可再生能源,风能水能太阳能等是怎样发电的

对于大多数中小型电机企业来说，2004年的日子并不很好过，原材料上涨等一系列问题在这一年显得尤其的突出，一些企业甚至陷入了关闭破产的危机。但从整个行业来看，还是值得欣喜的，整个行业呈现出增长的态势。

据中国电器工业协会中小型电机分会对其56家成员厂提供的生产经营资料汇总表明，2004年全行业经济继续保持增长，有效克服了宏观调控带来的影响和原材料价格上涨对企业造成的冲击，综合经济效益指数达到125.8点，同比增长27.4点。

电机行业在种种不利因素的外界压力下，依旧在逆境中保持着高速前行。

惊奇2004

据行业统计，去年的整个电机行业全年工业总产值（现价）达到161.7亿元，同比增长46.0%，产品销售收入达到156.1亿元，同比增长43.8%，电机行业在流年不利的2004年取得了令人惊奇地显著发展。

而实际上，这个数据还是在受到四季度电动机、发电机增速回落的影响，全年产销增速趋缓的情况下取得的。

据统计，中小电机分会的56家企业中，有42家企业的利润同比保持增长，增长额为51988万元，增幅为94.5%。其中，大多数企业主要依靠的是规模经济效应、开发新产品以调整产品结构来增利。也有少数企业能够抓住市场机遇，投资其他领域，获取了一定的利润或缓冲了原材料价格上涨带来的压力。

其实，中小电机“十五”期间的发展速度早已超过了预期计划。

业内专家指出，在“十五”期间，由于国民经济迅速发展，中小型电机产品产量比原来“十五”规划提出的目标有较大幅度的增长规划。

相关统计数据表明，通用产品产量增幅最大，其它派生专用系列电机产品也有较大增幅，例如，变频电机、电梯电机、潜水潜油电机、注塑机电动机、永磁同步电机、交流伺服电动机等。

新产品开发也取得了不俗的业绩。

“十五”期间开发的“以冷代热”Y3系列三相异步电动机，2002年4月已通过专家鉴定，正在全国推广。另外，在主要派生系列上采用冷轧硅钢片更新换代产品的开发工作也在进行中，如高效电机系列、低噪声低振动电机系列、低压大功率电动机系列、IP23低压电动机系列等。

令人欣喜的还不止这些。

行业整合加速

中小电机行业整合的大幕已然拉开。

目前，我国大大小小的电机厂近2000家，尽管企业数量庞大，但相当一批是小型企业。专家指出，由于生产厂家多、产量大，形成了互相抢占市场压价竞争局面。产品质量参差不齐、相互压价竞争、行业利润微薄等现象，已成为影响电机企业生存和发展的主要原因。

电机本身是劳动密集型产品，达不到一定产量规模很难产生效益，所以行业利润十分微薄，全国电机行业从业人员约30万人，2003年行业实现利润仅2.8亿元。据了解，即使在一些效益比较好的企业，去年的纯利润也达不到5%。

同时，由于大部分小企业生产工艺不过关，电机行业还存在大量产品质量不合格的现象。据调查，我国电机企业的废品、次品、返修品等不良损失平均在10%左右，而国外工业发达国家的电机企业不合格水平一般为0.3%。

近几年来，我国的电机行业也涌现了一批产量规模大，产品水平、质量好，技术装备先进的企业。但是，还没有哪一家的产品份额能在国内市场上占到统治地位。中小电机至今还没有形成具有国际影响力的品牌。

电机行业亟需重新整合、优胜劣汰，这已成为电机行业的发展趋势。

专家指出，电机行业虽然是一个老传统工业，然而各行各业配套电机不可缺少。而且，一些较大的电机企业占地面积大，所处地段好，收购兼并后，将会给收购者带来非常丰厚的效益和财源。

电机行业掀起了一股购并热潮。博山水泵厂收购博山电机厂，美的集团控股清江电机厂，浙江卧龙公司控股湖北电机厂，浙江金龙公司兼并湖南常德电机厂……

一批新鲜血液注入了古老的电机行业。

业内人士认为，这些被收购兼并的企业原来大多是国有企业，产品生产有一定的装备基础和技术力量。被收购兼并后，注入了流动资金，经营体制也由国企一套改变为民营机制，这样一来，产量规模扩大了，机制灵活了，企业效益也上去了。

此外，许多境外企业也纷纷到中国投建独资和合资企业。美国乔丹集团收购广东顺德电机厂、日本东芝公司新建大连东芝电机厂、香港德丰公司控股上海日用电机厂、台湾东元公司在昆山和无锡分别新建电机厂，并将控股江西四通电机厂，台湾大同公司在上海松江新建电机厂等。

显然，这些境外公司在收购和新建工

厂的同时，也带来了资金、先进的技术和管理经验；同时，由于企业的产品绝大部分都是出口外销，使我国电机出口量大增。

无疑，国内企业的兼并重组和外资企业的进入，促进了电机行业结构的进一步优化，同时也促进了行业的发展和技术进步。

联合开发新品事半功倍

一直以来，我国中小型电机产品存在着产品结构不合理，技术含量不高的问题。

目前，我国中小型电机基本系列产品产量占的比例偏大，派生专用系列产品产量品种偏少，高技术高附加值产品更少。出口产品也是基本系列产品占相当大的比例，而派生专用系列产品出口很少。

虽然，我国电机出口额和进口额基本相当，然而出口与进口的产品数量相差很大，国家每年要花去大量外汇进口许多国内急需的派生、专用系列电机产品。

随着电机行业的快速发展，电机产品的结构也得以不断调整。

专家指出，在产品结构和品种方面，由于节约能源的需要和满足新型产业产品配套的需求，特殊专用派生系列产品将会有更大的发展。如高效永磁同步电动机，与可再生能源和风能、太阳能、潮汐能、燃气等新能源发电配套的发电机都将得到快速发展。另外，中型高低压电动机、高压大功率潜水电泵需要量也急速增长。

新产品开发提到了议事日程。

以往，中小电机行业在从事新产品开发时，往往是单个企业的自身行为。对于一个全系列产品的开发，由一个企业开发往往周期长、投入资金多、风险大，而通过研究所组织多家企业联合共同出资开发，取得的开发成果共享的方式更显得经济。“以冷代热”Y3系列电机的开发，目前正在进行的高效电动机、低噪声低振动电动机、低压大功率电动机、IP23防护式交流电动机等产品的开发均是十多家企业共同出资联合开发的。

这种联合开发的形式带来了诸多好处。一方面，借助了研究所和多家企业的技术和信息优势，开发周期缩短；另一方面，也减轻了企业单独开发的负担。这对加快中小型电机行业产品结构调整的步伐起到了很好的促进作用。

冀望2005

业内人士预测，未来几年我国中小型电机行业仍将得到继续发展，对于已经到来的2005年，仍表示看好。

这种预测并不是空穴来风。

发电设备、输变电设备等电力工业的发展，使电机市场有效需求趋于稳定。据了解，到2010年，我国平均每年将投产发电装机容量3700万千瓦以上，年均增长7.8%左右。而电动机的需求与发电设备的需求呈1：3.51的正比关系，也就是说，大型、中小型交流电动机产品在国内市场的有效需求会保持稳定增长。

同时，由于中小型电动机属于劳动密集型和材料密集型产品，几年前，发达国家就不再生产通用型的交流电动机，转而向国外采购或定牌加工，这为我国中小型电动机的出口提供了良好的机遇。近几年我国中小电机的出口增长很快就是一个佐证。

有一点优势不容忽略，我国的经济增长依然处在一个稳定增长的状态。根据预测，2005年宏观政策由扩张性的积极的财政政策转而实行稳健的财政政策和稳健的货币政策，GDP发展速度估计为9%。

未来总是美好的，只是眼下仍有难关。

对电机行业不利的因素仍然令电机企业感到棘手。现在是外有隐忧，从国际方面看，现在尽管仍是电机行业出口的最佳时机。只是，受大环境的影响，人民币升值压力一直比较大。而一旦人民币大幅升值，出口将会受到较大影响。

显然，对于中小电机行业来说，目前最重要的是渡过眼前原材料涨价这道坎。

目前，原材料价格虽然略有回落，但仍在高位运行，国际原油价格居高不下，国内煤电油运仍将处于紧张状态，资源约束仍然比较突出。中小电机企业现在最大的困难仍是面临企业成本上升带来的窘境。

只是，如何破解成本增加这道难题，看来还尚需时日。

1 水轮发电机 2 汽轮发电机 3 燃气轮发电机 4 柴油发电机

按照转子的不同分为

1 隐极式 ：用于汽轮发电机和燃气轮发电机，转速高

2 凸极式发电机：用于水轮发电机，转速低

按照冷却介质不同分为

1 空气冷却 2 氢气冷却 3 油冷却 4 水冷却

汽轮发电机

与汽轮机配套的发电机。为了得到较高的效率，汽轮机一般做成高速的，通常为3000转／分（频率为50赫）或3600转／分（频率为60赫）。核电站中汽轮机转速较低,但也在1500转/分以上。高速汽轮发电机为了减少因离心力而产生的机械应力以及降低风摩耗，转子直径一般做得比较小，长度比较大，即采用细长的转子。特别是在3000转／分以上的大容量高速机组，由于材料强度的关系，转子直径受到严格的限制，一般不能超过 1.2米。而转子本体的长度又受到临界速度的限制。当本体长度达到直径的6倍以上时,转子的第二临界速度将接近于电机的运转速度，运行中可能发生较大的振动。所以大型高速汽轮发电机转子的尺寸受到严格的限制。10万千瓦左右的空冷电机其转子尺寸已达到上述的极限尺寸,要再增大电机容量,只有靠增加电机的电磁负荷来实现。为此必须加强电机的冷却。所以 5～10万千瓦以上的汽轮发电机都采用了冷却效果较好的氢冷或水冷技术。70年代以来，汽轮发电机的最大容量已达到130～150万千瓦。从1986年以来，在高临界温度超导电材料研究方面取得了重大突破。超导技术可望在汽轮发电机中得到应用，这将在汽轮发电机发展史上产生一个新的飞跃。

水轮发电机

由水轮机驱动的发电机。由于水电站自然条件的不同，水轮发电机组的容量和转速的变化范围很大。通常小型水轮发电机和冲击式水轮机驱动的高速水轮发电机多采用卧式结构，而大、中型代速发电机多采用立式结构(见图)。由于水电站多数处在远离城市的地方，通常需要经过较长输电线路向负载供电，因此，电力系统对水轮发电机的运行稳定性提出了较高的要求：电机参数需要仔细选择；对转子的转动惯量要求较大。所以，水轮发电机的外型与汽轮发电机不同，它的转子直径大而长度短。水轮发电机组起动、并网所需时间较短，运行调度灵活，它除了一般发电以外，特别适宜于作为调峰机组和事故备用机组。水轮发电机组的最大容量已达70万千瓦。

柴油发电机

由内燃机驱动的发电机。它起动迅速，操作方便。但内燃机发电成本较高，所以柴油发电机组主要用作应急备用电源，或在流动电站和一些大电网还没有到达的地区使用。柴油发电机转速通常在1000转/分以下,容量在几千瓦到几千千瓦之间，尤以200千瓦以下的机组应用较多。它制造比较简单。柴油机轴上输出的转矩呈周期性脉动，所以发电机是在剧烈振动的条件下工作。因此,柴油发电机的结构部件,特别是转轴要有足够的强度和刚度，以防止这些部件因振动而断裂。此外，为防止因转矩脉动而引起发电机旋转角速度不均匀，造成电压波动,引起灯光闪烁,柴油发电机的转子也要求有较大的转动惯量，而且应使轴系的固有扭振频率与柴油机的转矩脉动中任一交变分量的频率相差20％以上，以免发生共振，造成断轴事故。

风力发电机

是将风能转换为机械功的动力机械，又称风车。广义地说，它是一种以太阳为热源，以大气为工作介质的热能利用发动机。

许多世纪以来，风力发电机同水力机械一样，作为动力源替代人力、畜力，对生产力的发展发挥过重要作用。近代机电动力的广泛应用以及二十世纪50年代中东油田的发现，使风力机的发展缓慢下来。

70年代初期，由于“石油危机”，出现了能源紧张的问题，人们认识到常规矿物能源供应的不稳定性和有限性，于是寻求清洁的可再生能源遂成为现代世界的一个重要课题。风能作为可再生的、无污染的自然能源又重新引起了人们重视。

机械连接与功率传递水平轴风机桨叶通过齿轮箱及其高速轴与万能弹性联轴节相连,将转矩传递到发电机的传动轴,此联轴节应按具有很好的吸收阻尼和震动的特性，表现为吸收适量的径向、轴向和一定角度的偏移，并且联轴器可阻止机械装置的过载。另一种为直驱型风机桨叶不通过齿轮箱直接与电机相连风机电机类型 。

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物质、能量与信息。

因此，能源的发展史直接影响人类的发展史。

我们人类生存与发展中最具有决定性意义的要素是三个：¾¾ 物质、能量和信息。

组成我们的世界是物质；人类生存活动决定于对信息的认知和反应；而维持生命，从事发展的活动又地要通过消耗能量来进行。

一切能量来自能源，人类离不开能源。能源是人类生存、生活与发展的主要基础。能源科学与技术，能源利用的发展在人类社会进步中一直扮演着及其重要的角色。

能源发展的里程碑可以这么说，每一次能源利用的里程碑式发展，都伴随着人类生存与社会进步的巨大飞跃。几千年来，在人类的能源利用史上，大致经历了这样四个里程碑式的发展阶段：原始社会火的使用，先祖们在火的照耀下迎来了文明社会的曙光；18世纪蒸汽机的发明与利用，大大提高了生产力，导致了欧洲的工业革命；19世纪电能的使用，极大地促进了社会经济的发展，改变了人类生活的面貌；20世纪以核能为代表的新能源的利用，使人类进入原子的微观世界，开始利用原子内部的能量。

未来对能源的要求

有足够满足人类生存和发展所需要的储量，并且不会造成影响人类生存的环境污染问题。

未来对能源的需求 未来的人类社会依然要依赖于能源，依赖于能源的可持续发展。因此，我们须现在就很清楚地了解地球上的能源结构和储量，发展必须开发的能源利用技术，才能使人类的生存得于永久维持。

而我们赖于生存的能源是取之不尽用之不完的吗？回答是：不是，也是。事实上，进入21世纪后，人类目前技术可开发的能源资源已将面临严重不足的危机，当今煤、石油和天然气等矿石燃料资源日益枯竭，甚至不能维持几十年。因此，必须寻找可持续的替代能源。而近半世纪的核能和平利用，已使核能已成为新能源家属中迄今为止能替代有限矿石燃料的唯一现实的大规模能源。而且，未来如能实现核能的彻底利用，人类的能源将是无穷的。

除了物质、能量和信息三大因素外，人类对安全的要求也越来越重要了。安全包括社会安全、健康安全和环境安全等。它们同能源的关系也是非常密切的。现在利用的能源已造成了大量的环境污染问题，严重影响了人类的生存。因此，未来对能源的要求将不仅是储量充足，而且还必须是清洁的能源。相对其它化石能源而言，核能的和平利用已充分证明了核能是清洁的能源之一。

u 能源的定义与源头

究竟什么是“能源”呢？《科学技术百科全书》是这样说的：“能源是可从其获得热、光和动力之类能量的资源”；《大英百科全书》说：“能源是一个包括着所有燃料、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”。可见，能源是呈多种形式的、可以相互转换的能量的源泉。简而言之，能源是自然界中能为人类提供能量的物质资源。

能源的源头

来自地球以外天体的能源（如太阳能）、地球本身蕴藏的能源（如地热、核能）、地球与其它天体相互作用产生的能源（如潮汐）。

而能源是产生能量的源头。

人们通常按形态与应用方式对能源进行分类。一般分为：固体燃料、液体燃料、气体燃料、水能、电能、太阳能、生物质能、风能、核能、海洋能和地热能。其中，前三类统称化石燃料或化石能源。已被人类认识的这些能源，在一定条件下可以转换为人们所需的各种形式的能量。比如薪柴和煤炭，加热到一定温度，能和氧气化合并放出大量热能，可以直接用来取暖，也可用来产生蒸汽推动汽轮机，再带动发电机，使热能变成机械能，再变成电能。把电送到工厂、机关和住户，又可以转换成机械能、光能或热能。

在我们生活的地球上，能源形形色色。总起来说有三个初始来源。

太阳能

地球

来自地球外部天体的能源（主要是太阳能）人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。正是各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的。它们实质上是由古代生物固定下来的太阳能。此外，水能、风能、波浪能、海流能等也都是由太阳能转换来的。

地球本身蕴藏的能量 通常指与地球内部的热能有关的能源和与原子核反应有关的能源。

与地球内部的热能有关的能源，我们称之为地热能。温泉和火山爆发喷出的岩浆就是地热的表现。地球可分为地壳、地幔和地核三层，它是一个大热库。地壳就是地球表面的一层，一般厚度为几公里至70公里不等。地壳下面是地幔，它大部分是熔融状的岩浆，厚度为2900公里。火山爆发一般是这部分岩浆喷出。地球内部为地核，地核中心温度为2000度。可见，地球上的地热资源贮量也很大。

与原子核反应有关的能源正是本书要介绍的核能。原子核的结构发生变化时能释放出大量的能量，称为原子核能，简称核能，俗称原子能。它则来自于地壳中储存的铀、钚等发生裂变反应时的核裂变能资源，以及海洋中贮藏的氘、氚、锂等发生聚变反应时的核聚变能资源。这些物质在发生原子核反应时释放出能量。目前核能最大的用途是发电。此外，还可以用作其它类型的动力源、热源等。

来自星球引力的能量指由于地球与月球、太阳等天体相互作用的形成的能源。地球、月亮、太阳之间有规律的运动，造成相对位置周期性的变化，它们之间的引力随之变化使海水涨落而形成潮汐能。与上述二类能源相比，潮汐能的数量很小。全世界的潮汐能折合成煤约为每年30亿吨，而实际可用的只是浅海区那一部分，每年约可折合为6000 万吨煤。

u 能源结构与储量

地球上有哪些能量资源可供我们使用？它们还能维持多久？我们该怎么办？

能源的种类

一次能源：煤炭、石油、核能等自然界天然能量资源；

二次能源：汽油、电力、蒸汽等人工制造的能量资源，

一次能源和二次能源能源按其生成方式，分为天然能源（一次能源）和人工能源（二次能源）两大类。天然能源是指自然界中以天然形式存在并没有经过加工或转换的能量资源，如煤炭、石油、天然气、核燃料、风能、水能、太阳能、地热能、海洋能、潮汐能等；人工能源则是指由一次能源直接或间接转换成其他种类和形式的能量资源，如煤气、汽油、煤油、柴油、电力、蒸汽、热水、氢气、激光等。

常规能源和新能源其中，已被人类广泛利用并在人类生活和生产中起过重要作用的能源，称为常规能源，通常是指煤炭、石油、天然气、水能等四种。而新近才被人类开发利用、有待于进一步研究发展的能量资源称为新能源，相对于常规能源而言，在不同的历史时期和科技水平情况下，新能源有不同的内容。当今社会，新能源通常指核能、太阳能、风能、地热能、氢气等。

煤的时代

能源结构的变迁历史上，伴随着新的化石资源的发现和大规模开采与应用，世界的能源消费结构经历了数次变革。18世纪的以煤炭替代柴薪，到19世纪中叶煤炭已经逐渐占主导地位。20世纪20年代，随着石油资源的发现与石油工业的发展，世界能源结构发生了第二次转变，即从煤炭转向石油与天然气，到20世纪60年代，石油与天然气已逐渐称为主导能源，动摇了煤炭的主宰地位。但是，20世纪70年代以来两次石油危机的爆发，开始动摇了石油在能源中的支配地位。以此同时，大部分化学能源的储量日益减少，并伴随着许多环境污染问题。

而人类对能源的需求却在与日俱增。例如主要能源形式 地球能源的储量估计

煤炭：～200年

石油、天然气：～50年

核能：无穷多

之一的电力消耗逐年增加。根据统计，人口若每30年增加一倍，电力的需求量每八年就要增加一倍。

于是，20世纪末，能源结构开始经历第三次转变，即从以石油为中心的能源系统开始向以煤、核能和其它再生能源等多元化的能源结构转变。特别是随着时间的推移，核能的比例将不断增长，并将逐步替代石油和天然气而成为主要的大规模能源之一。

化学能的储存量煤炭、石油、天然气还有多少年可以让人类开采利用？据世界能源会议统计，世界已探明可采煤炭储量共计15980亿吨，预计还可开采200年。探明可采石油储量共计1211亿吨，预计还可开采30～40年。探明可采天然气储量共计119万亿立方米，预计还可开采60年。必须指出的是，煤炭、石油等直接燃烧用来生产电能与热能实在太可惜了，且不说可能带来的环境污染，它们还是很好的化工原料呢！

水能及新能源的潜力那么水能呢？我们知道，水力是可以长期开发利用的。但是，在那些大面积缺水、水力资源不丰富的国家和地区怎么办？再说，水能还有个季节性的问题。这些都使水能无法成为世界能源结构中唯一的主力军。新能源中，太阳能虽然用之不竭，但代价太高，并且就目前的技术发展情况来看，在一代人的时间里不可能迅速发展和广泛使用。其它新能源也是如此。其它一些能源与水能相似，它们的规模受到环境、季节、地理位置等条件的限制，如风能、潮汐能、地热能等等。

易裂变核素

易发生裂变的原子只有铀-235（U235）、钚-239（Pu239）、铀-233（U233）三种。而天然存在的易裂变元素只有铀-235，钚-239可由铀-238生成，铀-233可由钍-232（Th232）生成。

易聚变核反应

氘（D2）-氚（D3）反应。氘和氚都是氢原子的同位素。氘天然存在，而氚极少，必须由人工生成（如由锂制造）。

核能--无穷的能源 核能分为裂变能和聚变能两种。目前人类能正在用于和平利用的只有裂变能。可控聚变能利用技术正在攻克。

天然铀的成份

天然铀中占99.3%为难裂变的铀-238，仅有0.714%为易裂变的铀-235。铀-238可通过吸收一个中子变成易裂变的钚-239。

作为发展核裂变能的主要原料之一的铀，世界上已探明的铀储量约490万吨，钍储量约275万吨。如果利用得好，可用2400～2800年。

聚变反应主要来源于氘-氚的核反应，氘来可大量自海水，氚可来自锂。因此聚变燃料主要是氘和锂，海水中氘的含量为0.03克／升，据估计地球上的海水量约为138亿亿米3，所以世界上氘的储量约40亿万吨；地球上的锂储量虽比氘少得多，也有2000多亿吨，用它来制造氚，足够满足人类对聚变能的需求。这些聚变燃料所释放的能量比全世界现有能源总量放出的能量大千万倍。按目前世界能源消费的水平，地球上可供原子核聚变的氘和氚，能供人类使用上千亿年。如果人类实现了氘-氚的可控核聚变，核燃料就可谓“取之不尽，用之不竭了”，人类就将从根本上解决能源问题，这正是当前核科学家们孜孜以求的所以。聚变能源不仅丰富，而且安全、清洁。聚变产生的放射性比裂变小的多。

专家们预测，核能在未来将成为人类取之不尽的持久能源。

1.2 变脏的地球与干净的核电

本节要点：回答的问题以下问题：现有的能源还能维持多久？能源利用可以不污染环境吗？核能真是可持续能源吗？

u 能源的可持续发展

必须寻找一些既能保证有长期足够的供应量又不会造成环境污染的能源。

而目前人类面临的问题正是：能源资源枯竭；环境污染严重。

能源利用与环境的可持续发展

能源危机

目前世界上常规能源的储量有的只能维持半个世纪（如石油），最多的也能维持一、二百年（如煤）人类生存的需求。

今天，几乎所有的工业化国家都面临着两个关系到可持续发展的紧密相连的挑战：保证令人满意的长期能源供应和减少人类活动带给环境的影响。能源利用与环境的可持续发展已成为关系到人类未来生存与文明延续的一个重要问题。

能源供应危机今天的世界人口已经突破60亿，比上个世纪末期增加了2倍多，而能源消费据统计却增加了16倍多。无论多少人谈论“节约”和“利用太阳能”或“打更多的油井或气井”或者“发现更多更大的煤田”，能源的供应却始终跟不上人类对能源的需求。当前世界能源消费以化石资源为主，其中中国等少数国家是以煤炭为主，其它国家大部分则是以石油与天然气为主。按目前的消耗量，专家预测石油、天然气最多只能维持不到半个世纪，煤炭也只能维持一二百年。所以不管是哪一种常规能源结构，人类面临的能源危机都日趋严重。

浓烟滚滚的火电厂

能源对环境的污染 另一方面，特别是利用化石能源的过程也直接影响地球的环境，使大气和水资源遭受严重污染。大气中主要的五种污染物是：氮氧化物（如NO与NO2）、二氧化硫（SO2）、各种悬浮颗粒物、一氧化碳（CO） 大气污染的主要源头

目前世界上最严重的大气污染来自化石能源燃烧造成的大气中二氧化碳量的增加。带来的主要后果是：酸雨、温室效应和臭氧层破坏。

和碳氢化合物（如CH4、C2H6、C2H4等）。其来源主要有三个方面：① 煤、石油等化石燃料的燃烧；② 汽车排放的废气；③ 工业生产（如各种化工厂、炼焦厂等）产生的废气。而其中燃烧化石燃料的火力发电厂是最大的固定污染源。

1. 多元化

世界能源结构先后经历了以薪柴为主、以煤为主和以石油为主的时代，现在正在向以天然气为主转变，同时，水能、核能、风能、太阳能也正得到更广泛的利用。可持续发展、环境保护、能源供应成本和可供应能源的结构变化决定了全球能源多样化发展的格局。天然气消费量将稳步增加，在某些地区，燃气电站有取代燃煤电站的趋势。未来，在发展常规能源的同时，新能源和可再生能源将受到重视。在欧盟2010年可再生能源发展规划中，风电要达到4000万千瓦，水电要达到1.05亿千瓦。2003年初英国政府公布的《能源白皮书》确定了新能源战略，到2010年，英国的可再生能源发电量占英国发电总量的比例要从目前的 3%提高到10%，到2020年达到20%。

2. 清洁化

随着世界能源新技术的进步及环保标准的日益严格，未来世界能源将进一步向清洁化的方向发展，不仅能源的生产过程要实现清洁化，而且能源工业要不断生产出更多、更好的清洁能源，清洁能源在能源总消费中的比例也将逐步增大。在世界消费能源结构中，煤炭所占的比例将由目前的26.47%下降到2025年的21.72%，而天然气将由目前的23.94%上升到2025年的28.40%，石油的比例将维持在37.60%～37.90%的水平。同时，过去被认为是“脏”能源的煤炭和传统能源薪柴、秸杆、粪便的利用将向清洁化方面发展，洁净煤技术（如煤液化技术、煤气化技术、煤脱硫脱尘技术）、沼气技术、生物柴油技术等等将取得突破并得到广泛应用。一些国家，如法国、奥地利、比利时、荷兰等国家已经关闭其国内的所有煤矿而发展核电，它们认为核电就是高效、清洁的能源，能够解决温室气体的排放问题。

3. 高效化

世界能源加工和消费的效率差别较大，能源利用效率提高的潜力巨大。随着世界能源新技术的进步，未来世界能源利用效率将日趋提高，能源强度将逐步降低。例如，以1997年美元不变价计，1990年世界的能源强度为0.3541吨油当量/千美元，2001年已降低到0.3121吨油当量/千美元，预计 2010年为0.2759吨油当量/千美元，2025年为0.2375吨油当量/千美元。

但是，世界各地区能源强度差异较大，例如，2001年世界发达国家的能源强度仅为0.2109吨油当量/千美元，2001～2025年发展中国家的能源强度预计是发达国家的2.3～3.2倍，可见世界的节能潜力巨大。

4. 全球化

由于世界能源资源分布及需求分布的不均衡性，世界各个国家和地区已经越来越难以依靠本国的资源来满足其国内的需求，越来越需要依靠世界其他国家或地区的资源供应，世界贸易量将越来越大，贸易额呈逐渐增加的趋势。以石油贸易为例，世界石油贸易量由1985年的12.2亿吨增加到2000年的21.2 亿吨和2002年的21.8亿吨，年均增长率约为3.46%，超过同期世界石油消费1.82%的年均增长率。在可预见的未来，世界石油净进口量将逐渐增加，年均增长率达到2.96%。预计2010年将达到2930万桶/日，2020年将达到4080万桶/日，2025年达到4850万桶/。世界能源供应与消费的全球化进程将加快，世界主要能源生产国和能源消费国将积极加入到能源供需市场的全球化进程中。

5. 市场化

由于市场化是实现国际能源资源优化配置和利用的最佳手段，故随着世界经济的发展，特别是世界各国市场化改革进程的加快，世界能源利用的市场化程度越来越高，世界各国政府直接干涉能源利用的行为将越来越少，而政府为能源市场服务的作用则相应增大，特别是在完善各国、各地区的能源法律法规并提供良好的能源市场环境方面，政府将更好地发挥作用。当前，俄罗斯、哈萨克斯坦、利比亚等能源资源丰富的国家，正在不断完善其国家能源投资政策和行政管理措施，这些国家能源生产的市场化程度和规范化程度将得到提高，有利于境外投资者进行投资。

三、启示与建议

1. 依靠科技进步和政策引导，提高能源效率，走高效、清洁化的能源利用道路

中国有自己的国情，中国能源资源储量结构的特点及中国经济结构的特色，决定在可预见的未来，我国以煤炭为主的能源结构将不大可能改变，我国能源消费结构与世界能源消费结构的差异将继续存在，这就要求中国的能源政策，包括在能源基础设施建设、能源勘探生产、能源利用、环境污染控制和利用海外能源等方面的政策应有别于其他国家。鉴于我国人口多、能源资源特别是优质能源资源有限，以及正处于工业化进程中等情况，应特别注意依靠科技进步和政策引导，提高能源效率，寻求能源的清洁化利用，积极倡导能源、环境和经济的可持续发展。

2. 积极借鉴国际先进经验，建立和完善我国能源安全体系

为保障能源安全，我国一方面应借鉴国际先进经验，完善能源法律法规，建立能源市场信息统计体系，建立我国能源安全的预警机制、能源储备机制和能源危机应急机制，积极倡导能源供应在来源、品种、贸易、运输等方式的多元化，提高市场化程度；另一方面应加强与主要能源生产国和消费国的对话，扩大能源供应网络，实现能源生产、运输、采购、贸易及利用的全球化.

潮汐能可以说是一种清洁能源，从某种程度上来说也可以算是一种水能，可以说只要地球不毁灭，这种能源就不会消失。可以从水库的角度解释这个潮汐能。其实利用潮汐能来发电，原理上和建水库的来发电是差不多的，都是利用水从高处留往低处流所产生的动能来推动发电机的的转子来进行发电。不过潮汐能室友规律的，不能持续不断地进行发电，一个月之中只有几天可以用来发电。

不过潮汐能的体量很大，一次发电。理论上只要电机组足够多这个就可以几乎无限的发电。因为海水实在是太多了，多到几乎用不完。还有就是地域有区别，有很多地方的潮汐能是无法利用的。除了用来发电。潮汐能还可以用来进行海洋鱼类的捕捞，每次潮汐涨潮的的时候都会带来很多丰富的海洋鱼类，还有各种海洋财富。

众所周知地球的卫星就是月亮。这两个星体之间存在万有引力。月球对地球的万有引力，作用于地球的大陆还有海洋，大陆在大陆架的固定作用下，这种引力的作用可以忽略不计，但是海洋不能。在地球的自转作用下，自转对海洋具有惯性的作用，当万有引和地球的自转的惯性的综合作用下，这就会引起海洋的周期性运动，这就是潮汐的来源。而且月亮对地球的公转是有周期的，所以潮汐也会有周期。还有就是与月球对地球的公转轨道不是完美的圆形，而是椭圆形的。在月球离地球近的时候，潮汐能比较大。在离地球远的时候，潮汐能比较小。

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海上风电因其资源丰富、风向稳定、发电小时数高等优势，成为可再生能源发展的重要领域之一。但海上风电成本较高，是陆上风电的两倍左右，同时由于环境复杂、安装及运维难度大等特点，对风电机组提出了更大单机容量、更少维护成本、更高可靠性等要求。

直驱式风力发电机效率较高，在低风速时，发电机可利用率仍大于98%；省去齿轮系统的运维环节，有效降低全生命周期综合成本；采用全功率的交—直—交变频技术，具有更强的电网友好性……可见，直驱永磁风力发电机组应用于海上，优势明显。

在效率提升、成本降低的基础上，直驱永磁风电机组如何在海洋环境下保证可靠性呢？

↑ 海上风电的特性对机组提出更大单机容量、更少维护成本、更高可靠性等要求

高可靠磁极防护设计

永磁直驱发电机通过增加磁极对数使电机额定转速下降，这 样就不需要增加齿轮箱，而可以通过叶轮转动直接驱动发电机发电。 因此，磁极结构的可靠性设计对直驱机组而言至关重要。

金风 科技 海上发电机转子磁极采用 “高密封防护等级覆层+高安全系数机械式固定” 的设计方案，磁极具备多层防护，每层防护都充分考虑了大温差、高湿度、重盐雾的海洋环境特点，同时兼具高设计可靠性、低工艺分散性、磁极模块化的优势，保证产品运行寿命，降低维护成本，为金风 科技 海上风电可靠性保驾护航。

定制海上绝缘系统整体方案

早在2015年，金风 科技 就成立了 “风力发电机绝缘系统可靠性试验中心” ，开展风力发电机绝缘系统的可靠性研究及应用—— 在 绝缘材料 方面，重视单体材料关键性能的研究，多手段保证质量； 在 绝缘结构组合 方面，从材料级、部件级、系统级分别进行多层级匹配和评估，全方位应对海上高潮湿、高盐雾、高温度差等特殊环境； 在 绝缘系统设计 方面，结合研发设计、工艺制造、海上复杂运行工况等，自主开发专门应对海上环境的老化试验方案，快速识别绝缘系统缺陷，反哺设计及制造工艺优化。

金风 科技 海上发电机磁极防护及绝缘结构在设计过程中引入FME A（失效模式与影响分析）工具，有效甄别设计方案中可能存在的风险点，并通过设计优化及验证加以改进，有力保 证最终方案的高可靠性。

全环节实验验证支持

金风 科技 投资建设大型风电机组全工况仿真试验平台： 江苏大丰6MW、16MW试验平台、福建10MW试验平台。 平台具有检测容量大、检测项目全、检测技术领先等特点， 在磁极、定子绝缘结构设计、验证、制造过程中，从材料、部件、模卡等层级，辅以温度、湿度、振动、盐雾等应力，对设计方案进行全面的可靠性评估，保证产品设计寿命，满足可靠性要求。

位于江苏大丰的“大型直驱永磁风电机组检测技术国家地方联合工程实验室”，于2018年底获准加入 Intertek（天祥）集团“卫星计划” 实验室，引领中国风电前沿技术发展，成为世界顶尖三大风电实验中心之一。

↑ 金风 科技 “大型直驱永磁风电机组检测技术国家地方联合工程实验室”获准加入Intertek（天祥）集团“卫星计划”实验室

超低风速启动提升发电量

2020年1月，金风 科技 参与的“大型低速高效直驱永磁风力发电机关键技术及应用项目”获得2019年度国家技术发明二等奖。

其中，金风 科技 发明直驱永磁风力发电机齿槽转矩抑制新方法，使电机齿槽转矩降低65%，攻克大型直驱风电机组超低风速下启动发电的世界难题，在有效保证可靠性的前提下，增加低风速区域发电量超过5‰以上；同时，金风 科技 发明变流器控制下机组全工况设计方法，提出功率快速跟踪策略，降低机组载荷的同时提升发电效率；在大型风电机组制造、试验等其他关键技术领域也有突破创新。

↑ 降本增效的同时保证可靠性，是海上风电长远发展的关键

平价时代，海上风电迎来实现平价上网以及与电力系统协同发展等多重挑战。降本增效的同时保证可靠性，逐步提高竞争力，才是行业长远发展的关键。

近年来，海上直驱永磁技术的市场份额逐年递增，海上直驱永磁技术受到业内人士广泛关注。作为国内直驱永磁技术的代表，金风 科技 将继续致力于追求度电成本最优，以提升效率、提高产品的可靠性为己任，为我国海上风电行业持续 健康 发展贡献智慧与力量。

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