草、桔杆、树叶、垃圾等;含有机物在 2% 以上的工农业生产废渣和废水,如酿造废渣、食品加工废渣以及污水处理厂的剩余污泥和沉淀污泥等,都可以做原料。人工制取沼气的方法叫做厌氧消化(也称之为甲烷发酵),在隔绝空气的条件下,利用甲烷细菌使有机物发酵、分解,形成沼气。我国是在 1958 年从农村开始利用沼气的。当前,在我国农村,沼气主要用来满足社员生活上的需要。今后随着技术的提高,充分利用沼气资源,对我国农村的机械化和电气化将起一定的促进作用。