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  火力发电一般来说包括燃煤发电和燃气发电，在我国燃气发电所占比例仅有3%左右，其实是以燃煤发电为主，所以本文的火力发电将主要以燃煤发电来展开介绍。那么作为化学燃料的煤炭是如何变成电能的，以下将从非专业角度做一下科普：

  一般燃煤电厂最重要的包含三大部分，分别是锅炉、汽轮机和发电机。下图为燃煤电厂运行原理图。

  图中左侧的部分为锅炉，中间的部分是汽轮机，右边的是发电机，锅炉和汽轮机之间通过管道系统连接，汽轮机和发电机之间通过联轴器进行连接。燃煤电厂的锅炉并不是我们一般想象的如家里炒菜做饭的锅的放大版，其实它主要是由很多根管道组成的，管道里面可以走水和汽，首先锅炉的外围会将运来的大块煤炭输入磨煤机进行粉碎研磨成煤粉，然后将煤粉通过风力输送到锅炉的炉膛进行燃烧，通过燃烧去加热锅炉中的水冷壁中的水，将其加热为水蒸气后传输到汽轮机中，同时将燃烧后的烟气经过处理通过烟囱排出；进入汽轮机的水蒸气是高温度高压力的，会推动汽轮机中安装有叶片的转子进行旋转，汽轮机的转子和发电机的转子又是相连的，所以会带动发电机转子跟着旋转，转子磁场和发电机定子导体作相对运动，即导体切割磁力线，从而将机械能转变为电能，发电机发出的电通过变压器升压后通过电网进行输送；另外从汽轮机排出的低温水蒸气经过凝汽器和冷却塔等系统的处理转变为冷水，再通过水泵系统返回锅炉当中再次循环。简单来说燃煤发电的总系统，进来的是煤炭，经过燃烧使系统里的水闭环循环，同时将化学能转为机械能再转变为电能，另外就是排出烟尘；这个运行原理其实和人体也是很类似的，经过咀嚼后吃进食物，经过消化，一部分转化为营养的东西供人体所需，另外的废物则排出体外，而血液就像燃煤发电系统里的水一样在人体内循环往复。

  在国内从事火力发电的企业主要是国有五大发电集团，并还有什么号称四小豪门的第二梯队集团以及其它一些小规模的火力发电企业，在这里我们其实是谈五大发电集团。

  五大发电集团一般是指：中国华能集团、国家电力投资集团、大唐集团、国家能源集团和华电集团。其实这五家集团本就是一家人，前身都是国家电力公司，是在2002年的国家电力系统改革才分离出来独立的，那时候名称分别叫华能、中电投（国家电力投资集团前身）、大唐、国电（国家能源集团前身）和华电，而当时五家按照装机容量排位分别是华能、国电、华电、大唐和中电投。

  华能集团具有先天优势，是五大里面的老大哥，装机容量当初不仅是国内第一也是亚洲第一，全球排名第二。分家之后的华能就没有进行大的资产重组，凭借规模巨大的资产闯荡江湖20年。近些年，华能在稳定火力发电主业的同时，也继续扩展清洁能源领域，截至2019年底，华能集团装机总量达1.82亿千瓦，其中清洁能源占比大约30%。

  国家电力投资集团是在2015年由中国电力投资集团和国家核电技术有限公司重组而成，在2002年刚分家的时候中电投在兄弟5个里面排行老幺，经过了多年的发展和兼并重组，如今的装机容量直追老大华能，截至2019年底，国电投资产规模达1.18万亿，跟华能一个量级，远超华电和大唐的资产规模。而且，在国电投1.51亿千瓦装机中，清洁能源占比50.5%；光伏发电装机1929万千瓦，连续三年居世界第一。

  大唐集团刚分家时就瞄准了煤化工的发展趋势，不遗余力的从单一火力发电向煤化工等多领域转型，但似乎这个转型十分艰难，直到今天也不能算是成功，不仅煤化工长期亏损，而且还连累了起家的发电业务。截至2021年底，大唐发电装机容量6880万千瓦，其中火电煤机占比69.73%，火电燃机占比6.72%；水电、风电和光伏发电占比分别为13.38%、7.39%和2.78%，低碳清洁能源占比为30.27%。

  国家能源集团是2017年由国电集团和神华集团重组而成的超级巨无霸，其前身的国电集团在分家之初能够说是比较平稳，不过眼看着中电投和国家核电牵手而突飞猛进，借着新一轮国家电力央企改革的东风，国电集团也迅速和神华集团走到了一起。国家能源集团的发电装机容量达2.26亿千瓦，不过火电高达1.67亿千瓦，占比高达73%，可以说其清洁能源的发展之路还任重道远。

  华电集团是五大里面较为低调的一个，分家之后的发展也是循规蹈矩，没什么突出的发展优势，但也没什么明显的劣势，更没有经历什么大的资产并购。截止2021年，华电集团总装机容量为1.53亿千瓦，和国电投几乎水平相当，能够说是一个低调的王者。

  五大发电集团不仅都是中央直属企业，也全部都是世界五百强企业，2021年排行榜中国家能源集团101名，华能集团248名，国家电投293名，华电集团352名，大唐集团435名。

  火力发电技术起源于欧美，中国在解放前的火力发电基本都是采用欧美进口设备，甚至管理主要都靠外国人来进行。建国后，中国逐渐建立了自己的火力发电工业体系，经过几十几年的技术引进消化和吸收，目前除了少数关键技术和零件仍需要进口以外，其它基本实现了国产化，可以说从技术角度，中国的火力发电和欧美先进国家是旗鼓相当的。

  从火电装机容量和比例来看，中国2021年的火电装机容量为5.77万亿千瓦，占全部发电容量8.1万亿千瓦的71%；美国2021年的火电装机容量为2.56万亿千瓦，占全部发电容量4.1亿千瓦的62%；欧盟2019年火力发电装机容量为1.43万亿千瓦，占全部发电量不足50%，而且火力发电下降的趋势还在进一步加剧。当然除了欧美以外特别是广大的亚非拉地区，火力发电仍然是发电的主流方式。就全世界内来看，中国的火力发电装机容量基本占到了全世界的一半，而且火电在全部发电占比也属于全球高位。

  火力发电作为各种发电方式里面多年的老大哥，可最近一些年为什么总是遭人嫌弃呢？原因不在于火电的技术不够先进，反而火电作为当今最为复杂先进的技术之一比很多其它发电方式都更为优越，但是火力发电不可避免的二氧化碳排放问题对环保主题副作用巨大，即使再多的环保技术的应用可还是改变不了这一状况的恶化。去年9月，中国对外宣布将不再新建境外煤电项目，可以说是给全球的火力发电的明天下了终极否定结论。

  在未来，火电是必然会被取代的，这也是促成碳达峰和碳中和的必经之路。但是这个路走起来一定是曲折而困难的，从资源效率和成本经济等很多方面，燃煤发电还具有很大优势，况且从目前占据绝对大头份额而消减为零，这也涉及到很多产业体系的巨大变化，并不能一蹴而就。