發(fā)電（將其他能量轉(zhuǎn)化為電能的方式）

簡介

20世紀以來，對電力的需求幾乎每10年增加1倍。到20世紀90年代中期，主要的發(fā)電形式是水力發(fā)電、火力發(fā)電和核能發(fā)電。美、俄、英、意、中國等國以火力發(fā)電為主，其發(fā)電量所占比重為70%以上。日、德的火電所占比重在60%以上。挪威、瑞士、巴西的水力發(fā)電量均占總發(fā)電量的90%左右，加拿大超過60%，瑞典也超過60%。芬蘭和南斯拉夫則水電與火電各占1/2。法國以核電為主，其發(fā)電量占總發(fā)電量的70%以上。全世界在1980～1986年間，火電所占比重由70.2%逐年下降至63.73%，水電所占比重由21.29%降至20.34%，核電所占比重由8.2%升至15.6%。

形式

到20世紀80年代末，主要的發(fā)電形式是水力發(fā)電、火力發(fā)電和核能發(fā)電。其他能源發(fā)電形式雖然有多種，但規(guī)模都不大。3種主要形式所占的地位因各國能源資源的構(gòu)成不同而異。世界上以火力發(fā)電為主，其發(fā)電量在總發(fā)電中所占比重為70%以上。日、德的火電所占比重在60%以上。挪威、瑞典、瑞士、加拿大等國則以水力發(fā)電為主，其中挪威、瑞士的水力發(fā)電量均占總發(fā)電量的90%左右，加拿大超過70%，瑞典也超過60%。芬蘭和南斯拉夫則水電與火電各占一半。法國以核電為主，其發(fā)電量占總發(fā)電量的70%以上。

中國的水力資源雖然豐富，但受經(jīng)濟、技術(shù)等因素所限，水電只占總發(fā)電的20%左右。就全世界范圍而言，在1980～1986年間，火電所占比重由70.2%逐年下降至63.7%，水電所占比重由21.3%降至20.3%，而核電所占比重則逐年上升，由8.2%升至15.6%（見表）。這一趨勢反映出，隨著化石燃料的短缺，核能發(fā)電越來越受到重視。但由于受日本福島事件影響，從技術(shù)和安全考慮，中國并未繼續(xù)建設(shè)核能發(fā)電項目。

類型

發(fā)電動力裝置按能源的種類分為火電動力裝置、水電動力裝置、核電動力裝置及其他能源發(fā)電動力裝置?；痣妱恿ρb置由鍋爐、汽輪機和發(fā)電機（慣稱三大主機）及其輔助裝置組成。水電動力裝置由水輪發(fā)電機組、調(diào)速器、油壓裝置及其他輔助裝置組成。核電動力裝置由核反應(yīng)堆、蒸氣發(fā)生器、汽輪發(fā)電機組及其他附屬設(shè)備組成。

各發(fā)電方式

水力發(fā)電的基本原理是利用水位落差，配合水輪發(fā)電機產(chǎn)生電力，也就是利用水的位能轉(zhuǎn)為水輪的機械能，再以機械能推動發(fā)電機，而得到電力?？茖W(xué)家們以此水位落差的天然條件，有效的利用流力工程及機械物理等，精心搭配以達到最高的發(fā)電量，供人們使用廉價又無污染的電力。

于1882年，首先記載應(yīng)用水力發(fā)電的地方是美國威斯康辛州。到如今，水力發(fā)電的規(guī)模從第三世界鄉(xiāng)間所用幾十瓦的微小型，到大城市供電用幾百萬瓦的都有。

火力發(fā)電指利用可燃物（中國多為煤）燃燒時產(chǎn)生的熱能，通過發(fā)電動力裝置轉(zhuǎn)換成電能的一種發(fā)電方式。

火力發(fā)電廠的主要設(shè)備系統(tǒng)包括：燃料供給系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)及其他一些輔助處理設(shè)備。

發(fā)電

火力發(fā)電的重要問題是提高熱效率，辦法是提高鍋爐的參數(shù)（蒸汽的壓強和溫度）。90年代，世界最好的火電廠能把40%左右的熱能轉(zhuǎn)換為電能；大型供熱電廠的熱能利用率也只能達到60%～70%。此外，火力發(fā)電大量燃煤造成的環(huán)境污染，也成為日益引人關(guān)注的問題。

熱電廠既供電也供熱。它多以煤炭作為一次能源，利用皮帶傳送技術(shù)，向鍋爐輸送經(jīng)處理過的煤粉，煤粉燃燒加熱鍋爐使鍋爐中的水變?yōu)樗羝?，?jīng)一次加熱之后，水蒸汽進入高壓缸。

為了提高熱效率，應(yīng)對水蒸汽進行二次加熱，水蒸汽進入中壓缸。通過利用中壓缸的蒸汽去推動汽輪發(fā)電機發(fā)電。從中壓缸引出進入對稱的低壓缸。已經(jīng)做過功的蒸汽一部分從中間段抽出供給煉油、化肥等兄弟企業(yè)，其余部分流經(jīng)凝汽器水冷，成為40度左右的飽和水作為再利用水。40度左右的飽和水經(jīng)過凝結(jié)水泵，經(jīng)過低壓加熱器到除氧器中，此時為160度左右的飽和水，經(jīng)過除氧器除氧，利用給水泵送入高壓加熱器中，其中高壓加熱器利用再加熱蒸汽作為加熱燃料，最后流入鍋爐進行再次利用。以上就是一次生產(chǎn)流程。

發(fā)電

快中子是指裂變反應(yīng)釋放的中子。熱中子則是快中子慢化后的中子。目前，大量運行的是熱中子反應(yīng)堆，其中需要慢化劑，通過它的原子核與快中子彈性碰撞將快中子慢化成熱中子。熱中子堆使用的材料主要是天然鈾(鈾-235含量3%)和稍加濃縮鈾(鈾-236含量3%左右)。

根據(jù)慢化劑、冷堆劑和燃料不同，熱中子反應(yīng)堆分為輕水堆(包括壓水堆和沸水堆)、重水堆、石墨氣冷堆和石墨水冷堆。至今已運行的核電站以輕水堆居多，中國已選定壓水堆作為第一代核電站。

核反應(yīng)堆的起動、停堆和功率控制依靠控制棒，它由強吸收中子能力的材料(如硼、鎘)做成。為保證核反應(yīng)堆安全，停堆用的安全棒也是由強吸收中子材料做成。

把風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苁秋L(fēng)能利用中最基本的一種方式。風(fēng)力發(fā)電機一般有風(fēng)輪、發(fā)電機（包括裝置）、調(diào)向器（尾翼）、塔架、限速安全機構(gòu)和儲能裝置等構(gòu)件組成。風(fēng)力發(fā)電機的工作原理比較簡單，風(fēng)輪在風(fēng)力的作用下旋轉(zhuǎn)，它把風(fēng)的動能轉(zhuǎn)變?yōu)轱L(fēng)輪軸的機械能。發(fā)電機在風(fēng)輪軸的帶動下旋轉(zhuǎn)發(fā)電。

風(fēng)輪是集風(fēng)裝置，它的作用是把流動空氣具有的動能轉(zhuǎn)變?yōu)轱L(fēng)輪旋轉(zhuǎn)的機械能。一般風(fēng)力發(fā)電機的風(fēng)輪由2個或3個葉片構(gòu)成。在風(fēng)力發(fā)電機中，已采用的發(fā)電機有3種，即直流發(fā)電機、同步交流發(fā)電機和異步交流發(fā)電機。

發(fā)電

限速安全機構(gòu)是用來保證風(fēng)力發(fā)電機運行安全的。限速安全機構(gòu)的設(shè)置可以使風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速在一定的風(fēng)速范圍內(nèi)保持基本不變。

塔架是風(fēng)力發(fā)電機的支撐機構(gòu)，稍大的風(fēng)力發(fā)電機塔架一般采用由角鋼或圓鋼組成的桁架結(jié)構(gòu)。風(fēng)力機的輸出功率與風(fēng)速的大小有關(guān)。由于自然界的風(fēng)速是極不穩(wěn)定的，風(fēng)力發(fā)電機的輸出功率也極不穩(wěn)定。風(fēng)力發(fā)電機發(fā)出的電能一般是不能直接用在電器上的，先要儲存起來。如今風(fēng)力發(fā)電機用的蓄電池多為鉛酸蓄

地?zé)岚l(fā)電是利用地下熱能發(fā)電的，與火力發(fā)電類似。

能產(chǎn)生力的東西皆能發(fā)電，像水力和風(fēng)力似的，人力也能發(fā)電。因此產(chǎn)生了手搖和腳踏之類的發(fā)電機，將人在運動中產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)換成電能。

中國發(fā)電情況

2013年底中國發(fā)電裝機預(yù)計將達12.3億千瓦左右，發(fā)電裝機規(guī)模有望躍居世界第一，全國電力供需總體平衡。

中國電力企業(yè)聯(lián)合會28日發(fā)布《2013年全國電力供需形勢分析預(yù)測報告》預(yù)計，2013年全國新增裝機8700萬千瓦左右，其中火電4000萬千瓦左右。預(yù)計2013年底全國發(fā)電裝機12．3億千瓦左右，發(fā)電裝機規(guī)模有望躍居世界第一，其中水電2．8億千瓦、火電8．6億千瓦、核電1478萬千瓦、并網(wǎng)風(fēng)電7500萬千瓦、并網(wǎng)太陽能600萬千瓦左右。

報告認為，2013年，中國經(jīng)濟將繼續(xù)趨穩(wěn)回升，帶動用電需求增速回升。預(yù)計年底全國全口徑發(fā)電裝機容量12．3億千瓦左右，全年發(fā)電設(shè)備利用小時4700－4800小時，其中火電5050－5150小時，較上年有所增加。全國電煤供應(yīng)總體平穩(wěn)，局部地區(qū)電煤運輸偏緊。其中東北地區(qū)供應(yīng)富余能力增加；西北地區(qū)供應(yīng)能力有一定富余；南方區(qū)域電力供需平衡有余；華中區(qū)域電力供需總體平衡；受跨區(qū)通道能力制約、部分機組停機進行脫硝改造以及天然氣供應(yīng)緊張等因素影響，考慮高溫、來水等不確定性，華東和華北地區(qū)的部分省份在部分高峰時段可能有少量電力缺口。

中國發(fā)電企業(yè)

中國華能集團公司是經(jīng)國務(wù)院批準，在原中國華能集團公司基礎(chǔ)上改組的國有企業(yè)，由中央管理，經(jīng)國務(wù)院批準同意進行國家授權(quán)投資的機構(gòu)和國家控股公司的試點。按照國務(wù)院關(guān)于國家電力體制改革的要求，中國華能集團公司是自主經(jīng)營、自負盈虧，以經(jīng)營電力產(chǎn)業(yè)為主，綜合發(fā)展的企業(yè)法人實體。

2016年8月，中國華能集團公司在"2016中國企業(yè)500強"中排名第47位。2017年7月12日，中國華能集團公司獲國資委2016年度經(jīng)營業(yè)績考核A級

三峽水電站，即長江三峽水利樞紐工程，又稱三峽工程。中國湖北省宜昌市境內(nèi)的長江西陵峽段與下游的葛洲壩水電站構(gòu)成梯級電站。

三峽水電站是世界上規(guī)模最大的水電站，也是中國有史以來建設(shè)最大型的工程項目。而由它所引發(fā)的移民搬遷、環(huán)境等諸多問題，使它從開始籌建的那一刻起，便始終與巨大的爭議相伴。三峽水電站的功能有十多種，航運、發(fā)電、種植等等。三峽水電站1992年獲得中國全國人民代表大會批準建設(shè)，1994年正式動工興建，2003年六月一日下午開始蓄水發(fā)電，于2009年全部完工。

機組設(shè)備主要由德國伏伊特（VOITH）公司、美國通用電氣（GE）公司、德國西門子（SIEMENS）公司組成的VGS聯(lián)營體和法國阿爾斯通（ALSTOM）公司、瑞士ABB公司組成的ALSTOM聯(lián)營體提供。它們在簽訂供貨協(xié)議時，都已承諾將相關(guān)技術(shù)無償轉(zhuǎn)讓給中國國內(nèi)的電機制造企業(yè)。三峽水電站的輸變電系統(tǒng)由中國國家電網(wǎng)公司負責(zé)建設(shè)和管理，預(yù)計共安裝15回500千伏高壓輸電線路連接至各區(qū)域電網(wǎng)。

三峽水電站大壩高程185米，蓄水高程175米，水庫長2335米，靜態(tài)投資1352.66億元人民幣，安裝32臺單機容量為70萬千瓦的水電機組。三峽電站最后一臺水電機組，2012年7月4日投產(chǎn)，這意味著，裝機容量達到2240萬千瓦的三峽水電站，2012年7月4日已成為全世界最大的水力發(fā)電站和清潔能源生產(chǎn)基地。

葛洲壩水利樞紐它位于中國湖北省宜昌市境內(nèi)的長江三峽末端河段上，距離長江三峽出口南津關(guān)下游2.3公里。它是長江上第一座大型水電站，也是世界上最大的低水頭大流量、徑流式水電站。1971年5月開工興建，1972年12月停工，1974年10月復(fù)工，1988年12月全部竣工。壩型為閘壩，最大壩高47米，總庫容15.8億立方米?？傃b機容量271.5萬千瓦，其中二江水電站安裝2臺17萬千瓦和5臺12.5萬千瓦機組；大江水電站安裝14臺12.5萬千瓦機組。年均發(fā)電量140億千瓦時。首臺17萬千瓦機組于1981年7月30日投入運行。

葛洲壩工程具有發(fā)電、改善航道等綜合效益。電站裝機容量271.5萬千瓦，單獨運行時保證出力76.8萬千瓦，年發(fā)電量157億千瓦·時（三峽工程建成以后保證出力可提高到158萬~194萬千瓦，年發(fā)電量可提高到161億千瓦·時）。電站以500千伏和220千伏輸電線路并入華中電網(wǎng)，并通過500千伏直流輸電線路向距離1000公里的上海輸電120萬千瓦。

庫區(qū)回水110～180公里，使川江航運條件得到改善。水庫總庫容15.8億立方米，由于受航運限制；2013年無調(diào)洪削峰作用。三峽工程建成后，可對三峽工程因調(diào)洪下泄不均勻流量起反調(diào)節(jié)作用，有反調(diào)節(jié)庫容8500萬立方米。

秦山核電站是中國自行設(shè)計、建造和運營管理的第一座30萬千瓦壓水堆核電站，地處浙江省嘉興市海鹽縣。由中國核工業(yè)集團公司100%控股，秦山核電公司負責(zé)運行管理。

秦山核電站采用目前世界上技術(shù)成熟的壓水堆，核島內(nèi)采用燃料包殼、壓力殼和安全殼3道屏障，能承受極限事故引起的內(nèi)壓、高溫和各種自然災(zāi)害。一期工程1985年開工，1991年建成投入運行。年發(fā)電量為17 億千瓦時。二期工程將在原址上擴建2臺60萬千瓦發(fā)電機組，1996年已開工。三期工程由中國和加拿大政府合作，采用加拿大提供的重水型反應(yīng)堆技術(shù)，建設(shè)兩臺70萬千瓦發(fā)電機組，于2003年建成。

2015年1月12日17時，秦山核電廠擴建項目方家山核電工程2號機組成功并網(wǎng)發(fā)電。至此，秦山核電基地現(xiàn)有的9臺機組全部投產(chǎn)發(fā)電，總裝機容量達到656.4萬千瓦，年發(fā)電量約500億千瓦時，成為目前國內(nèi)核電機組數(shù)量最多、堆型最豐富、裝機最大的核電基地。

大亞灣核電站（Daya Bay Nuclear Power Plant）位于中國廣東省深圳市大鵬新區(qū)大鵬半島（北緯22°59′42.19″，東經(jīng)114°54′74.01″）離香港尖沙咀直線距離51公里，由廣東核電投資有限公司和香港核電投資有限公司合資建設(shè)與運營，隸屬中國廣核集團管轄，擁有兩臺百萬千瓦級壓水堆機組，所生產(chǎn)電力70%供應(yīng)香港，30%供應(yīng)廣東。大亞灣核電站，從1987年開工建設(shè)，于1994年5月6日正式投入商業(yè)運行，此后，在大亞灣核電站之側(cè)又建設(shè)了嶺澳核電站，兩者共同組成一個大型核電基地。大亞灣核電站是中國大陸第一座大型商用核電站，也是大陸首座使用國外技術(shù)和資金建設(shè)的核電站。

2016年11月，大亞灣公司獲得第十六屆全國質(zhì)量獎。

五大發(fā)電集團：中國五大發(fā)電集團是指中國華能集團公司、中國大唐集團公司、中國華電集團公司、中國國電集團公司、中國電力投資集團公司。五大發(fā)電集團都堅持以電為主，積極發(fā)展電力上下游產(chǎn)業(yè)，形成合理的相輔相成的產(chǎn)業(yè)鏈條，以服務(wù)于公司的發(fā)展戰(zhàn)略。

國家電網(wǎng)公司：國家電網(wǎng)公司（State Grid Corporation of China），簡稱國家電網(wǎng)、國網(wǎng)，成立于2002年12月29日，是經(jīng)過國務(wù)院同意進行國家授權(quán)投資的機構(gòu)和國家控股公司的試點單位。

公司作為關(guān)系國家能源安全和國民經(jīng)濟命脈的國有重要骨干企業(yè)，以建設(shè)和運營電網(wǎng)為核心業(yè)務(wù)，承擔(dān)著保障更安全、更經(jīng)濟、更清潔、可持續(xù)的電力供應(yīng)的基本使命，經(jīng)營區(qū)域覆蓋全國26個?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市），覆蓋國土面積的88%，供電人口超過11億人，公司員工總量超過186萬人。

公司在菲律賓、巴西、葡萄牙、澳大利亞等國家和地區(qū)開展業(yè)務(wù)。2016年-2017年，公司位列《財富》世界500強第2名，是全球最大的公用事業(yè)企業(yè)。

公司實行總經(jīng)理負責(zé)制，總經(jīng)理是公司的法定代表人。