电力能源的产生

发布时间：2025-04-02 07:14:29| 来源：鲍勃体育

　　电力能源慢慢的变成了我国的新质生产力，但电力是一个非常庞大的产业。包括电力的产生、传输、配送等。

　　电力的产生是整个电力能源的基础。目前我国的发电主要有火电、水电、核电、光伏、风电五种类型。

　　火电和水电是技术成熟最早的发电技术，从2013年-2023年的发电量来看，也是现在发电量最高的两种发电形式。虽然火电和水电每年的发电量仍然处于增长趋势，但是增速缓慢，发电量占比已经持续下降了。

　　而光伏、风电和核电都出现了较高的增长。政策的驱动以及产业链的完善为新能源发电的发展起到了添砖加瓦的作用。

　　19世纪，随着工业革命的发展，伴随着发电机、汽轮机制造技术的完善，火力发电慢慢的出现，成为电能的主要来源。

　　火力发电也是我国最早的发电形式，1882年由英国商人立德尔在上海创办上海电气公司，建成中国第一家发电厂（火电厂），虽然装机容量仅12kW，标志着中国电力工业由此诞生。直到1956年，我国自己制造的第一套6000千瓦火电机组在安徽淮南电厂顺利投入运行。

　　火力发电是利用煤炭或天然气在燃烧时产生的热能，通过发电动力装置转换成电能的一种发电方式。其中我国的火力发电机组中，约85%是利用煤炭发电，其余则是利用天然气发电。

　　在整个火电机组中，锅炉是核心设备之一。其过程是将煤炭送入锅炉，并在高温下进行燃烧，燃烧产生的热能将锅炉水加热成蒸汽；蒸汽进入涡轮机后，通过非常快速地旋转的叶轮产生巨大的动能，驱动发电机运转（发电机的转子旋转时，与之相互作用的磁场会在导线中产生电流），将涡轮机传来的机械能转化为电能。其中发电过程中产生的蒸汽会通过冷凝器冷却成液态水，然后重新再回到锅炉中加热，形成循环，形成更多的蒸汽，为涡轮机提供更多的动能。

　　火力发电虽然是最早的发电形式，技术已非常成熟，但是基于其固有的性质，转换效率只能达到30%-40%之间。其余部分只能通过余热回收作为热能使用。

　　此外，在煤炭燃烧的过程中，会产生大量的CO₂、CO、SO₂等污染气体，对于环境会造成污染。

　　在21世纪初期以前，经济发展仍然是我国的主旋律，对于火电等高污染产业的限制力度不大。进入21世纪10年代，随着经济增速的放缓、新能源发电技术的成熟，对于火电等高污染行业的限制力度开始逐渐增强。

　　2007年初，国务院下发了《关于加快关停小火电机组若干意见的通知》；2015年12月，环境保护部、国家发展改革委员会、国家能源局联合发布《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》；2017年4月，国家发展改革委关于降低小火电机组上网电价促进小火电机组关停工作的通知。

　　2023年火电机组新增装机容量为5793万千瓦时，占总容量的4.35%，当年关停小火电机组约1000万千瓦。目前新增火电机组已经很少，小火电机组正在逐步关停。火电机组的增加仅仅是为了对新能源新增装机量不能够满足日渐增长的用电需求的辅助。

　　中国大陆最早修建的水电站是在昆明市的石龙坝水电站，于1910年8月开工，1912年5月发电，总装机容量489kW。

　　1957年，新安江水电站开工，这是中国第一座自己勘测、设计、施工和制造设备的大型水电站。

　　水力发电站利用河流、湖泊等位于高处具有势能的水流至低处，将其中所含的势能转换成水轮机的动能，再借水轮机为原动力，推动发电机产生电能。

　　水力发电原理简单，也是较早技术成熟的发电方式之一。但由于水电站的建设具有较高的地理环境要求（水源丰富、降水量大、有高低地势等），故其发展也存在一定的局限性。而且每年的降水量存在比较大的差异，导致水电的发电量也较为不稳定。

　　虽然我国水力发电的建设还未达到饱和标准，但是有些地方建设成本高或者降水量少等原因，导致虽然可选区域多，但真正可以在一定程度上完成发电量成本比高的已经越来越少。

　　由于水电在我们国家发展时间久，截至2024年6月底，中国的水电装机容量达到了4.27亿千瓦，但近年来增加速度明显放缓。2013年-2023年，水力发电量在10年内仅增长39.7%，年均增长仅3.4%，导致水力发电的占比从16.94%下降至13.6%。

　　随着可选地址的慢慢地减少，未来水力发电的装机容量增量会逐渐放缓，水力发电的占比也会逐渐减少。

　　1954年，贝尔实验室的科学家们发明了硅光伏电池，是世界上第一个能将太阳能高效转化为电能的装置。

　　1983年，我国第一个光伏发电厂是在甘肃省兰州市榆中县的园子岔乡建成，为10千瓦民用光伏电站。

　　由于早期技术的不成熟，光伏发电在中国的初次应用较水电和火电晚了近30年。但由于高昂的成本和较低的转化效率，一直未能得到大规模应用。2002年送电到乡的启动推动了我国光伏市场的起步发展，2009年我国开始实施金太阳工程，国家能源局开始实行特许权招标制度，自此我国的光伏发电市场进入加快速度进行发展通道，规模化发展开始起步。

　　早期的规模化发展以出口为主，招致了2013年欧美国家对我国光伏企业的反倾销调查，自此后2-3年光伏的发展受到了限制。在此期间，光伏厂商专心技术升级，同时在政策驱动下再一次带动了光伏产业的高速发展。

　　光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将太阳能直接转变为电能的一种技术。主要由太阳电池板（组件）、控制器和逆变器三大部分组成

　　截至2024年12月，中国的太阳能发电装机容量为8.4亿千瓦，是增长最快的发电方式。截至2023年，光伏发电量占比仅6.18%。随着未来光伏装机容量的不断快速地增长，光伏发电将慢慢的变成为主要发电方式。

　　我国第一个风力发电机组是1986年在山东荣成并网发电的马兰风电场。虽然风力发电的技术起源较早（1891年有第一台风力发电机），但在我国的正式应用远远晚于火力发电和水力发电。

　　风力发电是利用风力带动风车叶片旋转，将风的动能转换为机械能，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电，从而将机械能转换为电能。

　　截止2024年12月，我国风电装机量约5.1亿千瓦，新增装机量仅次于光伏发电。虽然风电的累计装机量比光伏装机量低39%，但是发电量比光伏发电量高出50%以上，主要是由于光伏发电的转换效率低于风力发电所致。

　　而我国第一座核电站秦山核电站，是中国自行设计、建造和运营管理的30万千瓦压水堆核电厂，该核电站于1985年3月开工建设，并于1991年12月15日成功并网发电。

　　核能发电是利用核反应堆中核裂变（目前核聚变尚不可控）所释放出的热能进行发电。核裂变是指重原子核（如铀-235或[钚-239）在特定条件下分裂成两个或多个较轻的原子核，同时释放大量能量和中子。这些中子又能够继续引发其他原子核的裂变，形成链式反应。经过控制链式反应，可以持续产生热量，这些热量被水吸收并转化为蒸汽，蒸汽驱动汽轮机转动，最终转化为电能。

　　核电站由于技术难度高，是目前为止应用最晚的发电技术。2006年《核电中长期发展规划（2005—2020年）》精确指出积极地推进核电建设，我国核电站建设进入加快速度进行发展。但是受制于地理条件（需要有大量水源，因为核电站的运行和冷却需要大量的水；不能在地震带）和民众对核电安全性的认知，导致核电的发展速度渐渐落后于风力发电和光伏发电。

　　截至2024年10月底，中国大陆地区已投运核电机组56台，装机容量为5808万千瓦。而在运和核准在建核电机组装机约1.13亿千瓦,规模升至世界第一。

　　核电作为新能源发电之一，装机量和发电量的增长都是高于整体水平的，但受制于地理条件和周边民众的认知，其增长幅度低于光伏发电和风力发电的速度。

　　综上，火电和水电在未来几年能保持小幅增长，但是装机量和发电量的比重会呈现下滑趋势。光伏、风电、核电的比重则会出现上升趋势。

　　发电厂产生的电能是极不稳定的，且发电场景和用电场景相距较远，故发电厂发出的电能是不能直接传导到终端用户的。这就需要一张庞大的电力网络将发电和用电桥接起来，电网应运而生。

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