电的重要性

围绕中心论点，从不同角度进行论证，形成若干分论点，最后合成论点。

人常说“柴米油盐”这就是生活的必须，基础是柴，有了柴才有了人们生活必须的吃喝玩乐。柴，追溯到远古时代“钻木生火”野外生活的时候，都是靠着野火，柴火，

共同点是给人们以照明和温暖，带来生活的便利和幸福，促进了社会的进步。

转换成电的这个过程中，带来生活种种便利，如今电已成为不可或缺的，已成为人们的柴，科技进步的最好证明。

发明了电 电的逐步应用 成为生活中必需品

答：（1）辨别一次能源与二次能源的依据． 一次能源是从自然界中直接获得的天然能源．一次能源经过加转换成人们需要的另一种形式的能源叫做二次能源，如电力、蒸汽、焦炭、煤气等． （2）常规能源和新能源的划分是相对的．

“常规”是通常使用的意思．“新”的含义有两层：一是20世纪中叶以来才被利用；二是以前利用过，现在又有新的利用方式．它们本质的区别是利用时间有差异．当然，随着时间推移和科技的进步，现在的新能源会逐步成为常规能源．例如，石油在19世纪下半叶，是一种了不起的新能源，现在也是常规能源了．又如核能在发展中国家还算新能源，而在发达国家已看成是常规能源了． （3）可再生能源和不可再生能源都是对一次能源而言的．

我们所讲的“可再生能源”和“不可再生能源”，都是对一次能源而言的，即只有对自然界中现成存在，可直接取用的能源来讲，才能说其是属于“可再生能源”或“不可再生能源”．

（4）注意“煤—煤气”、“核能—核电”、“波浪能、风能与潮汐能”的区别．例如，煤是一次能源，而煤气是经过加工的，是二次能源；又如，波浪能和风能来自于太阳，而潮汐能的形成却与月球的引力有关．

人类生存和发展的三要素

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：?? 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。

电的应用和发展

现代生活一点也离不开电。电灯、电视、电话、电冰箱、电梯等等，都

要用电。现代工农业生产少不了电，现代科学技术离不开电，电的作用变得

越来越大，它渗透到人类生活的每一个角落。对于人类来说，电是如此的重

要，又是如此的神奇。

电学的起源在西方也出自古希腊。人工产生电（摩擦起电）的现象和磁

石吸铁的现象，在西方最早都是由古希腊人发现的。在公元前300多年，古

希腊人就发现了琥珀吸引小物体的现象和磁石吸铁的现象，而且还发现了铁

经过磁化后也能吸引其他铁的现象。可以说，古希腊人的这些发现就是西方

电磁学知识的开始。

在公元前数百年，古希腊人发现了琥珀吸引草屑的现象以及磁石吸铁和

铁磁化后也能吸铁的现象。可是，在此后1000多年的时间，西方关于电和磁

的知识，一直停滞不前，有关电的方面一直没有新的发现，因而电就没有被

人类利用造福人类。

15世纪末期，英国科学家吉伯最先对磁的现象和摩擦起电现象进行了系

统的研究。获得了许多重要的发现，从而奠定了磁学的基础，并开创了研究

电的领域，电才逐渐被人所了解、重视。

吉伯1558年入剑桥大学，1560年获得学士学位，1564年获硕士学位；

后来学医，到1569年获得博士学位，此后可能到意大利留过学。

后来定居在

伦敦行医，到1581年已成为伦敦当时的名医之一。1581年左右任皇家医学

院的研究员，并教授医学，曾三次当选为学监，1600年任院长。同年任伊丽

莎白一世的御医。

吉伯在空余时间内，认真研究磁的现象和摩擦起电现象，他吸收了前人

的研究成果并加以发扬光大。他是第一位用实验系统地研究自然现象的人。

吉伯从当时的各种猜测、幻想和迷信中，提取出关于磁的现象的事实和规律，

并使它成为一门科学。他的研究成果后来被总结在《磁石》一书里，这本书

是磁学的奠基著作。

在《磁石》一书中，记载了吉伯许多研究成果。

他首先确立了琥珀的吸引和磁石的吸引是两种不同的现象。磁石不需要外来的激励，它本身具有吸引力；而琥珀则要经过摩擦，才会具有吸引力。

磁石只吸引有磁性的物体，而摩擦过的琥珀则能吸引任何的物体。磁体间的

吸引力不受中介物的影响；而电的吸引力则要受中介物的影响。

磁石使小针沿确定的方向排列，而琥珀则把小物聚成无规则的一堆。琥珀能吸引小物体是因为它的周围有气体，如同空气是地球的气体一样，电体也有它自己的气体，这种气体是在它们被摩擦或激发时发射出来的。因为人们的感觉器官觉

察不到这种气体，所以它应当是非常细微的。小物体被摩擦过的琥珀吸引，是因为小物体处在琥珀周围的这种气中。吉伯的研究成果为后人研究电打开了大门。

德国人古里克发明了摩擦起电机，在经过牛顿和豪克斯比的改进后，使人们才第一次对电有了较大的感性认识，为实验研究提供了电源，对电学的发展起了重要的作用。经过英国和德国科学家们的努力，摩擦起电机的效力和威力都有提高，并能够产生强大的火花，特别是能从人身上生出火花来，引起了世人的惊奇，促使人们对电的本质、物质结构以及雷电现象等进行探索，从而促进了电学的发展。

由人工产生的新奇的电现象，引起了社会上的关注。18世纪40年代的德国，整个社会都对电的现象感兴趣，普遍渴望获得电的知识。电学讲座成为广泛的要求，演示电的实验吸引了大量的观众，甚至大学上课时的电学演示实验，公众都挤进去看，以至达到把大学生挤出座位的地步。当时摩擦起电机市场销路很好，简单的仪器能产生惊人的现象，使许多并不想当科学家 的人，出于好奇心，也买回去自己做实验，以资娱乐。这就大大普及了电学知识，为电学的进一步发展打下了最为广泛的群众基

础。 穆欣布罗克，一位荷兰物理学家，鉴于带电体所带的电会逐渐消失，就想办法来保存电。他试图使玻璃瓶的水带电，有一次他在做这一实验时受到强烈的电击。法国物理学家诺勒对穆欣布罗克的这一发现很感兴趣，重做了他的实验，并作了一些改进，使储存的电更为强烈。诺勒把这种能蓄电的瓶子取名为“莱顿瓶”，并用它来作电击表演，影响巨大。 1746年，诺勒在法国科学院的会议上演示了“莱顿瓶”的实验，并表演给法国国王看。国王的180个卫兵手拉手，让“莱顿瓶”通过他们放电卫兵们同时感受到电击，同时跳起。国王大为惊喜。“莱顿瓶”很快在科学界传开，在欧洲引起轰动，甚至影响到美国。美国的富兰克林称之为“穆欣布罗克的奇妙的瓶子”，他主动与穆欣布罗克通信，并且在1761年访问欧洲，还特地去拜访他。 “莱顿瓶”的出现，引起了当时欧洲科学家们的极大兴趣。许多人纷纷研究这种能储蓄电能的瓶子。很快就确定了瓶子越薄，它储存的电就越多；瓶子里接触面越大，储存的电也就越多。实际上就是实验中发现的电容器的规律。

由于“莱顿瓶”能产生强烈的电击和火花，也引起了王公贵族和一般市民的兴趣，他们喜欢观看这个新奇的玩艺儿，并乐于亲身体验一下电的滋味。所以在当时的欧洲，时兴表演电学实验，不仅在实验室、集会厅表演，而且还在街头表演。有些人竟带着摩擦起电机和“莱顿瓶”以及一些简单的器具，

四处表演，赚钱谋生。 在电学研究中，美国人富兰克林作出

了很大贡献。富兰克林生于美国波

士顿一个小商人家庭，他天资聪颖，成绩在班级名列前茅，但由于家里难以供应他受高等教育，学习不到一年，父亲便让他转入写算学校，以便日后好谋生。他10岁辍学，在家帮父亲做蜡烛和干杂活，两年后到哥哥的印刷所当合同工。他从小酷爱读书，这个工作使他有机会读到很多书。17岁离开哥哥，独自到外地谋生，先后在费城和伦敦当了几年印刷工人。后来在费城从事印 刷工业，刊行历书，出版杂志，创办报纸。1731年在费城建立北美第一个公共图书馆。1744年组织美洲哲学会，是美洲的第一个科学学会。

富兰克林从事电学研究，所取得的成就使他获得了世界性的荣誉。1749年创建费城科学院，任主席。1751年被选为州议会议员，以后连任多年。由

于他在电学上的成就，1753年获英国皇家学会的科普利奖。1756年当选为英国皇家学会会员。1753年到1774年任北美殖民地的副邮务部长。1757～1762年派驻英国。美国独立战争期间参加反英斗争，当选为第二届大陆会议代表，

参加起草《独立宣言》。1776年到1785年出使法国，赢得了法国对美国的支持，为美国的独立做出了卓越的贡献。

富兰克林不仅是一位爱国者，而且还是一位杰出的科学家。他在电学方

面的研究，成果硕硕。1746年，斯宾斯博士从苏格兰到美洲殖

民地的波士顿，

表演电学实验。富兰克林看到斯宾斯的表演后，感到极为新鲜，又惊又喜。

他曾说：“在我回到费城后不久，我们的图书馆从皇家学会会员柯林孙先生

那里收到一件赠品，是一根玻璃管，附有用以作实验的说明书。我乘机把我

在波士顿所见到的实验重复好些次。由于多次的实验，使我对于从英国寄来

的说明书中那些实验，能够不慌不忙地运用，另外，还加上了一些新的实验。

因此在多次的实验中，我的屋子里继续客满，因为有许多人来看这些新的怪

东西。为了我的朋友们的需要，我在玻璃厂中吹制同样的管子多件，于是他

们就充分满足于自己之用了，我们终于有好几个实验者了。” 18世纪40年代后期是电学蓬勃发展的时期。摩擦起电机和“莱顿瓶”

已经出现，研究电的专家，提出了各种电的理论，一些学术团体讨论电的问

题，学术刊物上发表电的论文，还有人到处表演电学实验。但在美洲殖民地，电学研究还是空白。富兰克林可以说是一个拓荒者，

他除了看到斯宾斯的一点表演和从柯林孙那里得到玻璃管等简单工具以及沃森的一些文章外，一切都靠自己开创。就是在这样的条件下，他全心投入电学研究。人心坚，铁石穿，不久他就作出了成绩，在有些方面，超过了欧洲同行。经过几年的努力， 他终于取得了惊人的成绩，不仅为美洲取得了荣誉，而且也为人类做出了贡

献。 富兰克林进行电荷守恒的实验。富兰克林认为：所有物体内都存在电火，

当一个物体内电火的含量为普通股时，它便不呈现带电现象而是处在一种平衡的状态中。如果一个物体所含的电火超过了普通股，或少于普通股，那么物体就呈现带电状态。这就是“电荷守恒”定律。富兰克林还举例来证明电荷守恒规律。他认为：设有A、B、C三个人，原来都不带电，A站在墙上，

摩擦玻璃管，他身上的电火便跑到玻璃上去了；而他与普通股的交流被蜡切断了，他的身体不能马上获得补充。B（也站在墙上）用指关节靠近A的玻璃管，并沿着它移动，便从A的玻璃得到电火，而他与普通股的交流也被切断

了，所以他便保存了多余的量。对于站在地板上的C来说，A和B都是带电的。由于他只有中等的电火量，所以他靠近过量的B时，便收到一个火花。

如果A和B彼此接近，因为他们的差别比较大，火花便强些。在这样接触后，

由于电火已恢复到原有的量，他们中任何一个与C之间便不会出现火花。如

果他们在带电时接触，相等性永远不会被破坏，火花是在流通。在实验过程

中，他是用火花的强度来判断电量的多少。电不因为摩擦玻璃而产生，它只

是从摩擦者转移到玻璃上，摩擦者失去的电与玻璃得到的电严格相等。

富兰克林把含电火量超过普通股的物体叫做带正电，关于普通股的物体

叫做带负电。但他也明确指出，这种名称带有猜想的含义，实际上并不能断

定究竟是哪种电与物体所含的电火量超过普通股相对应。他规定的“正电”

相当于迪费的“玻璃电”，“负电”相当于迪费的“树脂电”。“莱顿瓶”

内部带正电而外部带负电，这两种电“在这个奇妙的瓶子中联合着和平衡着！

以一种我决不能理解的方式彼此相处着和关联着！”他发现，“当一个物体

带正电时，它便排斥带正电的羽毛或软木小球。当它带负电时，便吸引它们。”这就是同性相斥，异性相吸。 富兰克林还研

究雷电现象，试图揭开雷电的奥秘，让雷电为人类所用。 在这方面，他比同时代任何人做的贡献都大。自从人类发明摩擦起电产生的电火花之后，由于电火花和闪电有很多相似之处，便有人联想到电火花和闪

电是同一回事。18世纪初，豪克斯比就曾把摩擦起电产生的火花比作闪电；1720年格雷认为电火花和闪电是同一性质的东西；1746年诺勒进一步指出它

们的相同性，还有其他人也发表过这种看法。但是，这都是猜想，而不是实验证明的事实。 富兰克林开始作电学试验后不久，根据他所观察到的现象，也认为闪电

和电火花是同一种东西，他更想到闪电是带电的云的大量放电所致。 1752年夏天，富兰克林听到法国人成功地实现了岗亭实验，并且由著名科学家表演给国王看，他非常高兴。但是，他仍不满足，他觉得法国人的铁杆不够高，离云层还差很远，火花只能表明铁杆带电，并不一定能证明这电是从闪电而来的。 经过长期的观察和思考，富兰克林想到一个好主意：他用风筝把雷电直接引来做实验。于是，他用丝手帕做成风筝，在风筝上安有尖端的导线，放风筝用的线是双股线，线的下端系上一条丝带和一把钥匙。丝带是为了绝缘

用，放风筝时，手拿着丝带，以免电通过人身造成伤害。钥匙是导体，以备

引出电来。这就是富兰克林做的用来引雷电的风筝。

1752年，富兰克林带着特别的风筝和“莱顿瓶”，来到费城的广场上，

做一个非常危险的历史性的试验。这试验成功与否，将对人类社会产生极大

的影响。此时，暴风雨来临，雷电交加。富兰克林把风筝放入闪电的云层中，

一道闪电来时，他突然看到，线上蓬松的小纤维都伸张开来；他把他的指关

节靠近钥匙，立即出现火花。几经试验，都是如此，他使“莱顿瓶”充电，

然后用普通方法让它放电，所产生的效果与摩擦电产生的效果完全相同。这

就是著名的富兰克林风筝实验。它彻底揭开了雷电神秘的面纱，显示了雷电

的本质，是人类认识自然史上的一个划时代的进展。 富兰克林发明了避雷针。1747年富兰克林向英国皇家学会会员柯林孙报

告了“尖端物体在排除电火花和放出电火花两方面的奇妙效应”。尽管在此

之前，欧洲早已有人观察到并描述过这种现象，但富兰克林却是自己发现的，并且在这个基础上继续前进，他使小炮弹带电，并用丝线吊一小块软木靠近它，软木被吸引与炮弹接触后便被排斥

到数英寸远并静止在那里。当他拿一

根针的尖端靠近炮弹时，他发现软木块又落向炮弹。他说，这根小金属针似乎从铁中取走了电。他观察到，在黑暗中，尖端的火就象萤火虫那样。富兰克林发明了避雷针，有利于人类安全避开大自然的雷电危害。

富兰克林在电学研究上成绩很大，他开辟了一些电学研究的新领域，为

后来电学的发展和利用作出了不可磨灭的贡献。在他之后不久，英国科学家

法拉第在电学方面又作出了新贡献。

法拉第出生于英国的一个贫寒的家庭，小时候，他没有机会上学。他自

己后来说：“1804年我13岁时，进入一家售书兼装订书的书店，在那里呆

了8年，主要时间是装订书籍。我就是在工作之余，从这些书中找到了我的

哲学。这些书中有两本特别对我有帮助，一本是《大英百科全书》，我从它

第一次得到了电的概念；另一本是马塞夫人的《化学谈话》，它给了我这门

科学的基础。”他甚至省吃俭用，买点器具自己做简单的化学和电学试验。

法拉第在实验室工作了近50年，在电磁学、光学和化学的领域里都做出

了许多极为重要的贡献。

为了纪念他对电磁学做出的贡献，1881年在巴黎召开的第一届电学会议

决定，用他的姓氏作为电容的单位。

奥斯特公布了他发现电流磁效应的消息，法拉弟得知后受到很大启发。

他想，既然电能够产生磁，反过来，磁也能产生电。刚开始，他企图从静止

的磁力对导线或线圈的作用中产生电流，但是各种努力都失败了。经过近10

年的努力，他终于发现，一个通电线圈的磁力虽然不能在另一个线圈中引起

电流，但是当通电线圈的电流刚接通或中断的时候，另一个线圈中的电流指

针有微小偏转。法拉第心明眼亮，经过反复做实验，都证实了当磁作用力发

生变化的时候，另一个线圈就有电流产生。他又设计了各种各样的实验，比

如两个线圈发生相对运动，磁作用力的变化同样也能产生电流。这样，法拉

第终于用实验揭开了电磁感应定律。法拉第这个发现，意义重大，他扫除了

探索电磁本质道路上的障碍，开通了在电池之外大量产生电流的新道路。这

为人类利用电能奠定了基础。

经过很长时间的探索和研究，法拉第发明了电动机，这为人类利用电揭

开了新的一页。1821年，渥拉斯顿在英国皇家研究院尝试把磁棒靠近载流导

线，想使导线绕轴转动。这次试验尽管没有成功，却引起了法拉第的极大兴

趣。他下决心去研究它。法拉第经过多次实验终于使导线通有电流时，使绕

磁棒不停地转动，这是电动机的雏形。法拉第的实验引起了欧洲各国科学家

的注意，纷纷重复他的实验。这样，经过许多人的改进，几十年后，就出现

了各种实用的电动机。

法拉第不仅发明了电动机，还发明了发电机。1831年法拉第发明圆盘发

电机。这个圆盘发电机，结构虽然简单，但它却是人类创造出的第一个发电

机。继法拉第之后，很多人都投入到发电机的研究。1866年左右出现了商用

直流发电机，1891年左右，就出现了三相交流发电机，开始了人类全面利用

电力的时代。法拉第发明的发电机从此把人们从“黑暗”中解脱出来。

到19世纪30年代，已发明的电有五种：摩擦产生的电，动物电、伏打

电、温差电和电磁感应产生的电。1833年，法拉第对上述五种电作了全面的

系统研究。他说：“运动中的电或电流的效应可以认为表现于：1.发热；2.

磁现象；3.化学分解；4.生理现象；5.火花。我的主要目的是通过比较所产

生的这些效应来比较不同的电。”他经过实验，得出结果：伏打电、普通电、

磁电三者都能产生上述五种效应；动物电能产生生理效应、化学效应和磁学

效应；温差电能产生生理效应和磁效应。法拉第认为，动物电和温差电没有

产生所有效应，只是因为那些效应很微弱，有待于它们的强度提高。最后他

得出的结论：“电，不论其来源如何，或产生的方式如何变化，在性质上都

是完全相同的。”无疑，法拉第这些观点是很正确的。 法拉第除了发明电动机和发电机外，他还概括别人和自己的实验经验，

发现了电解定律。1833年法拉第从大量的电解实验中总结出：“受电流作用

时，分解的量准确地与通过的电量成正比。”“电流的化学能力与通过的绝

对电量成正比。”“电化当量与普通的化学当量一致，并且是相同的。”这

就是电解定理的来源。此外，法拉第在这开创性的工作中，引入了许多新概

念和名词；一直沿用到今天。

法拉第在电学研究和电学方面的贡献还不止这些。他还用实验证明了电

荷守恒定律，提出电介质的概念和发现磁致旋光效应。在1843年，法拉第在

《哲学杂志》上发表了《论静电感应作用》，介绍他用冰桶做的实验和得出

的结论。一个不带电的绝缘金属球壳，其内部有千千万万个带电的小物体或

粒子，则它们在球外面的感应能力等于它们所有的电荷都放在球壳上所产生 的感应能力。

1837年，法拉第发表了《论感应》一文，1838年初，发表了续篇。他认

为静电感应作用不是超距作用，而是要通过中介物质起作用。他提出在静电

感应作用下物质极化的模型，用以说明各种静电现象。 法拉第把绝缘媒质叫作“电介质”。他发现，把电介质放入电容器两极

板之间，可以增大电容。他把放入介质后的电容与未放入时的电容之比叫作

该介质的电容率，今天称之为电介常数。

通过实验，法拉第还得出：光的振动面旋转的角度与光通过的物质的厚

度成正比，与磁力线的厚度成正比；振动面旋转的方向与磁力线成右旋关系，

而与光线的进行方向无关，这就是有名的磁致旋光效应。 富兰克林、法拉第等为电的广泛研究和利用奠定了坚实的基础，从而为

人类利用电能打开了一扇窗户。人们永远不会忘记他们对人类所做出的巨大贡献。 最早的火是从自然界里天火得来的,肯定当时

的 人们为了保持火种,要用专门的人看管,其职责不仅重要,且神圣,估计这类看 管火的人最后都变成祭师或者巫师.古代波斯有拜火教,大约就是神乎看管火的 重要性发展起来的原始宗教. 然而,火并非能够长时间保持得住的,总会发生意外情况使火种熄灭,特别对于 脱离了群居生活的小家小户来说,老上部落集体火种处取火也不方便,没有火的 时候想火,如果没有现代化的火柴或打火机,或者其他手段,要想生火是一件十 分困难的事情.艽野尘梦里讲到陈渠珍等一行二十多人,从藏北高原向内地回返, 火柴不久快要用光,那时的火柴不是抗风火柴,擦出的火苗很容易在藏北高原的 强风下被吹灭,于是每当需要生火时,二十几个人排成两排,用身体挡住强风,让 擦火柴的人站在中间,小心翼翼地只管把火点燃点大,这个故事说明了我们平时 见惯不惊的火及其取得方法一旦失去,方可理解其意义.

咱们祖先里有个燧人氏就发明了钻木取火,大家都知道这句成语,恐怕没有人真 正试过,到底传说里的燧人氏是怎样实践出这个取火方法的?

实际上钻木取火非常困难,如果不信,你给我钻钻试试?你很可能花了九牛二虎 的气力,最大的成绩不过把木头钻得冒烟,然而还是生不起火! 钻木取火需要选用非常干燥的,易于燃烧的的木材,比如干榆树,干柳树的木头, 钻的过程也非常长,而且旁边还要放许多干树叶,干稻草一类易燃物质,一旦木 头有稍许火星,火星就可以掉在极其干燥的材料里,逐渐把它们引燃,由浓烟而 最

后大火焉. 由于这个原因,钻木取火是一件很费时费力的事情.后来人们把铜镜磨成凹型, 利用它来会聚阳光,使之点燃材料,这种铜镜被成为\阳燧\大约出现在西周时 期.然而阳燧取火的限制比较大,它必须有阳光才能够实现取火. 后来发明了火链,火链是一种易于产生铁屑的铁作成,状如镰刀,除了它以外, 还配备了一个石头,这个石头称为打火石,它在和火链撞击时易于产生火花,还 得有一张火棉,火棉是一种很容易燃烧的棉绒,当火链和石头撞击出火星时,火 星掉在火棉里,火棉迅速被引燃,以后就是怎样把火棉产生的星火变成大火的 故事了.据说到了宋代,火棉已经经过硫磺处理,,引燃火的效率大大提高.

公元前 624-546

希 腊 哲学家达尔斯(Thales)，发现摩擦琥珀会吸引细线，有如磁石吸引铁块。

1603 英 国 吉伯特(William Gilbert,1603-1640)指出地球为一大磁铁。并以希腊语定义「electron」(电子)一词。

1660 德 国 朱利克( Ott von Guerick,1602-1686)制造摩擦起电机。

1703 荷兰商人从塞伦岛将加热后能产生电的石头带到日本。

1729 英 国 格雷(Gray,-1736)认为物质可分导体与绝缘体。

1732 美 国 富兰克林主张电为一流体说。

1733 法 国 迪非(Deffe, 1698-1739)发现正负电并提出电为二流体说。

1744 荷 兰 莫欣普克(Pieter von Musschenbroek)发明来顿瓶。

1752 美 国 富兰克林(Franklin,1706-1790)用风筝实验，证明雷和摩擦电性质相同，因而发明避雷针。

1753 英 国 约翰(John Canton,1718-1772)发现静感应装置，向皇家协会报告静电感应。

1772 意大利 加凡尼(Galvani,1737-1798)提出带电体间的平方反比定律、介电常数概念。

1775 意大利 伏特设计起电盘。

1779 法 国 库仑提出摩擦定律。

1780 意大利 加凡尼(Galvani,1737-1798)发现两种不同金属相碰会产生，并称为动物电。

1785 法 国 库仑(Columb,1736-1806)发现带电体相互间之静电平方反比定律及磁极间之磁力，是为所谓之库仑定律。

1799 意大利 伏特(Volta,1745-1827)发明电堆及电池。

1800 意大利 伏特在英国皇家协会发表关於伏打电池的论文。

1805 德 国 古鲁特(Teodol Grotous,1785-1822)发表电分解理论。

1820 法 国 安培(Andre Marrie Ampere,1775-1836)发现电流与所生磁场强度定律，并提出右手螺旋定则。

1820 德 国 苏维加(John Shuwaiga,1779-1857)发明检流计。

1820 奥斯特发表(关於电流对磁针作用的实验)。

1820 比奥、萨瓦尔发表关於电磁作用的比奥-萨伐尔定律。

1821 美 国 戴维(Davy,1778-1829)发明电弧灯。

1821 塞贝克发现塞贝克效应。

1821 英 国 法拉第应用水银与磁石发现电磁旋转。

1823 法 国 安培发表有关电流相互作用的数学理论。

1824 法 国 阿雷葛(Arago,1786-1853)制作涡流回转圆盘。

1825 英 国 史达约翰(William Star John,1783-1850)研制成功电磁铁。

1827 德 国 欧姆(Geory Simon Ohm, 1787-1854)发现欧姆定律。

1830 美 国 亨利(Joseph Henry,1797-1878)发现电磁感应及自感等现象。

1831 英 国 法拉第(Farady,1791-1867)发现电磁感应现象。

1832 法 国 必柯锡(Picosi,1808-1835)利用电磁感应现象制成发电机。

1834 德 国 楞次(Hiinli lenz,1804-1865)发现有关电磁感应之楞次定律。

1834 德 国 赫里蒙(Helimon,1801-1874)制成马达。

1836 英 国 丹尼尔(Daniel,1790-1845)发明丹尼尔电池。

1837 美 国 摩斯(Morse,1791-1872)发明有线电信机，并编摩斯电讯码。

1837 美 国 惠斯通、柯克在休士顿与卡姆登之间做有线通讯。

1838 德 国 卡凤(Card Phone,1801-1870)发现地面是良导体，并应用於电讯方面。

1840 英 国 焦耳(Joule,1818-1889)发现焦耳之热定律。

1842 克卜勒提出克卜勒效应。

1843 欧姆发现２倍振荡音、３倍振荡音。

1844 冷次提出金属电阻随温度上升按比例增加。

1855 法 国 雷昂(Leon,1819-1869)发现涡电流。

1858 德 国 布鲁加(Bluca,1801-1868)发明阴极射线。

1860 法 国 普兰第(Wass Tolu Plande,1834-1889)发明铅蓄电池。

1861 德 国 李斯(John Lies, 1834-1874)制造电话机。

1863 赫兹著(音响感觉的理论)。

1864 德 国 麦斯威尔(Maxwell,1831-1879)发表电波理论。

1866 德 国 吉米斯(Weiluna Fone Gemeis,1816-1892)发明自激式直流发电机。

1868 法 国 洛鲁阑氏(Geroluge Luglulanse,1839-1882)发明以锌与碳为电极之锰乾电池。

1874 克鲁斯将放电效应定为\第四状态\。

1874 威廉西蒙斯制成应用电阻的温度计。

1876 戈阑茨坦将真空放电时从负极发出的放射线命名\阴极线\。

1876 美 国 贝尔(Bell,1847-1922)发明磁铁式电话。

1877 美 国 爱迪生(Tomas Edison,1847-1931)发明机械式留声机。

1877 英 国 休斯(Lebedo Huse,1831-1900)制成碳式麦克风。

1881 美 国 爱迪生在纽约建造火力发电厂，开始供应电灯用电。

1883 美 国 爱迪生发现金属的热电子放射。

1884 波尔兹曼从理论上证明史蒂芬、波兹曼定律。

1885 美 国 史达林(William Starlin,1858-1916)改良双压器使其可供应用。

1886 美 国 威斯金豪斯(George Wisgenhouse,1846-1914)使用变压器作交流输配电成功。

1887 德 国 赫兹(Hertz,1857-1894)发现紫外线对放电的影响、经实验确定电波存在。

1889 哈尔瓦克斯发现充电效应。

1891 斯托尼提义用\电子\的名称。

1892 第一座水力直流式发电厂在琵琶湖建造。

1895 马可尼的无线电通讯装置在英国获得专利。

1897 德 国 汤姆生发表阴极线是电子流。

布朗(Phlude Nludo Brown,1850-1918)发明影像管。

1901 无线电电波横渡大西洋。

1904 英 国 佛来铭(Anbrowz Flamin,1849-1945)发明二极真空管。

1907 美 国 胡来德(Le Do Flesdo,1873-1961)发明三极真空管。

1910 美 国 克利基(Lebugdo Crige,1873-)发明钨灯炮。

1910 法 国 克路德(Geolugeo Cludo,1870-1960)发明霓虹灯。

1913 范登.布鲁克研究原子序数与核电荷的关系。

1925 英 国 贝尔度(John Beardo,1888-1966)制成机械式电视机。

1926 布什提出电子几何光学。

1931 威尔逊提出关於半导体电子能极的威尔逊模型。

1932 安德生发现正电子。 查德威克发现中子。

在德国首次制成电子显微镜。

1950 使用\电子学\一词。

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未来电力技术的发展趋势浅析

2005-2-4 18:50:00 来源：中国自动化网 浏览：917 网友评论 条 点击查看 一、前言

在跨入21世纪之际，人类面临着实现经济和社会可持续发展（sustainable development)的重大挑战。在有限资源和环保严格要求的制约下发展经济已成为全球最重要的话题。所谓“可持续发展”是指当代的发展应以不损坏子孙后代的环境权益和生活质量为前提。由于人类的活动造成的全球气候变化便是当今世界关注的焦点，由于化石燃料利用产生的二氧化碳等温室效应气体引起的全球变暖的趋势还在发展。近年来自然灾害大幅增加、地表平均气温升高、冰川溶化便是证据。另一方面，人口增长和工业发展能源需求不断增加。据国际能源协会（IEA)统计，1971～1991年期间全世界一次需求量每年平均增加2·４％，电力每年平均增长４·１％。预计，１９９１～２０１０年间，全球一次能源需求每年平均增长２·１％，发展中国际由于人口快速增长，工业化发展和城市化进程等因素，对能源需求的增长更快。目前发展中国家有７０％人口（２０亿）缺电，今后这些地区的能源短缺将更加严重。为了维持当代的发展，化石燃料利用的势头不减。 我国人口众多，又处在经济高速发展阶段，能源供需矛盾突出。此外，化石燃料在一次能源中占很大比例。为实现可持续发展，必须实施新的能源发展战略，采用新技术。舍此别无他途。 本文将分析２１世纪我国电力工业面临的挑战，实现可持续发展需要的 技术，下世纪可能出现的技术突破，在此基础上，介绍几项电力新技术的发展现状和前景。 二、我国电力工业面临的挑战 １·电力供需矛盾难以根本缓解

按照统计分析、每个国家的人均ＧＤＰ（国民生产总值）与人均的能耗有十分密切的相关关系。我国要在下世纪中叶达到中等发达国家水平，人均用电水平的增长是步可避免的。人口增长

和现代化进程使我国对电力需求不断增加。按照规划，２０５０年我国发电装机应超过１５亿千瓦，比现有的装机净增１３亿千瓦以上。按常规的发展摸式机乎不可能达到这个目标。除非寻求新的发展途径。

２·有限资源的制约日趋严重

我国去年已成为石油今口国，不能指望靠石油发电。水电可发容量不足３·。７亿千瓦，在相当长的时期内煤碳仍是主要的一次能源。但燃煤生产的环境污染的治理是一个极为困难的问题。此外。煤炭基地资源短缺是我国发展火电的又一重要制约因素。 ３·治理环境的任务艰巨

更为严峻的问题是环境保护。我国是煤炭生产和消费大国，电力的构成中约又８０％是煤炭。一座２４０千瓦的火电站，如不加一控制，每小时排放的ＳＯ２达７～１２吨，灰达７０～８０吨，渣为１５０吨，各类废水１００吨。数字相当客观。中国许多城市的酸雨已成为关注的焦点。中国大气ＳＯ２的平均浓度为０·０３ｐｐｍ，比日本高３倍，个别地区达到１５ｐｐｍ。酸雨引起森林和农作物破坏、水变质、土壤退化，已成为十分严重的问题。 ４·对电网可靠性和电能质量要求不断提高

２０世纪电力系统发展的特征常以“达机组、达电网、高电压”来描述。近以二十年的世界各国的经验表明，在下世纪，这各趋势不会再继续下去。研究表明，机组的单机容量和交流输电电压等级的发展已出现饱和和趋势，单机容量１２０ＭＷ和电压等级８００ＫＶ似已达到由电网可靠性决定的极限。尽管现代电网的设计运行技术近年取得了常足发展，单仍不能完全避免达电网的瓦解事故发生。近级年内，世界上的达电网事故仍有发生，有时还造成了灾难性的后果。１９９６年发生的美国西部达停电、马来西亚全国达停电就时李子。另一方面，随着生活现代化的进程，对电力供应的可靠性要求日益提高。因此，输电和配电系统的可靠性已成为规划、设计、运行应考虑的首要因素。

电网发展的另一各重要趋势时：独立发电者（ＩＰＰ）日益增多，在电力管理体制上进行重达改革，在发电环节引入竞争机制，实施所谓“放松规制”（Dergulation) ，在电网管理方面实行所谓第三方介入（Third Part Access)和电力送(Power Wheeling)等等。这似已成为一些国家的潮流。这就要求电网变的更加开放和灵活。

综上所述，对现代电网的要求可以概括为“可靠、高效、灵活、开放”。用它描述未来电网的特征似更恰当。

过去，由于我国对电网的投资强度偏低，电网结构相对薄弱，建设电网的任务更加艰巨。今后一段设计靠外延发展电网仍时主要的，发展电网的策略与西方发达国家不尽相同。但是，在确定网架结构、输电方式、电压等级以及制定电网技术发展战略时都必须考虑这一总的发展趋势。 根据我国“九五”规划和2010年发展目标，我国电力工业还会有很大发展，将继续维持较高的增长速度。单从长远出路在于进一步依靠科技进步，大幅度增加再生能源发电的比例，实现能源的高效利用，发展与环境兼容的能源利用技术，发展新型输配电技术及电能质量控制技术。 三、电力技术发展趋势预测 1·新型发电技术预计会有重大突破

21世纪被称为可再生能源的世纪，预计可再生能源利用技术、新型发电技术将会有重大突破，其工业应用规模将有达幅度提高。据权威专家估计，到下世纪中叶，如果实施强化可再生能源的发展战略，可再生能源可占世界电力市场的3/5，燃料市场的2/5。据预测，太阳能发电，特别时光伏发电（PV）、风力发电、生物质能发电和燃料电池（Fuel Cell)发电技术，最有希望成为达规模应用的新型发电方式。 2·核电可能东山再起并占据重要份额

由于公众对核泄漏的担心等原因，全球核电的发展目前处于低潮。规划核再建的核电占都已达幅度下降，再运行核电占的数量步再增加。但是，核电时一种清洁的发电方式，只要提高安全性，

还时有很达吸引力。据规划预计，1991年至2010年全球核电仍将以1·3%的年平均增长率增加。随着新型反应堆，即固有安全堆的实用化核造价降低，以及快众子增值的堆的商业化，核电技术再下世纪有可能东山再起。可控热核聚变再2050年以后，有可能取得突破。到那时可能最终解决人类能源供应问题。

3·能源的高效利用技术将广泛应用

据统计，全世界有66%的能源被白白浪费掉。节约技术将是下世纪的重要技术。这些技术包括：联合循环，联电联产，热泵（Heat Pump)，高效节能灯，建筑节能技术，电力电子学术，能源效益审计（Energy Auditing and Accounting)等等，这些技术的广泛应用堆节约资源核能源会产生巨大作用。

4·蓄能技术会有常足进展

由于大量分布式的电源（燃料电池，太阳能电池）的应用以及提高电网可靠性核调峰的需要，份散的蓄能系统的重要性日益增加。这种分散的蓄能系统由于近年来电动汽车（EV）的达规模研究二得到飞速发展。最有希望的式电池蓄能系统（BESS)、飞轮蓄能系统（FWESS)核超导蓄能系统（SMESS)。

5·与环境兼容的能源利用技术日显重要

洁净煤技术(CCT)，作为21世纪能源领域最关键技术之一将会得到常足发展。洁净煤技术可份为洁净煤处理技术（如煤的洗、选，预脱灰处理，煤型，煤的气化、液化，水煤浆）核洁净煤燃烧（发电）技术（如烟气净化技术，循环流化床，增压循环流化床，整体煤气化联合循环，电子束、短脉冲脱硫硝技术等）。

此外，温室效应气体液化及储存利用技术，降低高压输电线路环境影响的技术，核废料的份离处理及储存技术叶回有重要发展。 6·电网新技术的应用将引气电网的重要变革

电网运行管理体制近年发生的重要变革和现代社会回电网可靠性的高要求，迫切需要发展新的电网技术。随 着电力电子器件（即达功率的电子器件）的开断能力达幅度提高，这些器件用于电力系统已成为现实。电力电子计划上和现代控制理论再电力系统中应用将导致下世纪电力系统的重大变革。

未来的电网新技术包括：灵活的交流输电技术（FACTS)和新一代直流输电技术，更加有效的电网状态测定和控制技术，现代化达都市供电新技术等等。 四、若干关键技术简介 1·太阳能发电技术

太阳能式取之步尽的可再生能源，可利用量巨大。已年的太阳辐射能，依纬度的不同，可达870～3400KWh/m2。按转换效率0·20计算，再一般地区，10平方的面积的太阳能电池全年可提供3000～5000KWh/m2的电能，足够一般家庭使用，太阳能发电技术主要包括光伏发电（PV）技术和太阳热发电技术。

光伏发电（PV）技术，即用太阳能电池将太阳光能直接转变为电能的技术，被认为式下世纪最有希望得到工业规模应用单位可再生能源利用技术之一。目前，全球光伏发电规模尚小。单太阳能电池的产量增长容量很快，约每3～4年翻一番。到下世纪中叶，光伏发电装置容量将很可观。光伏发电技术达规模应用的关键式其价格。由于近年光伏电池研究的进展，光伏发电的价格预计到2000年左右便可与常规发电技术竞争。 2·燃料电池发电技术

燃料电池（FC）式直接将燃料的化学能转变为电能的装置。燃料电池发电效率高，功率可达60%以上，如果高温燃料电池配和联合循环，效率可达85%。而且，效率受燃料电池规模和负荷大小影响步大。燃料电池发电出力能快速跟踪负荷变化，速度可达每秒变化全负荷的50%，调峰能力极强。

FC 发电的重要优点式堆环境污染很小，由于没有燃烧过程，可以实现实际上的零排放。燃料电池另一达优点式省水。这对水资源缺乏的我国而言极为重要。此外，燃料电池发电尚有适合分布式供电，节省输电投资，摸块结构，便于扩建等等优点。

早期的燃料电池式碱性燃料电池，曾用于宇航。现再商用的多为磷酸燃料电池（PAFC）。正再开发研究融熔碳酸盐燃料电池（MCFC），固体氧化物燃料电池（SOFC)和质子交换薄膜燃料电池这被认为式最有希望取得达规模应用的新型燃料电池。固体氧化物燃料电池式高温燃料中足器。煤的氧化装置于固体氧化物燃料电池内进行，步需外加燃料重足器。煤的氧化装置于固体氧化物燃料电池组合将构成未来以煤燃料的清洁高效的新型发电设备。

现在全球已有100座以上FC发电厂再运行，主要式硫酸燃料 电池。容量最达为11MW，装再北京。美国西屋公司正在设计已座20MW的固体氧化物燃料电池，占低仅0。135公顷，造价可低到110美元/KW。预计到2010年全球燃料电池总容量可达6000MW。 3·灵活的交流输电技术

灵活的交流输电系统（FACTS)80年带后期出现的新技术，近年来再全世界上发展迅速。专家们预，未来这项技术将在电力输送和分配方面将引起重大变革，对于充分利用现有电网资源和实现电能的高效利用，将会发挥重要作用。

所谓“灵活的交流输电技术”是指：采用大功率电子器件作为大功率高压开关，与其他电力设备组成ＦＡＣＴＳ设备，以实现对电力系统参数，如线路阻抗、相位角、功率潮流的连续调节控制，从而大幅度提高输电线路输送能力和提高电力系统稳定水平，降低输电损耗。

世界上第一台500ＫＶ的全可控的串联补偿装置（ＴＣＳＣ）已于1994年12月在美国开始商业化运行。

目前，美国以及中国、法国、日本、德国、巴西、印度等国的电业部门均在积极研究在超高压输电工程中应用ＴＣＳＣ及其他ＦＡＣＴＳ技术的可行性和具体实施方案。 ４、电能储存技术

电能储存是实现电能高效利用的重要途径。除了抽水蓄能方式以外，实用的储能系统要数电池储能（ＢＥＳＳ）。它的核心部件是蓄电池和ＧＴＯ－类的器件组成的交直流变换器。电池蓄能系统既可作为旋转备用，也可作为调峰和调频电源，或直接安装在重要用户内，作为大型的不间断电源。同时，ＢＥＳＳ还具有无功调节的功能。目前，全世界已有近２０个ＢＥＳＳ在系统中运行。例如，美国加州ＣＨＩＮＯ变电站安装有１０ＭＷ的ＢＥＳＳ，在洛杉矶的ＶＥＲＮＯＮ安装有５ＭＷ的ＢＥＳＳ。最近在波多黎各有一座２０ＭＷ的ＢＥＳＳ投运，用于旋转备用和调频。ＢＥＳＳ在电力系统中大规模应用的主要技术关键是提高蓄电池的储能密度，降低价格以及延长寿命。目前的蓄电池储能密度达到１００－２００ＷＨ／ＫＧ，寿命为８－１０年，ＢＥＳＳ的总体造价约为１０００美元／ＫＷ。镍－锌电池、钠－硫电池、聚合物薄膜电池、锌－空气电池等等新型电池正在研究之中，倘若研究取得重大突破，则不仅对电动汽车的实用化有重大意义，对于电能的高效利用来说也将产生重要的影响。

此外，超导储能（ＳＭＥＳ），飞轮储能（ＦＷＥＳ）也在积极研究和试验之中。 ５、电能质量控制技术

电能的高效利用的一个重要内容是向用户提供可靠的、优质的电能供应。现代社会的发展对提高供电的可靠性，改善电能质量提出了越来越高的要求。在现代企业中，由于变频调速驱支器、机器人、自动生产线、精密的加工工具的采用，由于可编程控制器、计算机信息系统的日益广泛使用，对电能质量的控制提出了严格的要求。这些设备对电源的波动和各种干扰十分敏感，任何供电质量的恶化可能会造成产品质量的下降，从而产生重大损失。 电网的扰动和污染主要包括：

电压降落（ＶＯＬＴＡＧＥ ＳＡＧ），闪变（ＦＬＩＣＫＥＲ）、脉冲（ＩＭＰＵＬＳＥ）、暂态升高（ＳＷＥＬＬ）、谐波（ＨＡＲＭＯＮＩＣＳ）以及断电（ＯＵＴＡＧＥ）。标准化部

门已经制定了适用于不同用户的电能质量的标准。例如，对计算机用户而言，持续时间为0.1秒的40%的电压降落是不允许的。

随着电力电子技术的发展，电力电子设备已开始进入配电系统并为解决电能质量控制提供了技术手段。近年来，国外提出了“用户电力技术”（ＣＵＳＴＯＭ ＰＯＷＥＲ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ）的概念，即使用电力电子技术提高供电可靠性和实现电能质量严格控制。目前，已经开发出用于配电网的电力电子装置，例如固态高压开关（ＳＯＬＩＤ－ＳＴＡＴＣ ＣＩＲＣＵＩＴ ＢＲＥＡＫＥＲ）。与常规的机械开关相比，固态开关能在一个工频半波以内完成由故障供电线路向健全的供电线路的切换。这是一般机械开关无法比拟的。

另一关键设备是动态电压恢复器（ＤＹＮＡＭＩＣ ＶＯＬＴＡＧＥ ＲＥＳＴＯＲＥＲ），它由直流储能电路、变换器和级次串联在供电张路中的变压器构成。变换器的控制系统，根据检测到的线路的电压波形，产生补偿电压，使合成的电压动态休持恒定。无论是短时的电压低落或过电压，通过ＤＶＲ均可以使负载上的电压保持动态恒定。 ６、现代化大都市供电技术

现代化的社会要求更高的供电可靠性和电能质量。由于现代化大都市供电负荷密度大，供电方式复杂，可靠性要求高，还要求考虑更大的发展灵活性，以适应供电负荷不断增加和供电网升格的需要，建设现代的供电网需要更加复杂的技术。例如：配电网紧凑化技术，包括新型ＧＩＳ设备，配电设备的集成技术，配电网保护临近设备的集成技术；配电线路地下化技术，如新型电缆的研制和应用、火灾不蔓延设备、新型的地理图形及设备管理系统；高压直流配电技术（ＨＶＤＣ ＤＩＳＴＲＩＢＵＴＩＯＮ），即以高压直流电缆为骨干网架，采用自变流技术（ＳＥＬＦ－ＣＯＭＭＵＤＡＴＥＤ ＣＯＮＶＥＲＳＩＯＮ），以高频、工频、或直流向最终用户供电新技术。 五、结束语

１、我国由于人口众多、工业化进程和城市化等因素，对能源需求的增长很快。在相当长的时期内，电力供需矛盾难以根本缓解。为实现可持续发展，必须依靠科技进步，实施新的能源发展战略，尽快实现电力新技术规模应用，大幅度啬可再生能源发电的比例，实现能源的高效利用，发展与环境兼容的能源利用技术，发展新型输配电技术及电能质量控制技术。

２、在可再生能源发电和清洁发电领域，光伏发电、燃料电池发电、生物技能发电、风力发电等可望取得重大技术突破和大规模应用。核电作为一种清洁的发电方式仍有很大吸引力。随着固有安全堆实用化和造价降低，以及快中子增殖的堆的商业化，核电技术在下世纪有可能重新占据重要位置。我国应不失时机地开展这些新技术的研究并实现其规模应用和设备的国产化。 ３、我国一次能源构趸，煤炭为主的格局难以改变，因此，研究并应用适合我国国情的各种清洁煤发电技术将成为实现可持续发展能源战略的关键组成部分；

４、电网在电能的输送和全局优化配置中起着举足轻重的作用。我们应吸取过去的经验教训，大力加强电网建设，采用电网新技术，建设一个可靠、高效、灵活、开放的全国互联电网； ５、可靠、优质的供电是现代化大都市的重要标志。为此目的，需要采用相当复杂的技术。其难度往往不亚于超高压输电技术。过去，对配电系统的发展未给于应有的重视，欠帐甚多。研究采用配电新技术，提高供电的可靠性和电能质量已是十分紧迫的任务。

电能在生活中的重要性

人们常说，“柴米油盐酱醋茶”，这些是人们生活的物质基础，“柴”排在第一位，是创造一切的根本。原始社会，燧人氏“钻木取火”，用的原料是木棍和树木。自此后人类学会用“柴”生火、做饭、照明、取暖，步入了文明时代。“柴”成了古代人们生活或生产的最初能源和唯一能源。18世纪蒸汽机的发明与利用，进入了工业时代，工厂制代替了手工工场，用机器代替了手工，创造巨大生产力（机器生产）依附于落后生产方式的自耕农阶级消失了

广泛音乐；电能是在19世纪发现，真正改变了人类面貌。

公元624-546年，希腊哲学家达尔斯，发现摩擦琥珀会吸引细线，有如磁石吸引铁块。

现在高科技发展的21世纪，那些，做饭，生产，用的是什么“电” 人类是如何，电担当者祡的重要角色，电能的产生及发展生活中离不开他，生产中靠他，已成为人类发展的能源。（举例论证）。

如今电能无处不在，例句中各种，如果说，天然气，石油，煤炭，这些是，这些也是靠电能挖掘、加工，应用在生活中。

如今电力是国家建设和人民生活的重要物质基础.电力的发展为国民经济的腾飞创造了先决的条件,各种用电设备及家用电器的迅速增加,电能的应用已普及到城乡各个领域。

电能未来生活中的技术性发展。建设智能电网的重要性，电力发动机，电动汽车，

电能可以转化成机械能、热能、化学能、光能等多种形式的嫩那个，我国一年内消耗的电能，大约有通过电动机转换为热能，通过电热能，用于金属材料的熔炼和加热，通过各类电光源转化为光源，

在跨入21世纪之际，人类面临着实现经济和社会可持续发展重要挑战，在有限资源和环保严格要求的制约下发展经济已成为全球最重要的话题。所谓“可持续发展”应以不损坏子孙后代的环境权益和生活质量为前提。我国人口众多，又处在经济高速发展，必须实施新的能源发展战略，采用新技术

总之，电能是基础性能源，认识电能的价值。

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