科普丨1度电的诞生

 

1度电到底是什么概念？

1度电是1.3元，它构成了小编月底高昂的电费账单。实际上，1度电，不是电度表上的一个字，也不是1.3元。1度电（1 kW·h）是一个能量单位，而不是我们通常所说的功率单位( kW )。

1度电=1千瓦时=1千瓦×1小时=1000瓦×1小时。简单来说，一度电就是一台功率为1000W的电器工作1小时所消耗的电能。比如，1度电可以供普通电扇运行15个小时，普通空调运行1.5个小时，可供一台66瓦的冰箱运转15个小时，可将一枚25瓦的台灯点亮40个小时，可供一个4瓦的路由器运行10天，可以供手机充电100次......

根据这点，人们对家用电器耗电量有较为清楚认知，并总结各种省电妙招。据悉，每节约1度电，相当于节约0.4kg标准煤，减碳0.997kg。以北京为例，每人每天节约1度电，约等于减碳17208吨，减少煤渣2854吨，减少碳烟尘112吨，减少二氧化硫159吨，减少碳氧化物47吨。

那么1度电又是怎么诞生的呢？不同发电形式下，耗能和碳排放量又有何不同？

根据所利用能源的不同，通常有火力发电、风力发电、光伏发电、核能发电、水力发电等。

火力发电得从“烧开水”说起。首先把煤炭通过输送设备（输送带），送到锅炉里燃烧产生热量，（相当于家用大火炉子）加热锅炉里的水（相当于水壶）产生高温高压蒸汽，蒸汽通过管道到达汽轮机，推动汽轮机带着发电机一起旋转，电就从发电机里发出来了。

火力发电对环境污染最大，需要燃烧化石燃料。1度火电的产生需要燃烧310g的煤炭、190克柴油、59克天然气以及消耗4L净水。可产生160克二氧化碳、272克的碳粉尘、6.2克的二氧化硫、15克的碳氧化物。

双碳战略下，国家正大力推进煤炭清洁高效利用，如对火电机组升级改造，关停“小作坊”机组等。另一边就是大力发展风光核水电、潮汐能等清洁能源。在国家的电力消纳体系中，火电是作为“应急电源”或一部分“调节电源”存在。在川渝水电电力紧缺时，火电起到了关键作用。

水力发电过程就是充分利用水往低处流的自然规律，将水的势能转换为机械能、电能的过程。简单来说，就是在水位落差大的河流修建大坝和水电站，把水流引入水电站，冲击水轮机或水车旋转，带动发电机转子旋转，电就发出来了。

水力发电需要630m³的水，才能产生1度电。因为对水需求大，水电有个明显特性，就是“夏丰冬枯”。川渝缺电，就是因为干旱缺水，“夏丰”变“夏枯”。此外，我国的水电丰沛的西南地区因地理位置原因，电站大多是径流式，有多少水发多少电，把水电局限性再次放大。

光伏发电是根据光生伏特效应原理，利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能，主要由太阳电池板（组件）、控制器和逆变器三大部分组成。主要部件由电子元器件构成，太阳能电池经过串联后进行封装保护，可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件，就形成了光伏发电装置。一块250瓦的光伏板，在阳光下晒4个小时的等效时长，才能产生1度电。

光伏发电能耗低，但是成本高，并且光伏板受气候影响也比较大。高温天会损害光伏板，阴雨天和晚上无法发电等。

风力发电是利用风力带动风电机组风车叶轮旋转，将风能转化为机械能，发电机再将机械能转化为电能。风力发电机组输出的电能，通过集电线路输送到风电场升压站，升压站升压后再输送到电网，就变成了千家万户可以使用的清洁风电了。2MW的风机以额定速度转一圈，3.5秒约发出1.94度电，转半圈才能产生1度电。

风力发电站多风速有要求，但风速低于3m/秒或者高于25m/秒时，风电机组就会停机待命。和水力发电、光伏发电一样，都是“靠天吃饭”。

核电站与火电站的发电方式极其相似，主要区别就是锅炉不一样，核电站的"锅炉"是核反应堆，或者说是"核锅炉"。简单来说，核燃料在“反应堆”的设备内，发生裂变而产生大量热能，再用处于高压力下的水把热能带出，在蒸汽发生器内产生蒸汽，蒸汽推动汽轮机带着发电机一起旋转，电就源源不断的产生出来。

核电站发电需要利用核燃料，目前商用核电站的燃料主要是铀，铀燃烧后几乎零排放，一千克铀235相当于一个鸡蛋大小，约可以发电2280万度，相当于深圳三分之二家庭的日用电量。虽说铀也是核弹的燃料，但是核弹和核电站所需铀的浓度不同，前者要求铀的纯度达到90%以上，而核电站的铀仅需纯度3%左右。

所以核电站不会像核弹一样爆炸，而且清洁、高效、经济，成为各国争相布局的方向。据悉，一座百万千瓦级核电站一年相当于减少燃煤约300万吨，减少排放二氧化碳600万吨，二氧化硫2.6万吨，氮氧化物1.4万吨，烟灰3500吨。这相当于每年新种植了1.7万公顷树木。

整合编辑，来源：国际能源研究中心、杭州绿碳咨询