[科普中国]-发电

简介

发电即利用发电动力装置将水能、化石燃料(煤炭、石油、天然气等)的热能、核能以及太阳能、风能、地热能、海洋能等转换为电力。20世纪以来，对电力的需求几乎每10年增加1倍。到20世纪90年代中期，主要的发电形式是水力发电、火力发电和核能发电。美、俄、英、意、中国等国以火力发电为主，其发电量所占比重为70%以上。日、德的火电所占比重在60%以上。挪威、瑞士、巴西的水力发电量均占总发电量的90%左右，加拿大超过60%，瑞典也超过60%。芬兰和南斯拉夫则水电与火电各占1/2。法国以核电为主，其发电量占总发电量的70%以上。全世界在1980～1986年间，火电所占比重由70.2%逐年下降至63.73%，水电所占比重由21.29%降至20.34%，核电所占比重由8.2%升至15.6%。

形式到20世纪80年代末，主要的发电形式是水力发电、火力发电和核能发电。其他能源发电形式虽然有多种,但规模都不大。3种主要形式所占的地位因各国能源资源的构成不同而异。世界上以火力发电为主，其发电量在总发电中所占比重为70%以上。日、德的火电所占比重在60%以上。挪威、瑞典、瑞士、加拿大等国则以水力发电为主，其中挪威、瑞士的水力发电量均占总发电量的90%左右，加拿大超过70%，瑞典也超过60%。芬兰和南斯拉夫则水电与火电各占一半。法国以核电为主，其发电量占总发电量的70%以上。

中国的水力资源虽然丰富，但受经济、技术等因素所限，水电只占总发电的20%左右。就全世界范围而言,在1980～1986年间，火电所占比重由70.2%逐年下降至63.7%，水电所占比重由21.3%降至20.3%，而核电所占比重则逐年上升,由8.2%升至15.6%（见表）。这一趋势反映出，随着化石燃料的短缺，核能发电越来越受到重视。但由于受日本福岛事件影响，从技术和安全考虑，中国并未继续建设核能发电项目。

类型发电动力装置按能源的种类分为火电动力装置、水电动力装置、核电动力装置及其他能源发电动力装置。火电动力装置由锅炉、汽轮机和发电机（惯称三大主机）及其辅助装置组成。水电动力装置由水轮发电机组、调速器、油压装置及其他辅助装置组成。核电动力装置由核反应堆、蒸气发生器、汽轮发电机组及其他附属设备组成。

各发电方式水力发电水力发电的基本原理是利用水位落差 ，配合水轮发电机产生电力，也就是利用水的位能转为水轮的机械能，再以机械能推动发电机，而得到电力。科学家们以此水位落差的天然条件，有效的利用流力工程及机械物理等，精心搭配以达到最高的发电量，供人们使用廉价又无污染的电力。

于1882年，首先记载应用水力发电的地方是美国威斯康辛州。到如今，水力发电的规模从第三世界乡间所用几十瓦的微小型，到大城市供电用几百万瓦的都有。

火力发电火力发电指利用可燃物（中国多为煤）燃烧时产生的热能，通过发电动力装置转换成电能的一种发电方式。

火力发电厂的主要设备系统包括：燃料供给系统、给水系统、蒸汽系统、冷却系统、电气系统及其他一些辅助处理设备。

火力发电系统主要由燃烧系统（以锅炉为核心）、汽水系统（主要由各类泵、给水加热器、凝汽器、管道、水冷壁等组成）、电气系统（以汽轮发电机、主变压器等为主）、控制系统等组成。前二者产生高温高压蒸汽；电气系统实现由热能、机械能到电能的转变；控制系统保证各系统安全、合理、经济运行。1

火力发电的重要问题是提高热效率，办法是提高锅炉的参数（蒸汽的压强和温度）。90年代，世界最好的火电厂能把40%左右的热能转换为电能；大型供热电厂的热能利用率也只能达到60%～70%。此外，火力发电大量燃煤造成的环境污染，也成为日益引人关注的问题。

热电厂既供电也供热。它多以煤炭作为一次能源，利用皮带传送技术，向锅炉输送经处理过的煤粉，煤粉燃烧加热锅炉使锅炉中的水变为水蒸汽，经一次加热之后，水蒸汽进入高压缸。2

为了提高热效率，应对水蒸汽进行二次加热，水蒸汽进入中压缸。通过利用中压缸的蒸汽去推动汽轮发电机发电。从中压缸引出进入对称的低压缸。已经做过功的蒸汽一部分从中间段抽出供给炼油、化肥等兄弟企业，其余部分流经凝汽器水冷，成为40度左右的饱和水作为再利用水。40度左右的饱和水经过凝结水泵，经过低压加热器到除氧器中，此时为160度左右的饱和水，经过除氧器除氧，利用给水泵送入高压加热器中，其中高压加热器利用再加热蒸汽作为加热燃料，最后流入锅炉进行再次利用。以上就是一次生产流程。

核能发电核能发电的核心装置是核反应堆。核反应堆按引起裂变的中子能量分为热中子反应堆和快中子反应堆。

快中子是指裂变反应释放的中子。热中子则是快中子慢化后的中子。目前，大量运行的是热中子反应堆，其中需要慢化剂，通过它的原子核与快中子弹性碰撞将快中子慢化成热中子.热中子堆使用的材料主要是天然铀(铀-235含量3%)和稍加浓缩铀(铀-236含量3%左右)。

根据慢化剂、冷堆剂和燃料不同， 热中子反应堆分为轻水堆(包括压水堆和沸水堆)、重水堆、石墨气冷堆和石墨水冷堆。至今已运行的核电站以轻水堆居多，中国已选定压水堆作为第一代核电站。

核反应堆的起动、停堆和功率控制依靠控制棒，它由强吸收中子能力的材料(如硼、镉)做成。为保证核反应堆安全，停堆用的安全棒也是由强吸收中子材料做成。

风力发电把风能转变为电能是风能利用中最基本的一种方式。风力发电机一般有风轮、发电机（包括装置）、调向器（尾翼）、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成。风力发电机的工作原理比较简单，风轮在风力的作用下旋转，它把风的动能转变为风轮轴的机械能。发电机在风轮轴的带动下旋转发电。3

风轮是集风装置，它的作用是把流动空气具有的动能转变为风轮旋转的机械能。一般风力发电机的风轮由2个或3个叶片构成。在风力发电机中，已采用的发电机有3种，即直流发电机、同步交流发电机和异步交流发电机。

风力发电机中调向器的功能是使风力发电机的风轮随时都迎着风向，从而能最大限度地获取风能。一般风力发电机几乎全部是利用尾翼来控制风轮的迎风方向的。尾翼的材料通常采用镀锌薄钢板。

限速安全机构是用来保证风力发电机运行安全的。限速安全机构的设置可以使风力发电机风轮的转速在一定的风速范围内保持基本不变。

塔架是风力发电机的支撑机构，稍大的风力发电机塔架一般采用由角钢或圆钢组成的桁架结构。风力机的输出功率与风速的大小有关。由于自然界的风速是极不稳定的，风力发电机的输出功率也极不稳定。风力发电机发出的电能一般是不能直接用在电器上的，先要储存起来。如今风力发电机用的蓄电池多为铅酸蓄

地热发电地热发电是利用地下热能发电的，与火力发电类似。

人力发电能产生力的东西皆能发电，像水力和风力似的，人力也能发电。因此产生了手摇和脚踏之类的发电机，将人在运动中产生的能量转换成电能。

中国发电情况2013年底中国发电装机预计将达12.3亿千瓦左右，发电装机规模有望跃居世界第一，全国电力供需总体平衡。

中国电力企业联合会28日发布《2013年全国电力供需形势分析预测报告》预计，2013年全国新增装机8700万千瓦左右，其中火电4000万千瓦左右。预计2013年底全国发电装机12．3亿千瓦左右，发电装机规模有望跃居世界第一，其中水电2．8亿千瓦、火电8．6亿千瓦、核电1478万千瓦、并网风电7500万千瓦、并网太阳能600万千瓦左右。4

报告认为，2013年，中国经济将继续趋稳回升，带动用电需求增速回升。预计年底全国全口径发电装机容量12．3亿千瓦左右，全年发电设备利用小时4700－4800小时，其中火电5050－5150小时，较上年有所增加。全国电煤供应总体平稳，局部地区电煤运输偏紧。其中东北地区供应富余能力增加；西北地区供应能力有一定富余；南方区域电力供需平衡有余；华中区域电力供需总体平衡；受跨区通道能力制约、部分机组停机进行脱硝改造以及天然气供应紧张等因素影响，考虑高温、来水等不确定性，华东和华北地区的部分省份在部分高峰时段可能有少量电力缺口。

中国发电企业华能集团中国华能集团公司是经国务院批准，在原中国华能集团公司基础上改组的国有企业，由中央管理，经国务院批准同意进行国家授权投资的机构和国家控股公司的试点。按照国务院关于国家电力体制改革的要求，中国华能集团公司是自主经营、自负盈亏，以经营电力产业为主，综合发展的企业法人实体。

2016年8月，中国华能集团公司在"2016中国企业500强"中排名第47位。2017年7月12日，中国华能集团公司获国资委2016年度经营业绩考核A级

三峡水利电站三峡水电站，即长江三峡水利枢纽工程，又称三峡工程。中国湖北省宜昌市境内的长江西陵峡段与下游的葛洲坝水电站构成梯级电站。

三峡水电站是世界上规模最大的水电站，也是中国有史以来建设最大型的工程项目。而由它所引发的移民搬迁、环境等诸多问题，使它从开始筹建的那一刻起，便始终与巨大的争议相伴。三峡水电站的功能有十多种，航运、发电、种植等等。三峡水电站1992年获得中国全国人民代表大会批准建设，1994年正式动工兴建，2003年六月一日下午开始蓄水发电，于2009年全部完工。

机组设备主要由德国伏伊特（VOITH）公司、美国通用电气（GE）公司、德国西门子（SIEMENS）公司组成的VGS联营体和法国阿尔斯通（ALSTOM）公司、瑞士ABB公司组成的ALSTOM联营体提供。它们在签订供货协议时，都已承诺将相关技术无偿转让给中国国内的电机制造企业。三峡水电站的输变电系统由中国国家电网公司负责建设和管理，预计共安装15回500千伏高压输电线路连接至各区域电网。

三峡水电站大坝高程185米，蓄水高程175米，水库长2335米，静态投资1352.66亿元人民币，安装32台单机容量为70万千瓦的水电机组。三峡电站最后一台水电机组，2012年7月4日投产，这意味着，装机容量达到2240万千瓦的三峡水电站，2012年7月4日已成为全世界最大的水力发电站和清洁能源生产基地。

葛洲坝水电站葛洲坝水利枢纽它位于中国湖北省宜昌市境内的长江三峡末端河段上，距离长江三峡出口南津关下游2.3公里。它是长江上第一座大型水电站，也是世界上最大的低水头大流量、径流式水电站。1971年5月开工兴建，1972年12月停工，1974年10月复工，1988年12月全部竣工。坝型为闸坝，最大坝高47米，总库容15.8亿立方米。总装机容量271.5万千瓦，其中二江水电站安装2台17万千瓦和5台12.5万千瓦机组；大江水电站安装14台12.5万千瓦机组。年均发电量140亿千瓦时。首台17万千瓦机组于1981年7月30日投入运行。

葛洲坝工程具有发电、改善航道等综合效益。电站装机容量271.5万千瓦，单独运行时保证出力76.8万千瓦，年发电量157亿千瓦·时（三峡工程建成以后保证出力可提高到158万~194万千瓦，年发电量可提高到161亿千瓦·时）。电站以500千伏和220千伏输电线路并入华中电网，并通过500千伏直流输电线路向距离1000公里的上海输电120万千瓦。

库区回水110～180公里，使川江航运条件得到改善。水库总库容15.8亿立方米，由于受航运限制；2013年无调洪削峰作用。三峡工程建成后，可对三峡工程因调洪下泄不均匀流量起反调节作用，有反调节库容8500万立方米。

秦山核电站秦山核电站是中国自行设计、建造和运营管理的第一座30万千瓦压水堆核电站，地处浙江省嘉兴市海盐县。由中国核工业集团公司100%控股，秦山核电公司负责运行管理。

秦山核电站采用目前世界上技术成熟的压水堆，核岛内采用燃料包壳、压力壳和安全壳3道屏障，能承受极限事故引起的内压 、高温和各种自然灾害。一期工程1985年开工，1991年建成投入运行。年发电量为17 亿千瓦时。二期工程将在原址上扩建2台60万千瓦发电机组，1996年已开工。三期工程由中国和加拿大政府合作，采用加拿大提供的重水型反应堆技术，建设两台70万千瓦发电机组，于2003年建成。

2015年1月12日17时，秦山核电厂扩建项目方家山核电工程2号机组成功并网发电。至此，秦山核电基地现有的9台机组全部投产发电，总装机容量达到656.4万千瓦，年发电量约500亿千瓦时，成为目前国内核电机组数量最多、堆型最丰富、装机最大的核电基地。

大亚湾核电站大亚湾核电站（Daya Bay Nuclear Power Plant）位于中国广东省深圳市大鹏新区大鹏半岛（北纬22°59′42.19″，东经114°54′74.01″）离香港尖沙咀直线距离51公里，由广东核电投资有限公司和香港核电投资有限公司合资建设与运营，隶属中国广核集团管辖，拥有两台百万千瓦级压水堆机组，所生产电力70%供应香港，30%供应广东。大亚湾核电站，从1987年开工建设，于1994年5月6日正式投入商业运行，此后，在大亚湾核电站之侧又建设了岭澳核电站，两者共同组成一个大型核电基地。大亚湾核电站是中国大陆第一座大型商用核电站，也是大陆首座使用国外技术和资金建设的核电站。

2016年11月，大亚湾公司获得第十六届全国质量奖。

主要电力企业五大发电集团：中国五大发电集团是指中国华能集团公司、中国大唐集团公司、中国华电集团公司、中国国电集团公司、中国电力投资集团公司。五大发电集团都坚持以电为主，积极发展电力上下游产业，形成合理的相辅相成的产业链条，以服务于公司的发展战略。

国家电网公司：国家电网公司（State Grid Corporation of China），简称国家电网、国网，成立于2002年12月29日，是经过国务院同意进行国家授权投资的机构和国家控股公司的试点单位。

公司作为关系国家能源安全和国民经济命脉的国有重要骨干企业，以建设和运营电网为核心业务，承担着保障更安全、更经济、更清洁、可持续的电力供应的基本使命，经营区域覆盖全国26个省（自治区、直辖市），覆盖国土面积的88%，供电人口超过11亿人，公司员工总量超过186万人。

公司在菲律宾、巴西、葡萄牙、澳大利亚等国家和地区开展业务。2016年-2017年，公司位列《财富》世界500强第2名[1]，是全球最大的公用事业企业。

公司实行总经理负责制，总经理是公司的法定代表人。