安徽省科学技术协会安徽省电机工程学会

百名科技专家进乡村学堂讲科普

安徽省电力科学研究院高级工程师 凌默侬2008.11

能源、电力、节能减排

能源与电力 电力如何生产 电力节能减排 安全用电常识

21 世纪人类社会面临三大主题：

能源、环境、发展

一、能源小知识

“ 能”这个词，英文 energy ，最早是德国科学家罗伯特 · 迈尔提出来的。

我们看不见能，但通过热、光、电、运动等能够感觉到“能”的存在。

能有时就叫能源、能量 。

什么叫能源 能量的来源

《大英百科全书》

能源是一个包括所有燃料、流水、阳光和风的术语，人类用适当的转换手段便可让它为自己提供所需的能量

《能源百科全书》

能源是可以直接或经转换提供人类所需的光、热、动力等任一形式能量的载能体资源

《科学技术百科全书》

能源是可从其获得热、光和动力之类能量的资源

《日本大百科全书》

在各种生产活动中，我们利用热能、机械能、光能、电能等来作功，可利用来作为这些能量源泉的自然界中的各种载体，称为能源

地球上唯有人会用火、制造工具

人类对一切能源的利用，归根结底，或从引伸意义上讲，都是以火或用燃烧 的形式来实现

二、能源使用历史 1 、原始能源利用 火与文明 太阳： 取暖 火的发明： 煮熟食物

柴草等成为能源 人力： 制作工具

畜力 ： 运输

2 、早期能源工具： 风车、水车，可替代人力、畜力的能源 风能、水能的利用

荷兰风车

苗族水车

2008 年奥运会 帆船、帆板比赛是

利用自然界的风能

3 ：能源演变 火 人畜力 风力、水力 煤炭、石油、天然气 电力、核能 太阳能等新能源 4 、能源促进交通工具改变： 人畜力——马车 风——风帆船 煤 ——蒸汽机车 汽油、电力——汽车、电力机车 人类社会的发展过程，是一个不断探索利用新

能源的过程，能源的使用推动人类文明的进步 。 甚至，人类战争都为了得到能源。

将进酒 李白（唐） 君不见黄河之水天上来， 奔流到海不复回。 能源需要能和源 水从天上来，是一种气势，是能 奔流，是不断的源。 李白大概不知道天上来的黄河水是一种能源，只晓得

斗酒诗百篇，但他知道这里蕴涵的美的力量。 能量也是一种美。

卜算子 李之仪 （宋） 我住长江头，君住长江尾； 日日思君不见君，共饮长江水。 描述了长江水流动的能量。

5 、古代文人怎么认识能源

6 、 能源的分类

一次能源

1 、固化形式的煤、石油、天然气等矿物能源和 生物质能2 、作为太阳能转化形式的太阳能、风能、水能3 、地球本身具有能量 : 地热能、火山喷发、原子核能4 、地球与其他天体相互作用的能量， 如海洋能、潮汐能、波浪能

二次能源

不能从自然界直接获取，必须通过消耗一次能源进行转换才能获得的能源，如电能、煤气

常规能源 可再生能源 清洁能源

新能源 不可再生能源 非清洁能源

二、认识电力1 、电在哪里？

电灯 电视机 电话电冰箱 电饭锅电风扇 电脑 电梯 电影 电子琴 电台

电力是一种能源，就在我们身边。 当我们用电时，找的是开关、是电源插头。 电 看不见、摸得着，是实实在在的东西 每天我们都要用电，就像我们每天呼吸的空

气一样，甚至已经习惯到不知道、忽略了它的存在。 除了空气，没有一种东西像电样与我们密切相关。

电是怎么来的？ 没有电会怎么样？

2 ：停电 … … … …

没有水（自来水厂停止工作，打水井除外）不能做饭 ( 电饭锅不能用，煤气没了，用液化气除外 )

不能看电视不能打电话晚上不能做作业（用蜡烛、煤油灯除外）不能上网汽车走不了（加油站不能加油）工厂、车站… … … … 即便是液化气、蜡烛、煤油，也要用电才能生产出

来，我们穿的衣服鞋子、用的书本纸笔、吃的饼干都得用电

在农村：耕田、打谷、运量的拖拉机不能开了抽水机不能抽水灌溉农村广播得停了没有化肥、农药禁止的“电瓶打鱼”也不能干了… … … … 电无处不在，有了电，我们才能更好地做事情、更方便地去学习工作。

2006年国家推行了农村“村村通电”的新农村建设工程，要把电力光明送到每个家庭，送到山区村寨、边疆草原

3 、我国电力发展情况

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

1949 1959 1969 1979 1990 1994 2002 2007 2008 2010 2015 2020

(全国发电装机 万千瓦） 全国发电量（亿千瓦时）

年 份 发电装机( 万千瓦 )

发电量( 亿千瓦时 )

对 比

1949 185 43 分别是 49 年的 31 倍、 60 倍1979 5712 2566

1990 13789 6213

分别是 49 年的 432 倍、 801 倍，是 79 年的 14 倍、13 倍

1994 35657 9279

2002 71329 16542

2007 73581 32559

2008 80000 34444

2010 85200 38100 位居世界第二2015 112000

2020 133000

2008 年 1-10 月，我国发电量 28704.74 亿千瓦时和2007 年 1-10 月澳大利亚、加拿大、法

国、德国、日本、英国六个国家的全部发电量总和（ 28194 亿千瓦时）相当。

美国同期为 3524.73 亿千瓦时。

我省电力工业现状

电力大省、两淮煤矿十年来发电装机容量增长近三倍实施国家规划“皖电东送”工程国家特高压输电工程建设

长丰电厂规划建设工作 ( 戴集、瓦埠湖 )

4 、电力是如何生产的4.1 电的发明• 1831年，法拉第发现电磁感应原理，奠定了发电机 的理论基础。一百多年来，我们有了各种各样的 发电形式，基本上都是需要用发电机来发出电 后，才能有电可用。• 1879年，爱迪生试验了 1600多种材料后，找到一种 炭丝棉纱，发明了电灯。• 1882年，爱迪生建成世界上第一座较正规发电厂， 装有 6台直流发电机，通过 110V 电缆供电，最

大 送电距离 1.6km ，供 6200盏白炽灯照明用。• 电力从而成为一个工业体系。• 我国 1882年在上海建造了第一个电灯厂，是我土

地上的第一个发电厂 ，至今已 120多年。

4.2 火力发电厂如何发电 几种主要发电方式： 用煤炭、石油发电——火力发电 用水发电——水力发电 核燃料发电 用风发电 生物质发电 地热发电等。

我国燃煤发电占大部分，主要介绍火电厂如何发电。

核电1.2%

水电18.6%

其它1.3%

火力发78. 9%电我国电量生产分布

淮南平圩发电厂控制中心

烧柴火的锅灶烧开水的过程： 柴火产生热量 锅里的水受热产生蒸汽 烟囱排烟 柴灰人工取走 带小圆管水炉的锅灶

火力发电厂三种介质

(1) 、煤 和空气燃烧产生热量 ——灰(2) 、水 吸收热量变成蒸汽膨胀 ---- 水(3) 、电 发电机旋转磁场 ——电流

热能—机械动能—电能

发电机 FLASH

发电机如何转动起来

发电机电压一般在1-2 万伏特之间 ,电流达 2 万安培

发电厂 FLASH

4.3 电的旅途

许多大型发电厂建设在远离我们的煤矿附近、河流、高山峡谷之中，电能在那里生产出来，不能储存，它只有通过电力网跨过千山万水到达城市、农村，走进工厂、家庭，才能被使用；离城市较近的发电厂生产出的电能也要通过电力网传输，才能被使用。

变压器、室内外电缆、电线、塔架。

电抗器、电容器、断路器、互感器、避雷器、刀闸开关

电是靠电线运输的

电力网是连接发电厂和用户的纽带， 它就像是电力系统中的“血管”。

没有电线就没有电，电线也有大学问。

高压输电可以减少电的传输损失。我国正在开始建设 100万伏特的安徽淮南

到上海特高压交流输电工程

5 、电力特点

(1) 电能是商品，都有生产、运输、销售、使用过程。

(2) 电能不方便、不能大规模储存。(3) 电力生产过程是连续的，不能中断。(4) 电力生产使用过程需要一次完成。(5) 用电量和时间不能准确预测，用多少就要

发多少。(6) 电力生产特别强调安全，否则影响全社会

6 、电力生产涉及到的领域 规划与地质勘测 建筑设计学 金属材料科学 热力学 计算机与自动化科学 电力系统与电气工程科学 环境保护科学 标准计量科学

7 、探索未知领域 电力生产十分不容易，大家都要珍惜身边

来之不易的电力能源 有一些有意义的问题需要各位同学—未来

的科学家们得探索： 电能怎么样储存 ( 安全、方便、大容量 ) 电力输送 ( 运输 )怎么样做到没有损耗（超导技术）

如何提高能源转换效率？ ( 火电厂总效率仅40% 水平 )

8 其它发电形式

(1) 、水力发电 抽水蓄能电站

利用江河水流从高出流到低处的水流量和落差，推动水轮机旋转，带动发电机发电

世界最大的水电站—三峡水电站 2240万千瓦

水电站 FLASH

(2) 核能发电 利用原子核裂变反应产生的热量。 核能能量高度集中， ( 一吨 )同量的铀是同

量煤释放能量的 240万倍 。 压水堆核电站用的核燃料中铀含量只有 3% ，

原子弹中核炸药用高浓缩铀达到 90% 。

(3) 风力发电

将空气流动的动能作用在回转叶片上带动转子转变为旋转机械能，再通过升速装置驱动发电机发电 。

有压力才有风力。

(4) 太阳能发电 太阳能的利用可分为光热和光电两类。光热是

将太阳能通过物理方式直接转化为热能，如我们最常见的太阳能热水器。

光电，亦称作光伏发电，是利用太阳电池半导体材料的光伏作用，将太阳光能直接转换为电能的一种新型发电系统（太阳能光伏发电系统），既可独立，亦可并网运行。

太阳能发电广泛应用于太空中的人造卫星和宇航设备上 。

(5) 地热发电、生物质发电 地热发电：用地球内部的热释放到地表的能量

生物质发电：用农作物秸秆、薪柴、山林草类、人畜粪便、生活垃圾和水生植物等。

大力发展生物质能可以“一石四矢”： 能源替代 环境保护 农民增收 新经济增长点

6 、未来我们用什么来发电6.1 宇宙太阳能 人们在研究建造宇宙太阳能电站 ，通过微波传输

能量将太阳能发射到地球进行接收，地面再把微波转变成电能输送到电网中 。

6.2 海洋能 潮汐能、波浪能、海流能、潮流能、海洋温差能、盐差能

6.3 最干净的能源 ----氢能 氢气和氧气燃烧生成物是水，液体氢是发射航天飞机、人造卫星、飞船的火箭的燃料，质轻、热量大，地球表面海水占 71% ，地球上海水占总水量的 96% 。

6.4 受控核聚变能

我国高能物理领域重要装备：

中国科技大学 国家同步辐射实验室 北京正负电子对撞机 合肥物质科学研究院 HT-7超导托卡马克装置

6.5 雪有能量吗？———冷能，冰箱的反作用过程。 热胀冷缩与热缩冷缩

6.6 冰能燃烧吗：低温高压下的甲烷———可燃冰

6.7 科学家李四光说过：“地球是个庞大的热库，有源源不绝的热流。” 火山喷发

6.8 地球发电机：地球是一个巨大的天然磁体 指南针

6.9 闪电能量的收集 6.10 超导发电机 电力超导储能6.11 潜能 利用宇宙中恒星衰退收缩成的黑洞的轰击核聚变的能量

7 、电力节能减排 为什么要节能减排（能源储采比）

电力生产有哪些污染 电力节能、减排措施

我们能够做什么

7.1 我国能源资源储藏情况• 中国是一个能源资源比较丰富的国家，自

然资源总量牌世界第 7位 ：• 煤的探明储量居世界第三位 • 水力资源经济可开发装机容量居世界第一位

• 石油探明储量居世界第 10位，• 天然气探明储量居世界第 18位 • 地大物博

7.2 我国面临的长期能源、环境问题

中国人口众多（ 13亿人口），占世界总人口的 22% ，人均能源资源拥有量在世界上处于较低水平：

• 煤炭和水力资源人均拥有量相当于世界平均水平的 50%

• 石油、天然气人均资源量仅为世界平均水平的十五分之一左右（ 6.7%）

• 能源资源十分宝贵

2000年的统计资料表明，我国化石能源剩余储采比煤炭为 92年，石油 20.5年，仅为世界储采比的一半；天然气为 63年，优质能源十分匮乏； 2006 年英国 BP公司提供的的世界能源统计报告 ,中国的石油 , 煤炭 , 天然气的储采比分别为 16 年 ,52年 ,47 年。

《联合国气候变化框架公约》会议 通过《京都议定书》 (1997 年 12月 ) 旨在限制发达国家温室气体排放、以抑制全球变暖的《京都议定书》。

《京都议定书》于 2005 年 2 月生效、 2012 年到期，中国作为缔约国之一于 2002 年 9 月 3日签字，尽管作为发展中国家，我国目前没有减排国际任务，我国二氧化碳的绝对排放量已接近于美国，再过几年会超过美国，居世界第一位。

电力生产特别是火电生产是温室气体排放的大户。

• 煤炭消费占我国一次能源消费的 69% ，比世界平均水平高 42%

• 电力用煤炭占我国煤炭总量的 78%• 万美元 GDP 电能消耗，我国是美国的 3.4倍，是

日本的 4.79倍，是韩国的 2.07倍，使用效率低• 煤炭等矿物资源总是越用越少• 煤炭燃烧排放大量的有害气体 CO2 /SO2/NOX

• 国家要发展，生活要富裕，继续需要大量能源

• 节能 提高能源效率 节约资源 开发新能源• 减排 降低排放 使用清洁能源

7.3 火电发电产生的污染 废水、废气、废渣、废热、噪声

• 粉尘 电除尘• 二氧化硫 脱硫• 氮氧化物 采用选择性催化还原法• 粉煤灰 贮存、综合利用• 热污染 循环水温水破坏水生物的正常 温度环境• 噪声 旋转设备与高压、高速蒸汽的 扩容排放、泄露

7.4 其他形式的污染：• 电磁污染、谐波• 水电开发 水库库容蓄积，地质变化、库容蒸发改变小气候、改变生态、生物生存环境 水的不连续自然流动改变水流自净能力

• 输变电电磁辐射污染 在近场区产生电磁干扰• 高次谐波污染 对用电设备造成危害• 核电 核废料处理的污染、大量循环温水热污染，核电站多建在海边

• 垃圾电站 焚烧产生 二噁英 有毒气体• 火电排放污染物的迁移转化—温室效应和酸雨问题（二氧化碳、二氧化氮）

8 、电力节能减排主要措施• 调整能源结构，优先发展水电，积极发展核电；水

电是一种较好的可再生资源。• 优化发展火电• 重点发展资源潜力大、技术基本成熟的大自然赐予

的风力发电、变废为宝的生物质 (秸秆和林木质等 ) 发电、太阳能、喷薄而出的地热能、顺水推舟的海洋能利用等、奇思妙想的垃圾焚烧电站等

• 提高能源转换（发电效率），减少相对使用量，如采用高效率发电设备

• 除了具体减排措施，所有节能工作都可以减少电力生产的污染物排放，二者相辅相成。

2007.05.22

9 、节能减排我们能做什么？• 目前，人们普遍把节能看做是与石油、天然气、

煤炭和核能并列的第五大能源。世界各国都已把节能作为重要国策，积极研究开发节能新技术。

• 让我们学学动物的本领吧！仿生学中，蛇为了节省能量消耗应对冬季食物减少，需要冬眠。人类应该学习动物超人的节能之术。

• 重要的是，树立珍惜能源的意识，从现在做起、从身边做起，科学用电厉行节约、减少一点一滴的浪费，我们每个人做的任何节约，不是仅仅是省钱，更是对他人、对社会的贡献。

• 节约一张纸，我们全体同学们就可以少让一棵树倒下，就可以减少加工纸张的电能的使用，减少运输纸张消耗的汽油，减少人力消耗，这棵树可以在森林的大集体里继续成长。 同学们做作文可打个腹稿

• 少使用一次性水笔，多用吸墨水的钢笔，就能够减少塑料的消耗，同样能减少制笔墨电能的使用。而每扔掉支一次性水笔，我们丢出去的都是难以处理的污染源。

• 打扫卫生轻一点，就可以少点灰尘，我们自己就可以少吸进点。

• “什么是最好的奖赏”？我想，发自内心的一滴水、一度电实际行动就是吧！

• 节约能源、减少浪费不是强迫忍耐、缩减需求，不要用纸、不要用笔，否则，我们怎么学习呢？！不是要降低正常的学习和生活水平，我们讲的是在不影响使用功能的情况下，尽可能做到提高使用效率、减少浪费。

• 今天老师、家长们节约能源，是为了同学们、青少年后代们能够有足够的能源、电力，做更重要的事，找出比现在好的电力。

日常生活节能• 随手关灯• 不用的电器设备及时把插头拔掉，避免长时

间待机（如电视机）• 电饭锅烧饭时可以先将米淘好后浸泡十几分钟再烧。按键起跳后就可以拔电源，利用发热盘的余热保温；锅底要擦干净，与发热盘接触良好。

• 注意热水壶内胆或电热水壶电热管结垢，及时清洗。

• 电风扇用高速风挡启动、平时使用尽量用低档

• 用洗衣机的衣服可以先浸泡 15 分钟，累计足量衣服后一次洗完，用强洗比弱洗省电。弱洗叶轮换方向次数多、反转电流大 5-7 倍

• 冰箱放置在低温、干燥、通风处，及时除霜、储存食物不易过满或过少，热食品不立即放入冰箱、减少开门次数

• 空调使用节能型的，定期清除散热片（导致散热效果差）与滤网灰尘（制冷效果差）、增加房间密闭性、温度控制在 26度以上、安装时避免返回值在阳光直接照射的地方。

• 多在低谷用电（晚 11点至早 8点，早 9点至 12点、下午 5-11点为高峰用电），分时电价的便宜，未设分时电价的可以调节峰谷差，也是一种间接节能

10 、珍爱生命 安全用电

放电 FLASH

10.1 、电会吸人吗？ 触过电的人“现身说法”，有的说电会

“吸”人，有的说电会“推”人，他们各自摆出自己触电的切身“体验”。到底是谁的说法对呢？

其实，电既不会“吸”人，也不会“推”人。之所以造成“吸”或“推”的现象，是电流通过人体不同部位，刺激该处神经，导致肌肉往不同方向收缩的结果。

感知电流 摆脱电流 致命电流

工频电流 1mA—— 感知 5 mA——手部颤抖、痉挛 10 mA——疼痛难受，仍可以摆脱 20 mA——肌肉剧烈收缩、麻痹，不能摆脱 50 mA—— 呼吸麻痹、心房震颤 100 mA—— 心脏麻痹、可以致命 国家《安全电压标准》交流电压不超过 50V 安全电压分为六个等级： 50 、 42 、 36 、 24 、 12 、 6V 安全电压等级范围： 湿手触及电压的安全界限—— 20V 干燥手的安全电压—— 30V 对人生命没有危险的界限电压—— 50V 100V-200V 对人的生命威胁极具增加 200V以上电压对人的生命非常危险

10.2 安全用电事故种类• 人身触电事故 ：直接触电事故、设备漏电事故、跨步电压触电事故

• 电气火灾事故 ：电气设备使用不当、质量差、电力设施故障引发

• 设备损坏事故 ：超负荷使用造成设备损坏、对电网设备的破坏（打坏绝缘子、倒杆断线等）、电网引起的过电压烧坏家用电器、缺相运行、保护失灵造成的扩大事故

• 雷电伤害事故： 由电力线路传播造成设备损坏、雷电接入家庭损坏家电。

• 停电事故 ：人为因素居多

10.3 安全用电小知识

• 不随便触玩插座、湿手不触碰开关和电器• 不在电线附近打鸟、放风筝、钓鱼、放鞭炮，

不用电瓶打鱼• 拔插头时不用手直接拉插头线头• 不攀登、跨越电力设施，以及其保护围墙、遮栏，防止跌倒

• 不向供电线路、变压器等上面扔东西

• 擦拭电器要先断电，即接通电源先插后开 断开电源 先关后拔

• 不能使用挂钩线、破股线、地爬线和绝缘不合格的导线接电

• 发现触电情况，先尽快切断电源，或用干燥的木棒、竹棒等挑落电线

• 发生电器火灾不用水泼，先切断电源，用土、沙子盖，不用泡沫灭火器灭电器火灾

• 雷雨天气不靠近大树、电线杆、拉线、避雷针等

• 发现电线断线落地要不落地点保持足够距离（ 8米以上），不可走进，在里面可以双脚并拢一步一步跳出来

• 学会看安全用电标示： 红色：表示禁止、停止等； 黄色：表示注意危险，如“当心触电”、“注意

安全” 绿色：标志安全无事； 蓝色：表示强制执行，如“必须带安全帽” 黑色：用来表示图像、文字符号和警告标志 的几何图形

认识能源与电力 努力学习 创造发明 节约能源 从我做起 关爱生命 安全用电