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新型儲(chǔ)能技術(shù)及其應(yīng)用 版權(quán)信息
- ISBN：9787030752024
- 條形碼：9787030752024 ; 978-7-03-075202-4
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
新型儲(chǔ)能技術(shù)及其應(yīng)用 內(nèi)容簡介
本書結(jié)合儲(chǔ)能領(lǐng)域的發(fā)展概況，系統(tǒng)地介紹了儲(chǔ)能技術(shù)的分類，化學(xué)電源基礎(chǔ)，儲(chǔ)能材料的制備及檢測技術(shù)，鋰離子電池、鈉離子電池及超級電容器等方面的知識(shí)。全書共9章，主要包括新能源概述、化學(xué)電源、儲(chǔ)能材料制備技術(shù)與檢測技術(shù)、鋰離子電池及其生產(chǎn)工藝、鈉離子電池、超級電容器以及儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用案例。
新型儲(chǔ)能技術(shù)及其應(yīng)用 目錄
目錄
前言
第1章 新能源概述 1
1.1 能源現(xiàn)狀 1
1.1.1 世界能源的分布與需求情況 1
1.1.2 世界面臨的環(huán)境問題情況 3
1.2 新能源的開發(fā)利用 3
1.2.1 核能的開發(fā)利用 4
1.2.2 風(fēng)能的開發(fā)利用 6
1.2.3 海洋能的開發(fā)利用 6
1.2.4 地?zé)崮艿拈_發(fā)利用 7
1.2.5 太陽能的開發(fā)利用 8
1.3 儲(chǔ)能技術(shù)的概況與發(fā)展 10
1.3.1 儲(chǔ)能技術(shù)的概況 10
1.3.2 儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展 14
習(xí)題 15
參考文獻(xiàn) 16
第2章 化學(xué)電源 18
2.1 化學(xué)電源的發(fā)展史 18
2.2 化學(xué)電源的概況 19
2.2.1 化學(xué)電源的組成 19
2.2.2 化學(xué)電源的分類 21
2.2.3 化學(xué)電源的種類 23
2.3 化學(xué)電源的常用參數(shù)和術(shù)語 30
2.3.1 化學(xué)電源的常用參數(shù) 30
2.3.2 化學(xué)電源的常用術(shù)語 32
2.4 化學(xué)電源的應(yīng)用與發(fā)展趨勢 33
習(xí)題 34
參考文獻(xiàn) 35
第3章 儲(chǔ)能材料制備技術(shù) 37
3.1 固相法 38
3.1.1 高溫固相合成法 38
3.1.2 自蔓延高溫合成法 39
3.1.3 高能球磨法 41
3.2 液相法 44
3.2.1 沉淀法 45
3.2.2 水熱法(溶劑熱法) 48
3.2.3 溶膠-凝膠法 53
3.2.4 模板法 58
3.3 氣相法 63
3.3.1 物理氣相沉積法 63
3.3.2 化學(xué)氣相沉積法 65
習(xí)題 71
參考文獻(xiàn) 72
第4章 儲(chǔ)能材料檢測技術(shù) 74
4.1 X射線衍射 74
4.1.1 基本原理 74
4.1.2 應(yīng)用實(shí)例 75
4.2 掃描電子顯微鏡 76
4.2.1 基本原理 77
4.2.2 應(yīng)用實(shí)例 77
4.3 比表面儀 81
4.3.1 BET測試方法 81
4.3.2 BET分析實(shí)例 83
4.4 熱分析 84
4.4.1 基本原理 85
4.4.2 應(yīng)用實(shí)例 88
4.5 循環(huán)伏安法 90
4.5.1 基本原理 90
4.5.2 應(yīng)用實(shí)例 91
4.6 電化學(xué)阻抗 93
4.6.1 基本原理 93
4.6.2 應(yīng)用實(shí)例 94
4.7 恒電流間歇滴定技術(shù) 97
4.7.1 基本原理 97
4.7.2 應(yīng)用實(shí)例 98
習(xí)題 100
參考文獻(xiàn) 100
第5章 鋰離子電池 102
5.1 鋰離子電池的概述 102
5.1.1 鋰離子電池的發(fā)展歷史 102
5.1.2 鋰離子電池的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn) 103
5.2 鋰離子電池的基本原理 105
5.3 鋰離子電池正極材料 106
5.3.1 鋰離子電池對正極材料的要求 106
5.3.2 層狀氧化物 107
5.3.3 尖晶石結(jié)構(gòu)氧化物 110
5.3.4 橄欖石結(jié)構(gòu)化合物 111
5.4 鋰離子電池負(fù)極材料 113
5.4.1 鋰離子電池對負(fù)極材料的要求 113
5.4.2 碳基材料 114
5.4.3 非碳基負(fù)極材料 118
5.5 鋰離子電池電解質(zhì) 124
5.5.1 鋰離子電池電解質(zhì)概述 124
5.5.2 電解質(zhì)鹽 125
5.5.3 有機(jī)電解質(zhì)溶劑 128
5.5.4 電解質(zhì)添加劑 131
習(xí)題 132
參考文獻(xiàn) 133
第6章 鋰離子電池生產(chǎn)工藝 135
6.1 鋰離子電池設(shè)計(jì) 135
6.1.1 鋰離子電池設(shè)計(jì)概述 135
6.1.2 鋰離子電池設(shè)計(jì)相關(guān)因素 136
6.2 鋰離子電池的制備工藝 137
6.2.1 電極制漿 138
6.2.2 涂布和碾壓 140
6.2.3 分切和卷繞 144
6.2.4 電池裝配 145
6.2.5 化成及老化 147
6.3 各工序控制重點(diǎn) 149
習(xí)題 153
參考文獻(xiàn) 153
第7章 鈉離子電池 156
7.1 鈉離子電池概述 156
7.2 鈉離子電池正極材料 159
7.2.1 層狀過渡金屬氧化物 159
7.2.2 隧道結(jié)構(gòu)氧化物 162
7.2.3 聚陰離子型正極材料 164
7.2.4 普魯士藍(lán)類正極材料 167
7.2.5 有機(jī)類正極材料 170
7.3 鈉離子電池負(fù)極材料 171
7.3.1 嵌入類材料 172
7.3.2 合金類材料 175
7.3.3 轉(zhuǎn)化類材料 178
7.4 鈉離子電池電解質(zhì) 180
7.4.1 有機(jī)電解質(zhì) 181
7.4.2 離子液體電解質(zhì) 184
7.4.3 水系電解質(zhì) 184
7.4.4 固體電解質(zhì) 186
7.4.5 凝膠態(tài)聚合物電解質(zhì) 189
7.5 鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀 190
7.6 鈉離子電池發(fā)展展望 192
習(xí)題 193
參考文獻(xiàn) 194
第8章 超級電容器 197
8.1 超級電容器概述 197
8.1.1 超級電容器的特點(diǎn) 198
8.1.2 超級電容單體的性能指標(biāo) 200
8.2 超級電容器儲(chǔ)能原理及分類 200
8.2.1 雙電層電容原理 200
8.2.2 贗電容原理 202
8.2.3 超級電容器分類 203
8.3 超級電容器技術(shù)及電極材料 204
8.3.1 碳納米材料 205
8.3.2 碳復(fù)合納米材料 205
8.3.3 碳/多元化合物復(fù)合納米材料 206
8.3.4 氧化釕 207
8.3.5 氧化鉛 208
8.3.6 二氧化錳 209
8.3.7 氧化鎳和氫氧化鎳 209
8.4 超級電容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 210
8.4.1 電極設(shè)計(jì)及組成 210
8.4.2 電解液 215
8.4.3 隔膜 216
8.4.4 單元封裝的設(shè)計(jì) 216
8.5 超級電容器生產(chǎn)工藝 218
8.6 超級電容器的應(yīng)用 219
8.6.1 超級電容器模塊指標(biāo) 220
8.6.2 超級電容器應(yīng)用案例 222
8.6.3 超級電容器應(yīng)用注意事項(xiàng) 224
習(xí)題 225
參考文獻(xiàn) 226
第9章 儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用案例 229
9.1 光熱發(fā)電與儲(chǔ)能技術(shù)聯(lián)用案例 229
9.2 鋰離子電池應(yīng)用案例 233
9.2.1 鋰離子電池在新能源汽車領(lǐng)域的應(yīng)用 33
9.2.2 鋰離子電池在大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用 234
9.3 鈉離子電池應(yīng)用案例 235
9.4 超級電容器應(yīng)用案例 237
習(xí)題 242
參考文獻(xiàn) 243
前言
第1章 新能源概述 1
1.1 能源現(xiàn)狀 1
1.1.1 世界能源的分布與需求情況 1
1.1.2 世界面臨的環(huán)境問題情況 3
1.2 新能源的開發(fā)利用 3
1.2.1 核能的開發(fā)利用 4
1.2.2 風(fēng)能的開發(fā)利用 6
1.2.3 海洋能的開發(fā)利用 6
1.2.4 地?zé)崮艿拈_發(fā)利用 7
1.2.5 太陽能的開發(fā)利用 8
1.3 儲(chǔ)能技術(shù)的概況與發(fā)展 10
1.3.1 儲(chǔ)能技術(shù)的概況 10
1.3.2 儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展 14
習(xí)題 15
參考文獻(xiàn) 16
第2章 化學(xué)電源 18
2.1 化學(xué)電源的發(fā)展史 18
2.2 化學(xué)電源的概況 19
2.2.1 化學(xué)電源的組成 19
2.2.2 化學(xué)電源的分類 21
2.2.3 化學(xué)電源的種類 23
2.3 化學(xué)電源的常用參數(shù)和術(shù)語 30
2.3.1 化學(xué)電源的常用參數(shù) 30
2.3.2 化學(xué)電源的常用術(shù)語 32
2.4 化學(xué)電源的應(yīng)用與發(fā)展趨勢 33
習(xí)題 34
參考文獻(xiàn) 35
第3章 儲(chǔ)能材料制備技術(shù) 37
3.1 固相法 38
3.1.1 高溫固相合成法 38
3.1.2 自蔓延高溫合成法 39
3.1.3 高能球磨法 41
3.2 液相法 44
3.2.1 沉淀法 45
3.2.2 水熱法(溶劑熱法) 48
3.2.3 溶膠-凝膠法 53
3.2.4 模板法 58
3.3 氣相法 63
3.3.1 物理氣相沉積法 63
3.3.2 化學(xué)氣相沉積法 65
習(xí)題 71
參考文獻(xiàn) 72
第4章 儲(chǔ)能材料檢測技術(shù) 74
4.1 X射線衍射 74
4.1.1 基本原理 74
4.1.2 應(yīng)用實(shí)例 75
4.2 掃描電子顯微鏡 76
4.2.1 基本原理 77
4.2.2 應(yīng)用實(shí)例 77
4.3 比表面儀 81
4.3.1 BET測試方法 81
4.3.2 BET分析實(shí)例 83
4.4 熱分析 84
4.4.1 基本原理 85
4.4.2 應(yīng)用實(shí)例 88
4.5 循環(huán)伏安法 90
4.5.1 基本原理 90
4.5.2 應(yīng)用實(shí)例 91
4.6 電化學(xué)阻抗 93
4.6.1 基本原理 93
4.6.2 應(yīng)用實(shí)例 94
4.7 恒電流間歇滴定技術(shù) 97
4.7.1 基本原理 97
4.7.2 應(yīng)用實(shí)例 98
習(xí)題 100
參考文獻(xiàn) 100
第5章 鋰離子電池 102
5.1 鋰離子電池的概述 102
5.1.1 鋰離子電池的發(fā)展歷史 102
5.1.2 鋰離子電池的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn) 103
5.2 鋰離子電池的基本原理 105
5.3 鋰離子電池正極材料 106
5.3.1 鋰離子電池對正極材料的要求 106
5.3.2 層狀氧化物 107
5.3.3 尖晶石結(jié)構(gòu)氧化物 110
5.3.4 橄欖石結(jié)構(gòu)化合物 111
5.4 鋰離子電池負(fù)極材料 113
5.4.1 鋰離子電池對負(fù)極材料的要求 113
5.4.2 碳基材料 114
5.4.3 非碳基負(fù)極材料 118
5.5 鋰離子電池電解質(zhì) 124
5.5.1 鋰離子電池電解質(zhì)概述 124
5.5.2 電解質(zhì)鹽 125
5.5.3 有機(jī)電解質(zhì)溶劑 128
5.5.4 電解質(zhì)添加劑 131
習(xí)題 132
參考文獻(xiàn) 133
第6章 鋰離子電池生產(chǎn)工藝 135
6.1 鋰離子電池設(shè)計(jì) 135
6.1.1 鋰離子電池設(shè)計(jì)概述 135
6.1.2 鋰離子電池設(shè)計(jì)相關(guān)因素 136
6.2 鋰離子電池的制備工藝 137
6.2.1 電極制漿 138
6.2.2 涂布和碾壓 140
6.2.3 分切和卷繞 144
6.2.4 電池裝配 145
6.2.5 化成及老化 147
6.3 各工序控制重點(diǎn) 149
習(xí)題 153
參考文獻(xiàn) 153
第7章 鈉離子電池 156
7.1 鈉離子電池概述 156
7.2 鈉離子電池正極材料 159
7.2.1 層狀過渡金屬氧化物 159
7.2.2 隧道結(jié)構(gòu)氧化物 162
7.2.3 聚陰離子型正極材料 164
7.2.4 普魯士藍(lán)類正極材料 167
7.2.5 有機(jī)類正極材料 170
7.3 鈉離子電池負(fù)極材料 171
7.3.1 嵌入類材料 172
7.3.2 合金類材料 175
7.3.3 轉(zhuǎn)化類材料 178
7.4 鈉離子電池電解質(zhì) 180
7.4.1 有機(jī)電解質(zhì) 181
7.4.2 離子液體電解質(zhì) 184
7.4.3 水系電解質(zhì) 184
7.4.4 固體電解質(zhì) 186
7.4.5 凝膠態(tài)聚合物電解質(zhì) 189
7.5 鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀 190
7.6 鈉離子電池發(fā)展展望 192
習(xí)題 193
參考文獻(xiàn) 194
第8章 超級電容器 197
8.1 超級電容器概述 197
8.1.1 超級電容器的特點(diǎn) 198
8.1.2 超級電容單體的性能指標(biāo) 200
8.2 超級電容器儲(chǔ)能原理及分類 200
8.2.1 雙電層電容原理 200
8.2.2 贗電容原理 202
8.2.3 超級電容器分類 203
8.3 超級電容器技術(shù)及電極材料 204
8.3.1 碳納米材料 205
8.3.2 碳復(fù)合納米材料 205
8.3.3 碳/多元化合物復(fù)合納米材料 206
8.3.4 氧化釕 207
8.3.5 氧化鉛 208
8.3.6 二氧化錳 209
8.3.7 氧化鎳和氫氧化鎳 209
8.4 超級電容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 210
8.4.1 電極設(shè)計(jì)及組成 210
8.4.2 電解液 215
8.4.3 隔膜 216
8.4.4 單元封裝的設(shè)計(jì) 216
8.5 超級電容器生產(chǎn)工藝 218
8.6 超級電容器的應(yīng)用 219
8.6.1 超級電容器模塊指標(biāo) 220
8.6.2 超級電容器應(yīng)用案例 222
8.6.3 超級電容器應(yīng)用注意事項(xiàng) 224
習(xí)題 225
參考文獻(xiàn) 226
第9章 儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用案例 229
9.1 光熱發(fā)電與儲(chǔ)能技術(shù)聯(lián)用案例 229
9.2 鋰離子電池應(yīng)用案例 233
9.2.1 鋰離子電池在新能源汽車領(lǐng)域的應(yīng)用 33
9.2.2 鋰離子電池在大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用 234
9.3 鈉離子電池應(yīng)用案例 235
9.4 超級電容器應(yīng)用案例 237
習(xí)題 242
參考文獻(xiàn) 243
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新型儲(chǔ)能技術(shù)及其應(yīng)用 節(jié)選
第1章 新能源概述 1.1 能源現(xiàn)狀 我們所處的時(shí)代堪稱“能源時(shí)代”，隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的快速發(fā)展，能源在人們?nèi)粘Ｉ钪械牡匚徊粩嗵嵘瑵B透到方方面面。世界工業(yè)革命使得煤炭、石油等化石能源成為驅(qū)動(dòng)社會(huì)進(jìn)步的重要?jiǎng)恿υ慈S著環(huán)境問題的日益突出，催生了新能源技術(shù)的快速發(fā)展。本章將重點(diǎn)介紹一次能源、新能源的技術(shù)及儲(chǔ)能技術(shù)的特點(diǎn)、分類和研究現(xiàn)狀。 1.1.1 世界能源的分布與需求情況 世界能源結(jié)構(gòu)以一次能源(化石能源)為主，2010～2019年全球一次能源消費(fèi)量呈逐年上升態(tài)勢，2020年略有下降，約為556.63EJ(1EJ=108J)(圖1-1)，絕大部分電力都是依靠化石能源生產(chǎn)的。其中，中國的一次能源消費(fèi)量處于一直上升狀態(tài)，2020年達(dá)到151.21EJ，占全球的27.17%。化石能源開發(fā)利用的技術(shù)成熟，價(jià)格低廉，已經(jīng)系統(tǒng)化和標(biāo)準(zhǔn)化。在今后的20多年里，石油仍是昀主要的能源，全球需求量將以年均1.9%的速度增長；煤是電力生產(chǎn)的主要燃料，全球發(fā)電量從2010年的21570.7TW h(1TW=1012W)增長至2019年的27001.0TW h。2020年，全球發(fā)電量有所下降，為26823.2TW h，中國占比30.2%(圖1-2)。從全球來看，2020年以煤炭作為燃料的發(fā)電量占比35.1%，而中國以煤炭作為燃料的發(fā)電量占總發(fā)電量的63.2%，可見化石能源仍然是我們在地球上賴以生存和發(fā)展的能源基礎(chǔ)。 圖1-2 全球和中國發(fā)電總量 化石能源的物理特性決定其可耗竭性特點(diǎn)，隨著全球工業(yè)的發(fā)展、社會(huì)需求的增加，有限的儲(chǔ)量決定了各類化石能源面臨消耗殆盡。《bp世界能源統(tǒng)計(jì)年鑒》2021年版顯示，2020年底全球石油探明儲(chǔ)量較2019年減少了20億桶，總量為1.732萬億桶。根據(jù)2020年的全球儲(chǔ)產(chǎn)比，全球石油還可以生產(chǎn)使用50余年。石油輸出國組織(Organization of the Petroleum Exporting Countries，OPEC)擁有70.2%的全球儲(chǔ)量。2020年全球天然氣探明儲(chǔ)量比2010年減少了2.2萬億m3，總量為188.1萬億m3。根據(jù)2020年的全球儲(chǔ)產(chǎn)比，全球天然氣還可以生產(chǎn)使用48.8年。2020年全球煤炭儲(chǔ)量為10740億噸，主要集中在以下少數(shù)幾個(gè)國家：美國(23%)、俄羅斯(15%)、澳大利亞(14%)和中國(13%)。其中大部分(70%)儲(chǔ)量為無煙煤和瀝青。根據(jù)2020年全球儲(chǔ)產(chǎn)比，全球煤炭還可以生產(chǎn)使用139年。從以上數(shù)據(jù)可以看出，化石能源在國家間的分布差異很大，呈現(xiàn)不均勻分布的狀況，作為能源主體的化石能源是不可再生能源，總有枯竭的一天。 化石能源除了必將枯竭這個(gè)老問題受到全人類的特別關(guān)注外，近些年世界石油市場結(jié)構(gòu)受地緣政治的影響，新一輪大調(diào)整備受關(guān)注。能源問題關(guān)系到一個(gè)國家的社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重大戰(zhàn)略問題，世界各國將合理利用化石能源、研發(fā)清潔的新能源作為主要國策，可見能源是當(dāng)今世界發(fā)展的主要命脈。 1.1.2 世界面臨的環(huán)境問題情況 能源與環(huán)境問題緊密關(guān)聯(lián)，化石能源的開發(fā)利用在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長和社會(huì)發(fā)展的同時(shí)，也造成了嚴(yán)重的環(huán)境問題。化石能源中含有大量的碳、硫等元素，使用時(shí)以化合物的形式排放到大氣中(圖1-3)，一方面會(huì)造成溫室效應(yīng)，海平面上升；另一方面引起酸雨，危害土壤、水和建筑物以及人體健康。當(dāng)前，能源系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)已引起人們的高度關(guān)注。 圖1-3 工業(yè)廢氣對大氣的污染 從1850年至今，美國二氧化碳排放量全球**，約5090億噸。我國排在第二位，約2884億噸。特別是21世紀(jì)以來，我國隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，二氧化碳排放量也隨之增加。2020年，全球能源二氧化碳排放量達(dá)到322.8億噸。亞太地區(qū)高達(dá)167.8億噸，其次為美洲地區(qū)65.1億噸。雖然我國歷史人均累計(jì)碳排放量遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家，但單位國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)能耗與碳排放量遠(yuǎn)高于發(fā)達(dá)國家，如2020年我國單位GDP二氧化碳排放量為6.7噸/萬美元，均遠(yuǎn)高于全球平均水平及美國、日本、德國、法國、英國等發(fā)達(dá)國家。為此，2020年9月中國提出，二氧化碳排放力爭2030年前達(dá)到峰值，力爭2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和，被稱為“3060目標(biāo)”。國務(wù)院制定2030年前碳排放達(dá)峰行動(dòng)方案，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)，提高新能源和清潔能源的占比，大力推進(jìn)低碳能源替代高碳能源、可再生能源替代化石能源。太陽能、風(fēng)能、核能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉吹难邪l(fā)迅速展開，尤其是美國、日本、中國等國家都在大力開發(fā)新能源儲(chǔ)能與轉(zhuǎn)換技術(shù)。 1.2 新能源的開發(fā)利用 產(chǎn)業(yè)的發(fā)展既是整個(gè)能源供應(yīng)系統(tǒng)的有效補(bǔ)充手段，也是環(huán)境治理和生態(tài)保護(hù)的重要舉措，是滿足人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展需要的*終能源選擇。 1.2.1 核能的開發(fā)利用 核能(或稱為原子能)是通過核反應(yīng)從原子核釋放的能量，有三種核反應(yīng)形式：①核裂變，較重的原子核分裂釋放結(jié)核能。②核聚變，較輕的原子核聚合在一起釋放結(jié)核能。③核衰變，原子核自發(fā)衰變過程中釋放能量。人們開發(fā)核能的途徑有兩條：一是重元素的裂變，如鈾的裂變；二是輕元素的聚變，如氘、氚等的聚變。重元素的裂變技術(shù)已得到實(shí)際性的應(yīng)用；而輕元素聚變技術(shù)也正在積極研究之中。 1. 核電站的工作原理 原子核由質(zhì)子與中子組成，質(zhì)子帶正電、中子不帶電，二者統(tǒng)稱為核子。原子核分裂成新的原子核與其他粒子稱為“裂變”，或者原子核與核子聚合成新的原子核稱為“聚變”，裂變和聚變都會(huì)產(chǎn)生巨大的能量，這種能量稱為核能。目前商業(yè)化運(yùn)行的核電站都屬于裂變核電站。核電站的工作原理是裂變反應(yīng)能夠釋放出大量的熱能，可以將二回路蒸汽發(fā)生器中的水轉(zhuǎn)化為水蒸氣，從而推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組持續(xù)性發(fā)電(圖1-4)。當(dāng)前世界上有多種形式的反應(yīng)堆，如壓水反應(yīng)堆、重水堆及改進(jìn)型氣冷堆等。壓水反應(yīng)堆是目前核能發(fā)電的昀常見形式，普通的水主要承擔(dān)著冷卻和慢化的功能，同時(shí)也是從軍事反應(yīng)堆基礎(chǔ)上發(fā)展出來昀為成熟的動(dòng)力堆堆型。用鈾做成的核燃料在壓水反應(yīng)堆中發(fā)生裂變并釋放出大量的熱能，再利用反應(yīng)堆冷卻劑泵等設(shè)備將處于高壓下的水導(dǎo)出帶走熱能，在蒸汽發(fā)生器二次側(cè)產(chǎn)生蒸汽，推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組做功，產(chǎn)生源源不斷的電源，并通過高壓電網(wǎng)傳輸?shù)角Ъ胰f戶。 2021年我國的核電站共有54臺(tái)機(jī)組運(yùn)行。 (1)秦山核電站(我國昀大的核電站，位于浙江嘉興，7臺(tái)機(jī)組運(yùn)行)； (2)大亞灣核電站(位于廣東深圳，2臺(tái)機(jī)組運(yùn)行)(圖1-5)； (3)田灣核電站(位于江蘇連云港，6臺(tái)機(jī)組運(yùn)行)； (4)嶺澳核電站(位于廣東深圳，4臺(tái)機(jī)組運(yùn)行)； (5)紅沿河核電站(位于遼寧大連，5臺(tái)機(jī)組運(yùn)行)； (6)寧德核電站(位于福建寧德，4臺(tái)機(jī)組運(yùn)行)； (7)陽江核電站(位于廣東陽江，6臺(tái)機(jī)組運(yùn)行)； (8)福清核電站(位于福建福清，6臺(tái)機(jī)組運(yùn)行)； (9)方家山核電站(位于浙江嘉興，2臺(tái)機(jī)組運(yùn)行)； (10)昌江核電站(位于海南昌江，2臺(tái)機(jī)組運(yùn)行)； (11)防城港核電站(位于廣西防城港，6臺(tái)機(jī)組運(yùn)行)； (12)三門核電站(位于浙江臺(tái)州，2臺(tái)機(jī)組運(yùn)行)； (13)海陽核電站(位于山東海陽，2臺(tái)機(jī)組運(yùn)行)。 圖1-5 大亞灣核電站 2. 核電站的優(yōu)點(diǎn)與不足 1)核電站的優(yōu)點(diǎn) 核能發(fā)電所使用的是鈾燃料，全球鈾的蘊(yùn)藏量豐富；核能發(fā)電不會(huì)產(chǎn)生溫室氣體；核燃料能量密度高，運(yùn)輸與儲(chǔ)存都很方便；燃料費(fèi)用所占的比例較低，不易受到國際經(jīng)濟(jì)形勢的影響。 2)核電站的不足 核電站會(huì)產(chǎn)生放射性廢料，處理工序煩瑣；核電站投資成本大，財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)高；核電站熱效率較低，熱污染較嚴(yán)重；核電站的反應(yīng)器內(nèi)有大量的放射性物質(zhì)，一旦泄漏，會(huì)對生態(tài)及民眾造成嚴(yán)重傷害。 1.2.2 風(fēng)能的開發(fā)利用 風(fēng)能是利用空氣強(qiáng)烈流動(dòng)而形成的動(dòng)能，嚴(yán)格來說，是太陽能間接形式的一種。它具有可再生特性，取之不盡。 風(fēng)能的利用分兩種： (1)利用風(fēng)力作為動(dòng)力，直接帶動(dòng)各類機(jī)械系統(tǒng)，如風(fēng)帆。 (2)利用風(fēng)力帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，如風(fēng)力發(fā)電機(jī)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是明顯的：成本低，污染少；但是缺點(diǎn)也是明顯的：風(fēng)力不穩(wěn)定，受地理和季節(jié)性影響大，難以儲(chǔ)存與傳輸?shù)取?目前我國風(fēng)能開發(fā)利用的現(xiàn)狀是：風(fēng)力資源豐富，可以開發(fā)的陸地風(fēng)能資源大約為253GW，海洋風(fēng)能資源大約為750GW。風(fēng)力發(fā)電廠主要分布在新疆、內(nèi)蒙古等地，如聞名全球的新疆達(dá)坂城風(fēng)力發(fā)電站(圖1-6)。2012年我國成為全球風(fēng)電市場的“領(lǐng)頭羊”，2020年上半年全國風(fēng)電發(fā)電量為2379億kW h，同比增長10.91%。 1.2.3 海洋能的開發(fā)利用 海洋能可以分為潮汐能、波浪能和海流能等，其中潮汐能是比較常見的。月球與太陽對地球海水的吸引力，以及地球的自轉(zhuǎn)引起海水周期性地做有節(jié)奏的垂直漲落是海洋潮汐能的主要來源，是一種用之不竭、沒有污染、不消耗燃料的可再生能源。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球海洋潮汐能的儲(chǔ)藏量在27億kW左右，每年的發(fā)電量可達(dá)33480億kW。潮汐發(fā)電是利用潮汐水流的移動(dòng)，或是潮汐海面的升降，從其中取得能量，也是一種水力發(fā)電的形式。我國在浙江的溫嶺市與廣東的汕尾市建立了潮汐電站(圖1-7)。
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