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主 要
内 容主
要
内
容
一,火力发电概述
二,火力发电技术的发展趋势
? 提高超临界火电机组效率
? 燃气－蒸汽联合循环发电技术
? 多联产发电技术
? 洁净煤燃烧发电技术
? 燃煤磁流体发电技术
? 空冷发电技术
? 火电厂计算机控制技术
三、新能源发电技术
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1.1 火力发电生产过程
火力发电厂概念,就能量转换的形式而言，火力发电机组的作用
是将燃料（煤、石油、天然气）的化学能经燃烧释放出热能，再进
一步将热能转变为电能。 火电厂外景
其发电方式有,汽轮机发电, 燃气轮机发电 及 内燃机发电 三种。
其中汽轮机发电所占比例最大，燃气轮机发电近年来有所发展，内
燃机发电比例最小。
火电厂 (汽轮机 )能量转换过程与三大主机作用如下,
锅 炉, 燃料化学能 → 蒸汽热能
汽轮 机, 蒸汽热能 → 机械能,外形图,结构图
发电机, 机械能 → 电能
火力发电厂 原理 和 生产过程示意图 和 火电厂分类 （按蒸汽参数）
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1.2 世界电力工业的发展
a) 电力工业回顾
b) 发电量、发电装机容量 及其 地区分
布
c) 用电量及其构成的变化
d) 世界电力发展 概况和预测
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90年代后，电力发展三个突出的动向
? 世界发电量的年增长率趋缓，而一些发
展中国家，特别是亚洲国家仍维持较高
的电力增长速度；
? 电力技术的发展向效率、环保的更高目
标迈进；
? 电业管理体制和经营方式发生变革，由
垄断经营逐步转向市场开放。
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1.3 我国电力工业概况
? 我国 能源形势
? 我国电力工业 起源与发展
? 我国电力工业与国外 差距
? 我国火电 （集控室图） 设备 生产历程
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二、火力发电技术发展趋势
2.1 提高超临界火电机组效率
2.1.1 提高初参数，采用超超临界
初参数的提高主要受金属材料在高温下性能是否稳定的限制，目
前，超临界机组初温可达 538℃ ～ 576℃ 。随着冶金技术的发展，耐
高温性能材料的不断出现，初温可提高到 600℃ ～ 700℃ 。
如日本东芝公司 1980年着手开发两台 0型两段再热的 700MW超超
临界汽轮机，并相继于 1989年和 1990年投产，运行稳定，达到提高
发电端热效率 5％的预期目标，即发电端效率为 41％,同时实现了在
140分钟内启动的设计要求，且可在带 10％额定负荷运行。
在此基础上，该公司正推进 1型（ 30,99MPa,593／ 593／
593℃ ）,2型 （ 34,52MPa,650／ 593／ 593℃ ） 机组的实用化研究。
据推算，超超临界机组的供电煤耗可降低到 279g／ kWh。
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超临界火电机组概况
? 世界 第一台 125MW超临界机组于 1959年 4月 在美国投运,
至今已有近 40年 的历史，目前超临界机组最大单机容量
为 1300MW，在美国、日本及俄国，超临界机组占火电容
量的 50%以上。目前，国际上已经投运了单机在 800MW
以上火电机组 的国家主要有 美国、日本、原苏联和德国
等。
? 我国 超临界机组现已 投运或正在安装 的有 6 000 MW
（有 300MW,500MW及 600MW机组共 14台 ），大都是
进口设备，最大单机容量为 900 MW。目前国内还不具备
整套设计和制造超临界机组的能力。 河南华能沁北电厂
2× 600MW工程作为国产超临界机组示范电站，主机招标
锅炉由 东方锅炉厂 中标，汽轮发电机组由 哈尔滨动力集
团 中标；发电机由 上汽发电集团 中标；该工程于 2004年 9
月投产。上海外高桥电厂 2× 900MW机组于 2004年 5月投
产,
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超临界机组发展
? 世界第一台, 1959年 （美国）, 125MW，
31MPa,621/566/566℃ 。
? 目前 单机容量最大 （美国） 1300MW,26.5MPa,
538/538℃,共有六台，第一台 1969投产。
? 目前 参数最高 的是（美国西屋公司制造） 325MW，
34.3MPa,649/566/566℃,二次再热,1959年投
产。
? 欧洲几大发电集团正合作 攻关 蒸汽温度为 700 ℃
的燃煤机组,2015达到 40MPa/700/720℃
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超临界、超超临界机组的特点
? 机组热效率高 (与同容量亚临界火电机组比较，
超临界机组可提高效率 2-2.5%，超超临界机组可
提高效率约 5%,供电煤耗可降低到 279g/Kw.h)，
可靠性好，环保指标先进 ；
? 可复合变压运行，调峰性能好 ；（ 1）在低负荷
时效率高；（ 2）具有良好的启动性能；（ 3）具
有良好的负荷适应性。
? 蒸汽压力高，蒸汽比容小,汽轮机叶片短，加之
级问压差大，影响内效率，因而超临界及超超临
界参数更 适于大容量机组 。
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超临界机组关键技术
a) 新钢种的研究开发
? 新钢种的开发与应用；
? 调峰运行问题；
? 材料的研究与国产化。
a) 超临界压力锅炉的关键技术
b) 超临界压力汽轮机的关键技术
c) 其它关键技术
? 汽水化学工况；
? 辅助设备；
? 自动控制技术；
? 运行技术。
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2.1.2 采用高性能汽轮机
汽轮机制造技术已很成熟, 但仍有进一步提高其效率的空间, 主
要有以下 三种途径,
(1)首先是进一步增加末级叶片的环形排汽面积, 从而达到减
小排汽损失的目的 。 末级叶片的环形排汽面积取决于叶片高度,
后者受制于材料的耐离心力强度 。 日本 700MW机组已成功采用钛
制 1,016M的长 叶片, 它比目前通常采用的 12Cr钢制的 0,842M
的叶片增加了离心力强度, 排汽面积增加了 40％, 由于降低了
排汽损失, 效率提高 1,6％ 。
(2)其次是采用减少二次流损失的叶栅 。 叶栅汽道中的二次流
会干扰工作的主汽流产生较大的能量损失, 要进一步研制新型
叶栅, 以减少二次流损失 。
(3)最后是减少汽轮机内部漏汽损失 。 汽轮机隔板与轴间、动
叶顶部与汽缸、动叶与隔板间均有一定间隙。这些部位均装有
汽封，以减少漏汽损失。要研制新型汽封件以减少漏汽损失。
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建设有大容量火电机组群的大电厂
? 世界上 2000 MW以上大型火电厂有 82座，其中
4000MW以上的 5座, 3001MW～ 4000MW的 24
座 2501～ 3000MW的 24座,2000～ 2500删的有
29座。世界最大的燃褐煤和燃烟煤的火电厂分
别是波兰的贝尔哈托夫电厂和南非的肯达尔电
厂，最大的燃气和燃油电厂分别是俄罗斯的苏
尔古特第二火电厂和日本鹿岛火电厂，其装机
容量分别为 4320 MW／ 4 116 MW,4800MW和
4400 MW
? 我国目前最大的火力发电厂 ——— 浙江北仑发
电厂终于全面建成；该厂 总装机容量达 360万千
瓦 。（共 6台 600MW机组）
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2.2 燃气 —蒸汽联合循环发电技术
（ Combined Cvcle，简称 CC或 GTCC）
? 联合循环,就是把在中低温区工作的蒸汽
轮机的 朗肯（ Rankine）循环 和在高温区工
作的燃气轮机的 布雷登（ Brayton）循环 的
叠置，组成一个总能系统循环，由于它有
很高的燃气初温（ 1200℃ ～ 1500℃ ）和蒸
汽作功后很低的终温（ 30～ 40℃ ），实现
了热能的梯级利用，使总的循环效率很高 。
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2.2.1 燃气 —蒸汽联合循环的主要优点
a) 热效率高,目前为 50%～ 55%,2000年以后渴望达到
60%～ 61%；
b) 低污染，环保性能好 ；
c) 运行灵活，可靠性高,可日启停、调峰性能好 ；
d) 单位容量投资较低, 简单燃气轮机每千瓦投资为 l00～
300美元／ kW，汽轮发电机组为 600～ 1000美元／ kW，
而联合循环发电机组为 280～ 530美元／ kW；
e) 标准的模块化设计,建设周期短,可分阶段建设，一年
内即可发出 60％～ 70％额定负荷；占地少，仅为 PC＋
FGD发电厂占地的 1／ 3；
f) 节水,为同容量常规电站用水量的 1／ 3；
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2.2.2 联合循环机组举例
? 电站 \项目 燃机型号 出力 MW 燃料 供电效率 % 投运日
期
日本辅助 Futtsu电站 14× STAG109E 2000 LNG 48.5 1985
土耳其 Ambarbi 1350 天然气 52.5 1991
韩国 Seoinchon电站 8× STAG107F 1910 天然气 54 1992
香港 Blaok Poink电站 8× PG9311FA 拟扩到 600 天然气 54（设计） 52.9（当地） 1996
英国 Didcot电站 4× V94.3 1350 天然气 55.5 1996
我国大陆以煤为主要发电一次能源，目前联合循
环机组容量仅占全国发电容量的 1,5％ 。
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2.3 多联产发电技术
2.3.1 热电联产
指的是火电机组在发电的同时，用抽汽或背压机
组的排汽进行供热，由于实现了热能的梯级利用，其
总的 能源利用率为 70％～ 80％ 。如果联合循环机组用
于热电联产，即高作功能力的燃气（ 1000℃ 以上 ）在
燃气轮机中做功，其排气在余热锅炉中产生中等作功
能力的蒸汽（ 500℃ 以上），驱动汽轮机继续做功，
其低作功能力的抽汽或排汽用于工业或生活用汽用热，
形成联合循环 热电联产（图）,其总的能源利用率可
达 80％～ 90％ （理论极限为 93％）。 热电联产比热电
分产可节约能源 30％左右 。我国有 50万台工业锅炉，
年耗煤 4亿吨，平均容量 2,28吨／时，如果其供热量
的一半由热电联产供给，则 年可节煤 1,2亿吨 。
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2.3.2 热、电、冷三联产
? 热电冷三联产,指锅炉产生的蒸汽在背压汽轮机或
抽汽汽轮机 发电,其排汽或抽汽，除满足各种 热
负荷 外，还可做吸收式制冷机的工作蒸汽，生产
6～ 8℃ 冷水 用于空调或工艺冷却,
? 热电冷三联产 的优点,
（ 1）蒸汽不在降压或经减温减压后供热，而是先发
电，然后用抽汽或排汽满足供热、制冷的需要，可 提高能源利用率；
（ 2）增大背压机负荷率，增加机组发电，减少冷凝
损失,降低煤耗 ；
（ 3）保证生产工艺，改善生活质量，减少从业人员，
提高劳动生产率；代替数量大、型式多的分散空调,改善环境 景观，避免“热岛”现象。
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2.3.3 热、电、煤气三联产
? 煤中挥发份和部分固定碳受热后气化，产生城市
煤气 供万人城镇民用,焦碳 送 CFBC锅炉中燃烧产
生蒸汽，用于热电联产 。
? 此外，在电厂中安装 蓄热器 回收排热或机组起
停过程中排汽，可对热负荷移峰填谷；可增加尖
峰发电力出力，提高能源利用率和机组稳定运行
水平。
? 还有一种 双背压凝汽式汽轮发电机,是通过凝
结水串联通过凝汽器的两个部分，形成两个不同
的背压。由于改善了蒸汽热负荷的不均匀性，使
其平均背压低于传统的单背压汽轮机的背压，可
提高循环热效率。
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2.3.4 燃气轮机高效热力循环
a)程式双流体热力循环（回注蒸汽的燃气轮机热力循环）
指余热锅炉产生的过热蒸汽，与压气机来的
高温高压空气一起进入燃烧室，燃料燃烧产生的
燃气和被加热到燃气初温的蒸汽，一起进入燃气
轮机中作功，形成 燃气、蒸汽在同一台燃机中膨
胀作功的双流体热力循环 。
该循环燃机功率增大，循环效率提高；对燃
气叶片冷却效果好，没有蒸汽轮机系统，使系统
简化；可降低 NOx排放。
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b) 湿空气透平（ HAT）循环（蒸发 -回热 式双流体循环）
? 指软化水经燃机排气加热后喷人压气机出口蒸发器
中被高温高压空气蒸发，空气与水蒸汽混合物在回
热器中被燃气排气加热后，供给燃烧室,产生的燃
气、蒸汽混合物进入燃气轮机作功 。
? 由于燃机排气余热的充分利用，可大大提高循环效
率；由于燃机工质流量增加，使机组功率也大大增
加；由于没有了蒸汽轮机，使系统大为简化，造价
仅为余热锅炉型联合循环的 50％。如果把整体煤气
化产生的煤气经净化后供燃烧室燃烧，就形成
IGHAT循环，也大大简化系统，节约投资。
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2.4 煤炭洁净燃烧发电技术
? 火力发电发展至今，其一次能源仍以煤为主 。如我国煤
炭在一次能源的生产和消费中占了大头，同时煤电在电
力装机总容量中占了 75％,
? 燃煤发电目前存在着两个突出的问题, 一是 燃煤技术有
待改善，煤的 利用率 要进一步提高； 二是 煤燃烧除放出
热量外，还会产生大量的烟尘、二氧化碳、二氧化硫、
氮氧化物等污染 环境 的排放物。我国烟尘排放量的 70％、
二氧化硫排放量的 90％都来自燃煤。
? 洁净煤技术 （ CCT-Clean Coal Techno1ogy），指的是在
利用煤炭发挥一次能源最大作用的同时，污染环境的气、
固、液态排放量最少；也可定义为减少污染、提高效率
的煤炭开采加工、运输、转化、燃烧、污染控制、综合
利用等技术的总称。它是以三 E为目标（经济 Economics，
环境 Enviroment，效率 Efficieney），是先进、清洁的“绿
色煤电”。
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煤炭利用引起污染的种类
生产环节,排放污染物及危害
开采,气态 (煤层瓦斯 CH4,CO2、氯氟烷烃等温室气体 )
固态 (矸石 )
液态 (煤泥水、矿井水）
运输,煤中灰份、石、杂质
燃烧, 气态 （尘埃,SO2, NOX, CO2、二恶英）
固态（灰渣）
液态（冲灰渣水）
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煤炭清洁、高效利用方法分类
A,燃烧前处理 （源处理）指在开采到用户使用前这一阶段
煤的处理方法 ；
B,燃烧中清洁利用 （过程处理）主要指流化床燃烧技术
（ FBC,Fluidized-bed Combustion）； 整体煤气化蒸汽燃
气联合循环 （ IGCC, Integrated
GasificationCombined Cycle）；整体煤气化燃料电池
（ IGFC,Integrated Gasification Fuel Cell）、磁流体发电
技术；炉内脱硫：炉内喷钙脱硫，喷钙加尾部增湿活化
脱硫；炉内脱硝：低 NOx燃烧器、低温燃烧、整体分级
燃烧、回气再循环、再燃烧技术等 ；
C,燃烧后清洁处理 （烟气净化） ；包括除尘、脱硫、脱硝、
废水处理及零排放，废水资源化和干除渣、灰渣分除及
综合利用。
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2.4.1 燃烧前的煤炭加工和转化技术
煤炭加工技术,是指在煤炭燃烧之前，以物理方法为主
对其进行加工的各类技术，主要包括洗选、型煤、
水煤浆技术。
煤炭转化技术,是指在燃烧之前对煤进行改质反应，包
括煤气化和液化两种。
a) 洗选处理,
b) 型煤加工,
c) 水煤浆,
d) 煤炭气化,
e) 煤炭液化,
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2.4.2 燃烧中净化技术
燃烧中净化技术,是指燃料在燃烧过程中提高效率减少
污染排放的技术，它是洁净煤技术的重要组成部分，
由 五项 技术组成。
a) 先进的燃烧器,
b) 循环流化床技术（ CFBC）,
c) 增压流化床联合循环技术（ PFBC－ CC）,
d) 整体煤气化联合循环技术（ IGCC）,
e) 直接燃用超净煤粉的燃气 — 蒸汽联合循环技术
（ CEN－ CC）
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(1) 流化床燃烧技术 FBC
定义及分类
? 把 8mm以下的煤粒和脱硫剂石灰石，加入燃烧室
床层上，在通过布置在炉底的布风板送出的高速
气流作用下,形成流态化翻滚的悬浮层,进行流
化燃烧，同时完成 脱硫,这种燃烧技术 叫流化床
燃烧技术 。
? 按燃烧室运行压力的不同，分为常压流化床 AFBC
（ Atmospheric Fluidized-bed Combustion）和 增压
流化床 PFBC（ Pressurized FBC）；按流化速度和
床料流化状态不同，二者又可分为鼓泡床 BFBC
（ Bubbling FBC）和循环流化床 CFBC
（ Cireulaiing FBC）。
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流化床燃烧方式的特点
? 清洁燃烧，低污染排放，环保性能好 ;
? 燃料适应性强，特别适合于中、低硫煤 ;
? 燃烧效率高 ;
? 负荷适应性好 ;
? 灰渣综合利用好 ;
? PFBC还有结构紧凑、锅炉尺寸小的特点,
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FBC技术的应用及发展情况
? 1921年弗里茨 ·温克勤（ Fritz Wink1er）建立了世界第一台
小型流化床燃烧试验台,60年代中期，第一台 FBC锅炉在
美国投入运行 ;
? BFBC的“世界之最” 为芬兰 Rauba1anii热电站的 295 MW
机组，日本竹原电厂 2号机（ 350 MW）燃油炉正改为 BFBC,
届时将成为世界最大 BFBC；
? CFBC的最大机组 为法国 stein公司为法国 Gardanne电站改造
煤粉炉而制造的一台 900 t／ h（配 250 MW机组）
CFBC,2000年实现 600MW的 CFBC；
? 我国自 60年代初开始研究与应用 FBC技术，目前国内 FBC
锅炉制造厂家有 22家 ;
? 410 t／ h CFBC装于 四川内江高坝电厂,已于 1996年投人生
产；国家电力公司在内江正建设一座 300 MW CFBC锅炉示
范电站 。
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（ 2）增压流化床 PFBC
a) 进一步提高高温烟气除尘装置的除尘效率，减少燃机叶片
磨损，如研制高效陶瓷过滤器；
b) 第二代 PFB以 2G-PFBC）的开发
c) 燃气轮机，自动控制装置及 PFBC关键设备的国产化；
d) 提高脱硫剂利用率，实现低 Ca／ S比下达到高脱硫效率的
目的；脱硫、脱硝、床温及 Ca／ S间的最佳配合；
e) 开发 增压循环流化床 PCFB的研究，它运行费用低，适于
高硫煤，可降低 Ca／ S；
f) PFBC大型化及 CFBC-CC联合循环的研究；
g) 湿式给料机和干渣排出装置的开发，保证最佳粒度匹配，
减少渗水量；保证在炉内压力下灰渣的连续稳定排除。
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(3)煤整体气化燃气蒸汽联合循环发电技术 IGCC
? 发电原理
煤经过气化和净化后，固体燃料已转化成清洁气体燃料，以
此驱动燃气轮机发电，再用排出的高温燃气进入锅炉，产生蒸
汽带动汽轮机发电，形成 燃气与蒸汽联合循环发电（图） 。
? IGCC的特点
（ 1）热效率高，其效率比煤粉炉高 10％以上，可达 40％～ 50％ ;
（ 2）污染排放少，环保性能优良；脱硫率 98％～ 99％,NOx及 CO2
排 放减少；
（ 3）燃料适应性强，同一电站设备可燃用多种燃料，对高硫煤有独
特的适应性 ;
（ 4）容量可大型化，单位造价不断降低 ;
（ 5）调峰性能好，起停机时间短 ;
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? IGCC发展概况
? 1984年 1月美国建成 世界最早 的商业验证电站一
Cool Water电站，该电厂发电出力为 120MW，耗资
2,62亿美元；
? 现在世界上已建、在建和拟建的 IGCC电站近约 30
座,其中美国拥有 15座，居世界之冠。最大的为
美国的 440MW机组，计划或可研中容量为德国
900MW和前苏联 1000MW机组。一些发展中国家，
如印度、中国也计划建立 IGCC示范电站 ；
? 我国从 1994年开始对 IGCC示范工程进行预可行性
研究，国家电力公司拟在山东烟台电厂建设一座
容量为 300～ 400MW的 IGCC示范电站,
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? IGCC的关键技术及发展方向
（ 1）先进的煤气化工艺 研究与开发大容量的、
能量转化效率高的煤气化炉；选择合适炉型，
提高冷煤气效率和热煤气效率；高温、压力
炉，增加气化反应速率，提高碳转化率,
（ 2）高温烟气净化系统,
① 高温除尘
②高温干式脱硫
（ 3）燃气轮机大型化、提高初温及其国产化,
IGCC发展方向的核心，是提高效率和降低造价,
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2.5 燃煤磁流体发电技术
? 磁流体发电原理 是：高温导电气体（等离子体）高速
切割磁力线产生感应电动势。燃煤磁流体发电是在煤
燃烧产生的高温烟气中添加电离种子钾，然后通过磁
流体发电机发出直流电，再逆变成交流电；排出的烟
气温度仍很高，进入下游余热锅炉，产生蒸汽推动汽
轮机发电。 (流程图 )
? 优点,联合循环发电热效率高，可达 55％ ；由于添加
的电离种子钾与硫反应生成钾的硫化物，回收种子时
起到了自动脱硫的作用；磁流体发电部分无旋转部件，
高温设备可通水冷却，机械强度易得到保证；磁流体
发电不象汽轮机发电那样需要冷凝排汽的冷却水，因
而可节约大量用水。
? 我国是 较早开发此技术的国家之一，该技术 1986年列
入国家高技术计划，目前已有 25MW试验基地。
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2.6 空冷发电技术
? 一般汽轮机的排汽进入凝汽器，由循环冷却水对
排汽进行冷却，使其凝结成水。这种冷却方式需
要大量循环水，一个 1000MW大型火电厂每天用水
量约 500万吨，耗水量约 10万吨，相当于一座中等
城市的日用水量。在缺水和少水地区，这一水冷
方式 难以实现 。
? 它有 直接空冷与间接空冷 两种：所谓直接空冷是
汽轮机排汽进入空冷散热器，用空气直接冷却排
汽；间接冷却是用空气来冷却循环凝结水，再用
冷却后的循环凝结水与排汽直接接触冷凝排汽。
? 我国 已能自行制造 200MW间接空冷机组，并于
1993年在内蒙古丰镇电厂投运 4台 。
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2.7 火电厂计算机控制技术
计算机技术在火电厂应用的研究始于上世纪六十年代初，七十
年代由于计算机技术高度发展才取得实际应用。计算机控制技术仍处
于不断发展之中，起初，计算机只是起巡回检测、越限报警、自动显
示、打印制表等作用。后来，计算机可用于直接数字控制，进而实现
局部最优控制,现在已能实现全系统的最优控制 。
2.7.1 计算机控制功能
a) 安全监视、数据处理,包括巡回检测、参数处理、越限报警、参数显示、制表
打印、性能计算等。
b) 正常调节,正常运行时，对锅炉、汽轮机、发电机等主辅设备进行直接或间接调节。
c) 管理计算,对生产过程可按数学模型进行计算，寻找最优工况，实现最优控制,
d) 事故处理,对生产过程进行监视和趋势预报，事故发生时进行分析和处理，并记录
下事故时的设备状态和参数，供分析事故用。
e) 机组启停,按编好的程序，实现机组自动启动或停机。
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2.7.2 计算机控制方式
a) 集中控制,是指一台发电机组或全厂各台机组的监视、控制及管理都集中于一台或
两台计算机上，这一方式简单。
b) 分散控制,把控制任务分散在下层各台微型计算机上，在上层设置小型或中型机进
行总的管理，形成分散控制系统（ DCS），这是一种很有前途的控制方式。
2.7.3:计算机控制有以下优点,
提高运行效率及运行稳定性；减少和避免重大事故，延
长设备寿命；减轻劳动强度，减少运行人员。
2.8 其它技术
火力发电技术的发展必须遵循 高经济性, 高环保性 的
原则。除上述几个方面的技术发展趋势外，人们还应在提
高 本体设备 （锅炉、汽轮机、发电机）及 辅助设备 （各种
泵、风机、煤粉制备、高加、低加、除氧器、凝汽器等）
运行可靠性 及 自动化水平 方面继续努力。
song 38
三、可再生能源和新能源发电技术
3.1 太阳能 发电技术
? 太阳能是无尽、无污染的巨大能源，是无私的
“能源之母”。太阳每秒钟照射到地球上的能源
约为 500万吨标煤,一年为 170万亿吨标煤，相当
于全世界人类能耗量的 3万多倍 ;
? 我国太阳能资源丰富，约 2／ 3地区年平均日照时
数大于 2 000小时，每年太阳能辐射总量约在
（ 3,3～ 8,4） × l03× 103kJ／ m2，适合于安装
太阳能光伏发电设备（图） ;
? 太阳能发电技术包括光伏发电技术（ PV）和太阳
热发电技术 （图）, 住宅太阳能发电图 2
song 39
3.2 风力发电技术 （图）
? 风能是太阳能另一种表现形式，是因地球各部分受热不均引起空气运
动而产生的能量，风能是清洁的可再生资源，它分布面广，适于建设
分散式电源，而数量多的风力发电机又是旅游资源。目前 风力机之最
为 美国 CE公司生产的“超级风力机”,单机功率 7,3MW，风车直径
11.2m。
? 风力发电经历了从独立系统到并网系统的发展过程，大规模风力田的
建设已成为发达国家风电发展的主要形式。目前，风力田建设 投资 已
降至 1000美元 /kW，低于核电投资且建设时间可少于一年，其成本与
煤电成本接近，因而具有很大的竞争潜力。
? 2000年世界风力发电总装机容量为 1780万千瓦,而 2001年则达到 2330
万千瓦，年增长率达 30％ 。在工业化国家发展尤为迅速，并且风电成
本也急剧下降。美国风力发电的成本 80年代初为 每千瓦时 35美分,到
2001年则降低为 每千瓦时 4美分 。世界上最大的风力田位于美国加利
福尼亚州，年发电约 221× 108kW.h。
? 在风力发电方面,德国处于世界第一。德国 2001年总装机容量达到
875万千瓦，占世界风力发电总装机容量的 1／ 3。美国为 420万千瓦，
居世界 第二位 。 西班牙 为 310万千瓦，占第三位。丹麦第四，为 250万
千瓦。预计到 2004年，德国的风力发电装机容量还可再增加 500万千
瓦，风电将可满足德国电力总需求的 10％ 。德国计划 30年后用风力发
电取代核电，风力发电在德国供电系统中的比重将占到 25%。
song 40
我国风力发电
? 我国独立风电装置有 10多万台,总容量 260MW左右,80%以
上在 内蒙古 。 80年代中后期以来，联网风电场建设迅速发展，
全国共建成 20多个联网风电场，容量 234MW。新疆达板城风
电二场是我国目前最大的联网风电场，我国自行研制的
7.5MW风力发电机组已经投入运行 。到 2005年,全国风力发
电总装机容量将达 150万千瓦 左右。
? 广东惠来石碑山风电场 计划建设 167台国产风机，每台风机
容量 600KW，合计容量 100MW，为全国目前装机容量最大
的风电场，总投资 7亿元。第一批风机共 25MW将于 2005年初
投运,2006年底全部机组投产。
? 风力发电不会带来气、水、渣等方面的环境污染问题,是我
国大力提倡发展的新型能源。为此，我国将在全国启动 20个
10万千瓦以上的大型风电场计划，并首选了广东惠来石碑山
风电场和江苏如皋东风电场作为示范项目提前启动。
song 41
3.3 燃料电池发电
? 美国 每年投资数亿元开发燃料电池，掌握了许多
最先进的技术。 日本 也大力开展燃料电池及发电
技术的研究，仅磷酸型燃料电池 (PAFC)发电装机
就已超过 30MW。 加拿大、韩国 以及欧洲许多国家
也在燃料电池的研究与应用上取得了很大进展。
? 90年代中期以来,我国 在 PEMFC燃料电池研究方面
取得了较大的进展。燃料电池技术列入了国家,
九五, 科技攻关项目和中国科学院, 九五, 应用
研究与发展重大项目，其研究目标直指国际水平 。
song 42
燃料电池及发电优点
① 效率高；
②污染物接近零排放，低噪音发电，是理想
的清洁能源 ；
③省水,占地少,重量轻，适合用作分散式电
源
燃料电池应用范围
①用于发电 ;
② 军事和宇航业，用于潜艇能源 ;
③ 其它移动式电源、不停电电源等,
song 43
3.4 地热能发电
? 地热发电的相关技术已经基本成熟，进入了商业
化应用阶段。美国拥有 世界上最大 的盖塞斯地热
发电站，装机容量达 2080MW。菲律宾的地热发
电装机容量也高达 1050MW，占该国电力装机总
容量的 15%。目前全世界地热发电站约有 300座,
总装机容量接近 10000MW，分布在 20多个国家，
其中 美国占 40%。
? 我国地热发电站总装机容量 30MW左右，其中 西
藏羊八井（ 1万 KW）、那曲、郎久三 个地热电站
规模较大。
song 44
3.5 海洋能发电
? 目前，世界各地已建成了许多潮汐电站，
其中规模最大的是法国的郎斯电站，装机
容量 240MW。规模较大的还有加拿大的 安
那波利斯电站,中国的 江厦电站和幸福洋
电站,原苏联的 基斯洛电站 等。
? 目前 我国共有八座潮汐电站 建成运行，容
量 5.4× 104kW.h,最大 的是 80年代建成的
浙江江厦电站，装机容量 3.2MW。
song 45
3.6 生物质能发电
? 生物质能发电包括垃圾焚烧发电、沼气发电、薪材发电和
水煤气发电 。
? 城市垃圾发电 是 30年代发展起来的新技术，最先利用垃圾
发电的是 德国和美国 。目前，美国垃圾焚烧发电约占总垃
圾处理量的 40%，已建立了几百座垃圾电站，其中底特律
市拥有世界上最大的日处理垃圾 4000t的垃圾发电厂。日本
城市垃圾焚烧发电技术发展更快，垃圾焚烧处理的比例已
接近 100%。
? 生物能发电在我国尚处于起步阶段，蔗渣 /稻壳燃烧发电、
稻壳气化发电和沼气发电等技术已得到应用，总装机约
800MW。 深圳垃圾发电厂（图） 已运行了七年，为垃圾发
电在我国的发展积累了一定的经验，这将为解决我国城市
垃圾处理问题带来新的希望和契机。
song 46
3.7 核能发电
3.7.1 世界核电发展现状与 优点
? 蓬勃发展的世界核电,自从 1954年苏联第一座 5 MW试
验性核电厂投入运行以来，核电在许多国家和地区已承担
基本负荷，目前世界上 30多个国家 己运行核电机组 441座，
总装机容量 3.6W亿 KW，核电已占世界总发电量的 20％ 。
? 从已运行的核电站装机容量来看 美国居首位,装机容量占
全世界的 四分之一,其次是法国、日本、德国和俄罗斯。
从发展速度来看法国、日本和韩国保持着较高的发展速度,目前法国核能发电量已占总发电量的 80%。
? 预计到 2030年，世界核电站总数将达到 1000座，核发电量
将占总发电量的三分之一,可以预期在相当长一段时期内
核电将成为电力工业的支柱。
song 47
3.7.2 我国核电发展现状和前景
? 我国自行设计建造的 第一座核电站 —— 秦山 30万千瓦 核电站（图）,自
1991年 12月 15日并网发电来，已安全运行十多年，累计发电 200多亿度。
? 从法国引进电功率为 2× 90万千瓦的 广东大亚湾核电站,于 1993年投入
运行，两座机组年发电量可达 100亿度。
? 向 巴基斯坦出口的恰希玛核电站,电功率为 30万千瓦, 2000年并网发电，
现正在稳定运行。我国也已成为核电站出口国。
? 广东岭澳地区再建两座 90万千瓦 级核电站 已于 2002－ 2003年分别投入运
行。
? 秦山二期 （图） 二座 60万千瓦 自行设计建造的商用核电站已于 2002－
2003年分别投入运行。
? 从加拿大引进的 秦山三期 二座电功率为 70万千瓦的重水堆核电机组也已
于 2002－ 2003年分别投入运行。
? 目前，正在建设的 江苏田湾两座电功率 100万千瓦的核电站,预计到
2005年可投入运行。因此到 2005年我国核电运行容量可达 870万千瓦 。
? 根据国家和地方省级核电规划，在 2010－ 2020年山东省海阳、广东省岭
澳,阳江,浙江省三门以及福建、江西和安徽等省均计划建造百万千瓦级核电站。国家计划到 2020年核电装机容量将达 3200万千瓦（ 20多座 ）；
将核电占全国总体发电量的比例从目前的大约 1%提高到 5%左右 。
song 48
我国目前 运行 和 在建 的核电站
电站 净功率 (MWe) 商运日期
大亚湾 1 944 1993.7
大亚湾 2 944 1994.1
田湾 1 1000 2004.12
田湾 2 1000 2005.12
岭澳 1 935 2002.7
岭澳 2 935 2003.3
秦山 1 279 1991.12
秦山 2 610 2002.6
秦山 3 610 2003.4
秦山 4 665 2003.2
秦山 5 665 2003.11
song 49
3.7.3 什么是核电站?
? 将原子核裂变释放的核能转换成热能，再转变为电能的系统和设施，
通常称为核电站。
(1) 核电站反应堆
? 压水型反应堆,—— 堆芯 —— 堆内构件 —— 压力容器 —— 控制棒驱
动机构
(2) 核电站动力回路
a) 一回路系统
b) 二回路系统
c) 其他辅助系统
(3) 核电站主要设备 (流程图 )
a) —— 核反应堆
b) —— 蒸汽发生器
c) —— 稳压器
d) —— 主冷却剂泵
e) —— 汽轮发电机机组
song 50
3.7.4 核电站厂房
? 核电站厂房主要由反应堆厂房（又称安全
壳厂房）、一回路辅助厂房、核燃料厂房、
汽轮发电机厂房、主控制室、输配电厂房、
循环水厂房及三废处理厂房等组成。
3.7.5 核电站的燃料循环特征
? 核燃料在核电站反应堆年的燃烧方式与有
机燃料的燃烧有着本质的差别。
song 51
世界上典型的商用核电站
① 沸水堆核电站
② 重水堆核电站
③ 高温气冷堆核电站
④ 快中子增殖堆核电站
核裂变电站的改进和发展
① 追求更好的安全性
② 不断改善核电的经济性
③ 要满足环境生态可持续发展
④ 要满足资源利用可持续发展的要求
⑤ 满足防核扩散的要求
song 52
2030年以前将开发几种新型核电的反应
堆和燃料循环技术
? 超临界水冷堆系统（ SCWR）
? 超高温气冷堆系统（ VHTR）
? 气冷快堆系统（ GFR）
? 液态钠冷却快堆系统（ SFR）
song 53
3.7.4 聚变核电站
? 热核反应的实现及巨大聚变能的释放，自然地促使人
们去研究如何使聚变能持续地释放，成为人类可控制
的能源。
? 随着受控热核裂变的基础理论和实验技术的飞速发展，
各国正在大力投资设计建造大型的裂变实验装置。据
不完全统计，目前大约有 21个国家 （包括中国）共建
造了 200余个核聚变实验装置,同时设计研究了各种
受控热核反应堆发电装置。按照国际热核实验反应堆。
地点将在西班牙、法国、加拿大或日本。热核反应堆
是利用氢的同位素氘和氚的原子核实现核聚变的核反
应堆。用受控核聚变的的能量来发电具有 能量释放大，
资源丰富、成本低，安全可靠等优点 。
song 54
谢谢大家 !
再见
song 55
人均年用电量
? 低于 100 kw· h的国家和地区有 30个；
? 在 101～ 1000 kw· h有 53个,中国 957 kw· h ；
? 在 1001～ 10000有 109个；
? 超过 10000kw·h的有 10个；
? 挪威（ 3830kw· · h／人）
? 冰岛（ 18934kw· h／人）
? 加拿大（ 17455 kw· h／人）
? 瑞典（ 16421kw·h／人）
? 芬兰（ 15515 kw· h／人）
? 科威特（ 15368kw· h／人）
? 卢森堡（ 15075kw· h／人）
? 美国（ 12981kw· h／人）
? 卡塔尔（ 11362 kw· h／人）
song 56
1999年一些国家的用电构成
? 国家 全国用电量 (亿 kW.h) 工业 交通运输 农业 家庭生活 商业及其他 (%)
? 美国 32593 36.1 0.1 -- 32.9 30.9
? 中国 11039 73.0 1.9 6.2 11.3 7.6
? 日本 9239 46.1 2.3 0.4 26.4 24.8
? 俄罗斯 8144 45.7 7.8 9.6 36.9
? 德国 4829 47.1 3.5 1.6 27.1 20.7
? 加拿大 4965 45.6 0.9 2.0 27.2 24.3
? 法国 3816 40.4 2.8 0.7 31.2 24.8
? 英国 3175 35.6 2.4 1.2 32.9 27.9
? 意大利 2537 50.8 3.2 1.7 23.1 21.2
? 韩国 2229 60.2 0.8 1.9 14.6 22.6
song 57
世界发电分类构成图
1
song 58
装机容量前十位的构成情况
序号 国 家 装机容量 (万 kW) 水电 火电 核电（ %）
1 美国 78350.2 12.5 74.6 12.9
2 中国 23654.2 23.5 75.6 0.9
3 日本 23373.7 19.0 62.7 18.3
4 俄罗斯 21085.7 20.7 69.2 10.1
5 加拿大 11361.2 58.0 27.6 14.4
6 德国 11544.3 7.7 72.5 19.8
7 法国 12074.0 20.8 23.5 55.7
8 印度 9680.3 21.8 75.9 2.3
9 英国 7046.0 5.8 76.6 17.6
10 巴西 6075.6 87.3 11.6 1.1
song 59
1999年世界发电量的大区分布
? 亚 洲 7.9%
? 非 洲 2.8%
? 拉丁美洲 5.0%
? 中 东 2.9%
? OECD国家 63.3%
? 非 OECD欧洲国家 1.1%
? 中 国 8.6%
? 前苏联 8.4%
? 世 界 100.0% 14764（亿 KW.h）
song 60
世界发电量大区分布图? 图
song 61
核电生产流程
song 62
电力工业回顾
?电力工业起源于 10世纪后期。
?1875年世界上 第一台火力发电机组建 于巴黎北火车站的直流发电机，
? 用于照明供电。
?1879年，美国旧金山实验电厂开始发电，这是世界上最早出售电力的电厂。
?1882年，美国纽约珍珠街电厂建成发电，装有 6台直流发电机，
? 总容量是 900马力（ 670 kw），以 110 V直流为电灯照明供电。
?1904年意大利试验 地热发电 成功。
?1912年德国建成世界 第一座潮汐电站 。
?1920年前苏联建成 第一座热电站 。
?1925年美国制成世界 第一台 100MW汽轮发电机组。
?1929年美国建成 第一座抽水蓄能电站, 7000kW。
?1957年美国安装 第一台超临界火力发电机组 （ 31MPa,621/566/566,125MW）。
?1970年法国制成世界 第一台燃气蒸汽联合循环发电机组 。
?1991年世界 最大水电站 --巴西 /巴拉圭的伊泰普水电站建成,12600MW。
?1998年 12月，世界 最大燃气联合循环电站 --香港龙鼓滩电站（ 8× 320MW）
一期工程（ 6× 320MW）建成投产。
song 63
用电量及其构成的变化
? 1999年度世界电力总消费量为 128264亿
kw·h，
? 工业发达国家为主体的经济合作与发展组
织（ OECD） 29个成员国的电力消费量占
到 65,2％,但其人口总数仅占全球人口的
19,3％ ；
? 而人口总数占世界人口 80,7％ 的非 OECD
国家（其中大部分是发展中国家），其电
力消费量仅占世界总消费量的 34,8％ ；
song 64
1999年世界发电量的大区分布
? 亚 洲 7.9%
? 非 洲 2.8%
? 拉丁美洲 5.0%
? 中 东 2.9%
? OECD国家 63.3%
? 非 OECD欧洲国家 1.1%
? 中 国 8.6%
? 前苏联 8.4%
? 世 界 100.0% 14764（亿 KW.h）
song 65
世界发电量与装机容量
? 经过约 100多年的发展，到 1997年全世界
发电装机总容量超过 32亿 kw，年发电量
达到 139487亿 kw·h；
? 1999年全世界发电 装机容量 超过 33.25亿
kw，年发电量达到 14764亿 kw·h。
song 66
1999年世界发电量的分类构成
水 电 17.5%
煤 电 38.1%
气 电 17.1%
油 电 8.5%
核 电 17.2%
其 他 1.6%
合 计 100.0% 14764（亿 KW.h）
song 67
装机容量前十位的构成情况
? 序号 国 家 装机容量 (万 kW) 水电 火电 核电（ %）
? 1 美国 78350.2 12.5 74.6 12.9
? 2 中国 23654.2 23.5 75.6 0.9
? 3 日本 23373.7 19.0 62.7 18.3
? 4 俄罗斯 21085.7 20.7 69.2 10.1
? 5 加拿大 11361.2 58.0 27.6 14.4
? 6 德国 11544.3 7.7 72.5 19.8
? 7 法国 12074.0 20.8 23.5 55.7
? 8 印度 9680.3 21.8 75.9 2.3
? 9 英国 7046.0 5.8 76.6 17.6
? 10 巴西 6075.6 87.3 11.6 1.1
song 68
世界电力发展概况和预测
? 装机容量
? 据 IAEA的统计报道,1999年底世界净装机容量大约 3225吉瓦，
其中经济合作与发展组织 (OECD)国家装机容量达 1915.6吉瓦。
到 2020年世界装机容量预计可达 4736～ 5924吉瓦 。 OECD到
2010年将达到 2263.3吉瓦，增长 18%。
? 发电量
到 2020年，全世界发电量将在 21797～ 28085太瓦时之间，几乎
是 1998年的 2倍。 OECD的发电量每年将增长 1.7%，从 1998年
底到 2010年的 12年间将增长 22%。
? 电能消费
? 人均电能消费 2020年达到 2.9～ 3.7兆瓦时,比 1998年的 2.3兆瓦
时有显著的增长。北美仍是远远超过其他地区的最高消费区 。
song 69
核能有其无法取代的 优点
? 核能是地球上储量最丰富的能源，又是高度
浓集的能源；
? 核电是清洁的能源，有利于保护环境；
? 核电的经济性优于火电；
? 以核燃料代替煤和石油，有利于资源的合理
利用。
song 70
我国能源形势
? 人均能源不足；
? 一次能源分布不均；
? 我国是世界上少数几个以煤为主要一次
能源的国家，是世界最大煤炭生产国与
消费国；
? 发电用能源占一次能源比重低；
? 能源利用效率低 ；
song 71
我国电力工业起源与发展
? 1882年 7月 26日下午 7时，上海外滩至虹口的 6.4公里电
线上也亮起了 15盏电灯，标志着中国电力工业从这里
起步。（从美国引进 16马力蒸汽机发电）
? 中国电力工业始于 1882 年，至 2000年已有 118 年的历
史。 1949 年新中国成立以前的 67 年中，中国电力工业
发展极其缓慢，到 1949年底，全国发电装机容量仅有
185 万 kW,年 发电量 43 亿 kW.h(人均年用电量仅
为 7.94 kW.h),分别居世界 第 21 位 和 第 25 位 。新中
国成立后，电力工业得到了迅速发展，至 20003年底发
电装机容量达 3.845亿 kW，仅次于美国的 8.5亿 kW；年
发电量达 19107 亿 kW.h，分别比 1949 年增长了 207.8
倍和 444.3 倍,均居世界第 2 位。
song 72
我国电力工业与国外差距
? 电气化程度很低 2001年我国人均装机 0,265 kW，美国为 2,88 kW,
发达国家平均为 1,8 kW,世界平均为 0,55 kW;人均发电量只有 927
kWh，为世界平均值的 1／ 3，居世界 80位之后，大约是加拿大的 1/20，
美国的 1/14，法国的 1/8，还有 6000万人左右没有用上电；电能在终端
能源消耗中的比例低，发电用煤炭消耗占煤类产量的比例远低于发达
国家；
? 单机容量小，供电煤耗高 我国 200Mw以下机组占火电装机的 58％，
2002年为 392 g/(kW.h),约比世界先进水平相差 60～ 70g/(kW.h)。而且煤
耗下降的速度也很慢，原计划每 10年下降 50 g/(kW.h)，但 7年只下降了
15 g/(kW.h)，未能完成原计划目标。火电装机占发电装机总容量的 75
％左右 (发电量占 80％以上 )；而水电比重偏小，装机只占 24,8％，水
电发电量多年来只占 17％～ 18％；核电比重则更小，装机和发电量都
不到 2％。
? 电网薄弱，供电可靠性差 ；
? 实现可持续发展环境问题压力大
song 73
我国火电设备生产历程
? 1955年 ----6MW,3.4MPa,435℃ （上汽） --中压机组
? 1957年 ----12MW,3.4MPa,435℃ --中压机组
? 1959年 ----25（ 50） MW,3.4MPa,435℃ --中压机组
? 1962年 ----50（ 100） MW,8.8MPa,535/535℃ --高压机组
? 1969年 ----125（ 200） MW,13.2MPa,535/535℃ --超高压机组
? 1971年 ----300MW,16.2MPa,535/535℃ --亚临界机组
? 1985年 ----300(600)MW,16.7MPa,538/538℃ --亚临界机组
? 2002年 ----600MW,24.2MPa,538/566℃ --超临界机组
? 现正研制 1000MW级的 超临界机组
song 74
美国 800MW以上部分超临界机组概况表
song 75
国内部分投产及在建超临界机组情况表
2004.5
2004.10
song 76
秦山核电站图 1
song 77
秦山核电站图 2
song 78
广东阳江核电站图
song 79
垃圾电站
song 80
燃气轮机电厂
song 81
燃气 -蒸汽联合循环系统 2
song 82
热电联合循环
song 83
热电冷联产系统图
song 84
布雷登（ Brayton）循环
大
气
song 85
核能发电原理图
song 86
核能发电流程
song 87
火电厂外景图
song 88
蒸汽轮机发电流程
song 89
汽机外形
song 90
汽轮机安装图 1
song 91
汽轮机安装图 2
song 92
汽轮机安装 01
song 93
发电机主要部件
song 94
电厂集控室
song 95
风力发电
song 96
加压流化床燃烧复合发电系统流程
song 97
IGCC电站
song 98
太阳能电站
song 99
火力发电生产过程
循环冷却水
song 100
火力发电厂生产原理示意图
-------朗肯循环 装置图
song 101
太阳能发电系统
song 102
太阳能发电系统 1
song 103
住宅太阳能发电系统
(1)光电 (太阳能电池 )
模块, 光电模块将
太阳能转换成电能 。
(2)变换器 (电力调节
器 ):变换器将光电
模块产生的直流电
转换成交流电并自
动控制整个系统 。
(3)室内配电盘,配电
盘向家用电器输送
适当的电负载 。
(4)电度表：
song 104
生物质气化发电工艺流程
song 105
磁流体发电示意图
磁流体发电
热电偶温差发电
热电子发电
song 106
煤气化复合发电系统流程
cqsong
song 2
主 要
内 容主
要
内
容
一,火力发电概述
二,火力发电技术的发展趋势
? 提高超临界火电机组效率
? 燃气－蒸汽联合循环发电技术
? 多联产发电技术
? 洁净煤燃烧发电技术
? 燃煤磁流体发电技术
? 空冷发电技术
? 火电厂计算机控制技术
三、新能源发电技术
song 3
1.1 火力发电生产过程
火力发电厂概念,就能量转换的形式而言，火力发电机组的作用
是将燃料（煤、石油、天然气）的化学能经燃烧释放出热能，再进
一步将热能转变为电能。 火电厂外景
其发电方式有,汽轮机发电, 燃气轮机发电 及 内燃机发电 三种。
其中汽轮机发电所占比例最大，燃气轮机发电近年来有所发展，内
燃机发电比例最小。
火电厂 (汽轮机 )能量转换过程与三大主机作用如下,
锅 炉, 燃料化学能 → 蒸汽热能
汽轮 机, 蒸汽热能 → 机械能,外形图,结构图
发电机, 机械能 → 电能
火力发电厂 原理 和 生产过程示意图 和 火电厂分类 （按蒸汽参数）
song 4
1.2 世界电力工业的发展
a) 电力工业回顾
b) 发电量、发电装机容量 及其 地区分
布
c) 用电量及其构成的变化
d) 世界电力发展 概况和预测
song 5
90年代后，电力发展三个突出的动向
? 世界发电量的年增长率趋缓，而一些发
展中国家，特别是亚洲国家仍维持较高
的电力增长速度；
? 电力技术的发展向效率、环保的更高目
标迈进；
? 电业管理体制和经营方式发生变革，由
垄断经营逐步转向市场开放。
song 6
1.3 我国电力工业概况
? 我国 能源形势
? 我国电力工业 起源与发展
? 我国电力工业与国外 差距
? 我国火电 （集控室图） 设备 生产历程
song 7
二、火力发电技术发展趋势
2.1 提高超临界火电机组效率
2.1.1 提高初参数，采用超超临界
初参数的提高主要受金属材料在高温下性能是否稳定的限制，目
前，超临界机组初温可达 538℃ ～ 576℃ 。随着冶金技术的发展，耐
高温性能材料的不断出现，初温可提高到 600℃ ～ 700℃ 。
如日本东芝公司 1980年着手开发两台 0型两段再热的 700MW超超
临界汽轮机，并相继于 1989年和 1990年投产，运行稳定，达到提高
发电端热效率 5％的预期目标，即发电端效率为 41％,同时实现了在
140分钟内启动的设计要求，且可在带 10％额定负荷运行。
在此基础上，该公司正推进 1型（ 30,99MPa,593／ 593／
593℃ ）,2型 （ 34,52MPa,650／ 593／ 593℃ ） 机组的实用化研究。
据推算，超超临界机组的供电煤耗可降低到 279g／ kWh。
song 8
超临界火电机组概况
? 世界 第一台 125MW超临界机组于 1959年 4月 在美国投运,
至今已有近 40年 的历史，目前超临界机组最大单机容量
为 1300MW，在美国、日本及俄国，超临界机组占火电容
量的 50%以上。目前，国际上已经投运了单机在 800MW
以上火电机组 的国家主要有 美国、日本、原苏联和德国
等。
? 我国 超临界机组现已 投运或正在安装 的有 6 000 MW
（有 300MW,500MW及 600MW机组共 14台 ），大都是
进口设备，最大单机容量为 900 MW。目前国内还不具备
整套设计和制造超临界机组的能力。 河南华能沁北电厂
2× 600MW工程作为国产超临界机组示范电站，主机招标
锅炉由 东方锅炉厂 中标，汽轮发电机组由 哈尔滨动力集
团 中标；发电机由 上汽发电集团 中标；该工程于 2004年 9
月投产。上海外高桥电厂 2× 900MW机组于 2004年 5月投
产,
song 9
超临界机组发展
? 世界第一台, 1959年 （美国）, 125MW，
31MPa,621/566/566℃ 。
? 目前 单机容量最大 （美国） 1300MW,26.5MPa,
538/538℃,共有六台，第一台 1969投产。
? 目前 参数最高 的是（美国西屋公司制造） 325MW，
34.3MPa,649/566/566℃,二次再热,1959年投
产。
? 欧洲几大发电集团正合作 攻关 蒸汽温度为 700 ℃
的燃煤机组,2015达到 40MPa/700/720℃
song 10
超临界、超超临界机组的特点
? 机组热效率高 (与同容量亚临界火电机组比较，
超临界机组可提高效率 2-2.5%，超超临界机组可
提高效率约 5%,供电煤耗可降低到 279g/Kw.h)，
可靠性好，环保指标先进 ；
? 可复合变压运行，调峰性能好 ；（ 1）在低负荷
时效率高；（ 2）具有良好的启动性能；（ 3）具
有良好的负荷适应性。
? 蒸汽压力高，蒸汽比容小,汽轮机叶片短，加之
级问压差大，影响内效率，因而超临界及超超临
界参数更 适于大容量机组 。
song 11
超临界机组关键技术
a) 新钢种的研究开发
? 新钢种的开发与应用；
? 调峰运行问题；
? 材料的研究与国产化。
a) 超临界压力锅炉的关键技术
b) 超临界压力汽轮机的关键技术
c) 其它关键技术
? 汽水化学工况；
? 辅助设备；
? 自动控制技术；
? 运行技术。
song 12
2.1.2 采用高性能汽轮机
汽轮机制造技术已很成熟, 但仍有进一步提高其效率的空间, 主
要有以下 三种途径,
(1)首先是进一步增加末级叶片的环形排汽面积, 从而达到减
小排汽损失的目的 。 末级叶片的环形排汽面积取决于叶片高度,
后者受制于材料的耐离心力强度 。 日本 700MW机组已成功采用钛
制 1,016M的长 叶片, 它比目前通常采用的 12Cr钢制的 0,842M
的叶片增加了离心力强度, 排汽面积增加了 40％, 由于降低了
排汽损失, 效率提高 1,6％ 。
(2)其次是采用减少二次流损失的叶栅 。 叶栅汽道中的二次流
会干扰工作的主汽流产生较大的能量损失, 要进一步研制新型
叶栅, 以减少二次流损失 。
(3)最后是减少汽轮机内部漏汽损失 。 汽轮机隔板与轴间、动
叶顶部与汽缸、动叶与隔板间均有一定间隙。这些部位均装有
汽封，以减少漏汽损失。要研制新型汽封件以减少漏汽损失。
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建设有大容量火电机组群的大电厂
? 世界上 2000 MW以上大型火电厂有 82座，其中
4000MW以上的 5座, 3001MW～ 4000MW的 24
座 2501～ 3000MW的 24座,2000～ 2500删的有
29座。世界最大的燃褐煤和燃烟煤的火电厂分
别是波兰的贝尔哈托夫电厂和南非的肯达尔电
厂，最大的燃气和燃油电厂分别是俄罗斯的苏
尔古特第二火电厂和日本鹿岛火电厂，其装机
容量分别为 4320 MW／ 4 116 MW,4800MW和
4400 MW
? 我国目前最大的火力发电厂 ——— 浙江北仑发
电厂终于全面建成；该厂 总装机容量达 360万千
瓦 。（共 6台 600MW机组）
song 14
2.2 燃气 —蒸汽联合循环发电技术
（ Combined Cvcle，简称 CC或 GTCC）
? 联合循环,就是把在中低温区工作的蒸汽
轮机的 朗肯（ Rankine）循环 和在高温区工
作的燃气轮机的 布雷登（ Brayton）循环 的
叠置，组成一个总能系统循环，由于它有
很高的燃气初温（ 1200℃ ～ 1500℃ ）和蒸
汽作功后很低的终温（ 30～ 40℃ ），实现
了热能的梯级利用，使总的循环效率很高 。
song 15
2.2.1 燃气 —蒸汽联合循环的主要优点
a) 热效率高,目前为 50%～ 55%,2000年以后渴望达到
60%～ 61%；
b) 低污染，环保性能好 ；
c) 运行灵活，可靠性高,可日启停、调峰性能好 ；
d) 单位容量投资较低, 简单燃气轮机每千瓦投资为 l00～
300美元／ kW，汽轮发电机组为 600～ 1000美元／ kW，
而联合循环发电机组为 280～ 530美元／ kW；
e) 标准的模块化设计,建设周期短,可分阶段建设，一年
内即可发出 60％～ 70％额定负荷；占地少，仅为 PC＋
FGD发电厂占地的 1／ 3；
f) 节水,为同容量常规电站用水量的 1／ 3；
song 16
2.2.2 联合循环机组举例
? 电站 \项目 燃机型号 出力 MW 燃料 供电效率 % 投运日
期
日本辅助 Futtsu电站 14× STAG109E 2000 LNG 48.5 1985
土耳其 Ambarbi 1350 天然气 52.5 1991
韩国 Seoinchon电站 8× STAG107F 1910 天然气 54 1992
香港 Blaok Poink电站 8× PG9311FA 拟扩到 600 天然气 54（设计） 52.9（当地） 1996
英国 Didcot电站 4× V94.3 1350 天然气 55.5 1996
我国大陆以煤为主要发电一次能源，目前联合循
环机组容量仅占全国发电容量的 1,5％ 。
song 17
2.3 多联产发电技术
2.3.1 热电联产
指的是火电机组在发电的同时，用抽汽或背压机
组的排汽进行供热，由于实现了热能的梯级利用，其
总的 能源利用率为 70％～ 80％ 。如果联合循环机组用
于热电联产，即高作功能力的燃气（ 1000℃ 以上 ）在
燃气轮机中做功，其排气在余热锅炉中产生中等作功
能力的蒸汽（ 500℃ 以上），驱动汽轮机继续做功，
其低作功能力的抽汽或排汽用于工业或生活用汽用热，
形成联合循环 热电联产（图）,其总的能源利用率可
达 80％～ 90％ （理论极限为 93％）。 热电联产比热电
分产可节约能源 30％左右 。我国有 50万台工业锅炉，
年耗煤 4亿吨，平均容量 2,28吨／时，如果其供热量
的一半由热电联产供给，则 年可节煤 1,2亿吨 。
song 18
2.3.2 热、电、冷三联产
? 热电冷三联产,指锅炉产生的蒸汽在背压汽轮机或
抽汽汽轮机 发电,其排汽或抽汽，除满足各种 热
负荷 外，还可做吸收式制冷机的工作蒸汽，生产
6～ 8℃ 冷水 用于空调或工艺冷却,
? 热电冷三联产 的优点,
（ 1）蒸汽不在降压或经减温减压后供热，而是先发
电，然后用抽汽或排汽满足供热、制冷的需要，可 提高能源利用率；
（ 2）增大背压机负荷率，增加机组发电，减少冷凝
损失,降低煤耗 ；
（ 3）保证生产工艺，改善生活质量，减少从业人员，
提高劳动生产率；代替数量大、型式多的分散空调,改善环境 景观，避免“热岛”现象。
song 19
2.3.3 热、电、煤气三联产
? 煤中挥发份和部分固定碳受热后气化，产生城市
煤气 供万人城镇民用,焦碳 送 CFBC锅炉中燃烧产
生蒸汽，用于热电联产 。
? 此外，在电厂中安装 蓄热器 回收排热或机组起
停过程中排汽，可对热负荷移峰填谷；可增加尖
峰发电力出力，提高能源利用率和机组稳定运行
水平。
? 还有一种 双背压凝汽式汽轮发电机,是通过凝
结水串联通过凝汽器的两个部分，形成两个不同
的背压。由于改善了蒸汽热负荷的不均匀性，使
其平均背压低于传统的单背压汽轮机的背压，可
提高循环热效率。
song 20
2.3.4 燃气轮机高效热力循环
a)程式双流体热力循环（回注蒸汽的燃气轮机热力循环）
指余热锅炉产生的过热蒸汽，与压气机来的
高温高压空气一起进入燃烧室，燃料燃烧产生的
燃气和被加热到燃气初温的蒸汽，一起进入燃气
轮机中作功，形成 燃气、蒸汽在同一台燃机中膨
胀作功的双流体热力循环 。
该循环燃机功率增大，循环效率提高；对燃
气叶片冷却效果好，没有蒸汽轮机系统，使系统
简化；可降低 NOx排放。
song 21
b) 湿空气透平（ HAT）循环（蒸发 -回热 式双流体循环）
? 指软化水经燃机排气加热后喷人压气机出口蒸发器
中被高温高压空气蒸发，空气与水蒸汽混合物在回
热器中被燃气排气加热后，供给燃烧室,产生的燃
气、蒸汽混合物进入燃气轮机作功 。
? 由于燃机排气余热的充分利用，可大大提高循环效
率；由于燃机工质流量增加，使机组功率也大大增
加；由于没有了蒸汽轮机，使系统大为简化，造价
仅为余热锅炉型联合循环的 50％。如果把整体煤气
化产生的煤气经净化后供燃烧室燃烧，就形成
IGHAT循环，也大大简化系统，节约投资。
song 22
2.4 煤炭洁净燃烧发电技术
? 火力发电发展至今，其一次能源仍以煤为主 。如我国煤
炭在一次能源的生产和消费中占了大头，同时煤电在电
力装机总容量中占了 75％,
? 燃煤发电目前存在着两个突出的问题, 一是 燃煤技术有
待改善，煤的 利用率 要进一步提高； 二是 煤燃烧除放出
热量外，还会产生大量的烟尘、二氧化碳、二氧化硫、
氮氧化物等污染 环境 的排放物。我国烟尘排放量的 70％、
二氧化硫排放量的 90％都来自燃煤。
? 洁净煤技术 （ CCT-Clean Coal Techno1ogy），指的是在
利用煤炭发挥一次能源最大作用的同时，污染环境的气、
固、液态排放量最少；也可定义为减少污染、提高效率
的煤炭开采加工、运输、转化、燃烧、污染控制、综合
利用等技术的总称。它是以三 E为目标（经济 Economics，
环境 Enviroment，效率 Efficieney），是先进、清洁的“绿
色煤电”。
song 23
煤炭利用引起污染的种类
生产环节,排放污染物及危害
开采,气态 (煤层瓦斯 CH4,CO2、氯氟烷烃等温室气体 )
固态 (矸石 )
液态 (煤泥水、矿井水）
运输,煤中灰份、石、杂质
燃烧, 气态 （尘埃,SO2, NOX, CO2、二恶英）
固态（灰渣）
液态（冲灰渣水）
song 24
煤炭清洁、高效利用方法分类
A,燃烧前处理 （源处理）指在开采到用户使用前这一阶段
煤的处理方法 ；
B,燃烧中清洁利用 （过程处理）主要指流化床燃烧技术
（ FBC,Fluidized-bed Combustion）； 整体煤气化蒸汽燃
气联合循环 （ IGCC, Integrated
GasificationCombined Cycle）；整体煤气化燃料电池
（ IGFC,Integrated Gasification Fuel Cell）、磁流体发电
技术；炉内脱硫：炉内喷钙脱硫，喷钙加尾部增湿活化
脱硫；炉内脱硝：低 NOx燃烧器、低温燃烧、整体分级
燃烧、回气再循环、再燃烧技术等 ；
C,燃烧后清洁处理 （烟气净化） ；包括除尘、脱硫、脱硝、
废水处理及零排放，废水资源化和干除渣、灰渣分除及
综合利用。
song 25
2.4.1 燃烧前的煤炭加工和转化技术
煤炭加工技术,是指在煤炭燃烧之前，以物理方法为主
对其进行加工的各类技术，主要包括洗选、型煤、
水煤浆技术。
煤炭转化技术,是指在燃烧之前对煤进行改质反应，包
括煤气化和液化两种。
a) 洗选处理,
b) 型煤加工,
c) 水煤浆,
d) 煤炭气化,
e) 煤炭液化,
song 26
2.4.2 燃烧中净化技术
燃烧中净化技术,是指燃料在燃烧过程中提高效率减少
污染排放的技术，它是洁净煤技术的重要组成部分，
由 五项 技术组成。
a) 先进的燃烧器,
b) 循环流化床技术（ CFBC）,
c) 增压流化床联合循环技术（ PFBC－ CC）,
d) 整体煤气化联合循环技术（ IGCC）,
e) 直接燃用超净煤粉的燃气 — 蒸汽联合循环技术
（ CEN－ CC）
song 27
(1) 流化床燃烧技术 FBC
定义及分类
? 把 8mm以下的煤粒和脱硫剂石灰石，加入燃烧室
床层上，在通过布置在炉底的布风板送出的高速
气流作用下,形成流态化翻滚的悬浮层,进行流
化燃烧，同时完成 脱硫,这种燃烧技术 叫流化床
燃烧技术 。
? 按燃烧室运行压力的不同，分为常压流化床 AFBC
（ Atmospheric Fluidized-bed Combustion）和 增压
流化床 PFBC（ Pressurized FBC）；按流化速度和
床料流化状态不同，二者又可分为鼓泡床 BFBC
（ Bubbling FBC）和循环流化床 CFBC
（ Cireulaiing FBC）。
song 28
流化床燃烧方式的特点
? 清洁燃烧，低污染排放，环保性能好 ;
? 燃料适应性强，特别适合于中、低硫煤 ;
? 燃烧效率高 ;
? 负荷适应性好 ;
? 灰渣综合利用好 ;
? PFBC还有结构紧凑、锅炉尺寸小的特点,
song 29
FBC技术的应用及发展情况
? 1921年弗里茨 ·温克勤（ Fritz Wink1er）建立了世界第一台
小型流化床燃烧试验台,60年代中期，第一台 FBC锅炉在
美国投入运行 ;
? BFBC的“世界之最” 为芬兰 Rauba1anii热电站的 295 MW
机组，日本竹原电厂 2号机（ 350 MW）燃油炉正改为 BFBC,
届时将成为世界最大 BFBC；
? CFBC的最大机组 为法国 stein公司为法国 Gardanne电站改造
煤粉炉而制造的一台 900 t／ h（配 250 MW机组）
CFBC,2000年实现 600MW的 CFBC；
? 我国自 60年代初开始研究与应用 FBC技术，目前国内 FBC
锅炉制造厂家有 22家 ;
? 410 t／ h CFBC装于 四川内江高坝电厂,已于 1996年投人生
产；国家电力公司在内江正建设一座 300 MW CFBC锅炉示
范电站 。
song 30
（ 2）增压流化床 PFBC
a) 进一步提高高温烟气除尘装置的除尘效率，减少燃机叶片
磨损，如研制高效陶瓷过滤器；
b) 第二代 PFB以 2G-PFBC）的开发
c) 燃气轮机，自动控制装置及 PFBC关键设备的国产化；
d) 提高脱硫剂利用率，实现低 Ca／ S比下达到高脱硫效率的
目的；脱硫、脱硝、床温及 Ca／ S间的最佳配合；
e) 开发 增压循环流化床 PCFB的研究，它运行费用低，适于
高硫煤，可降低 Ca／ S；
f) PFBC大型化及 CFBC-CC联合循环的研究；
g) 湿式给料机和干渣排出装置的开发，保证最佳粒度匹配，
减少渗水量；保证在炉内压力下灰渣的连续稳定排除。
song 31
(3)煤整体气化燃气蒸汽联合循环发电技术 IGCC
? 发电原理
煤经过气化和净化后，固体燃料已转化成清洁气体燃料，以
此驱动燃气轮机发电，再用排出的高温燃气进入锅炉，产生蒸
汽带动汽轮机发电，形成 燃气与蒸汽联合循环发电（图） 。
? IGCC的特点
（ 1）热效率高，其效率比煤粉炉高 10％以上，可达 40％～ 50％ ;
（ 2）污染排放少，环保性能优良；脱硫率 98％～ 99％,NOx及 CO2
排 放减少；
（ 3）燃料适应性强，同一电站设备可燃用多种燃料，对高硫煤有独
特的适应性 ;
（ 4）容量可大型化，单位造价不断降低 ;
（ 5）调峰性能好，起停机时间短 ;
song 32
? IGCC发展概况
? 1984年 1月美国建成 世界最早 的商业验证电站一
Cool Water电站，该电厂发电出力为 120MW，耗资
2,62亿美元；
? 现在世界上已建、在建和拟建的 IGCC电站近约 30
座,其中美国拥有 15座，居世界之冠。最大的为
美国的 440MW机组，计划或可研中容量为德国
900MW和前苏联 1000MW机组。一些发展中国家，
如印度、中国也计划建立 IGCC示范电站 ；
? 我国从 1994年开始对 IGCC示范工程进行预可行性
研究，国家电力公司拟在山东烟台电厂建设一座
容量为 300～ 400MW的 IGCC示范电站,
song 33
? IGCC的关键技术及发展方向
（ 1）先进的煤气化工艺 研究与开发大容量的、
能量转化效率高的煤气化炉；选择合适炉型，
提高冷煤气效率和热煤气效率；高温、压力
炉，增加气化反应速率，提高碳转化率,
（ 2）高温烟气净化系统,
① 高温除尘
②高温干式脱硫
（ 3）燃气轮机大型化、提高初温及其国产化,
IGCC发展方向的核心，是提高效率和降低造价,
song 34
2.5 燃煤磁流体发电技术
? 磁流体发电原理 是：高温导电气体（等离子体）高速
切割磁力线产生感应电动势。燃煤磁流体发电是在煤
燃烧产生的高温烟气中添加电离种子钾，然后通过磁
流体发电机发出直流电，再逆变成交流电；排出的烟
气温度仍很高，进入下游余热锅炉，产生蒸汽推动汽
轮机发电。 (流程图 )
? 优点,联合循环发电热效率高，可达 55％ ；由于添加
的电离种子钾与硫反应生成钾的硫化物，回收种子时
起到了自动脱硫的作用；磁流体发电部分无旋转部件，
高温设备可通水冷却，机械强度易得到保证；磁流体
发电不象汽轮机发电那样需要冷凝排汽的冷却水，因
而可节约大量用水。
? 我国是 较早开发此技术的国家之一，该技术 1986年列
入国家高技术计划，目前已有 25MW试验基地。
song 35
2.6 空冷发电技术
? 一般汽轮机的排汽进入凝汽器，由循环冷却水对
排汽进行冷却，使其凝结成水。这种冷却方式需
要大量循环水，一个 1000MW大型火电厂每天用水
量约 500万吨，耗水量约 10万吨，相当于一座中等
城市的日用水量。在缺水和少水地区，这一水冷
方式 难以实现 。
? 它有 直接空冷与间接空冷 两种：所谓直接空冷是
汽轮机排汽进入空冷散热器，用空气直接冷却排
汽；间接冷却是用空气来冷却循环凝结水，再用
冷却后的循环凝结水与排汽直接接触冷凝排汽。
? 我国 已能自行制造 200MW间接空冷机组，并于
1993年在内蒙古丰镇电厂投运 4台 。
song 36
2.7 火电厂计算机控制技术
计算机技术在火电厂应用的研究始于上世纪六十年代初，七十
年代由于计算机技术高度发展才取得实际应用。计算机控制技术仍处
于不断发展之中，起初，计算机只是起巡回检测、越限报警、自动显
示、打印制表等作用。后来，计算机可用于直接数字控制，进而实现
局部最优控制,现在已能实现全系统的最优控制 。
2.7.1 计算机控制功能
a) 安全监视、数据处理,包括巡回检测、参数处理、越限报警、参数显示、制表
打印、性能计算等。
b) 正常调节,正常运行时，对锅炉、汽轮机、发电机等主辅设备进行直接或间接调节。
c) 管理计算,对生产过程可按数学模型进行计算，寻找最优工况，实现最优控制,
d) 事故处理,对生产过程进行监视和趋势预报，事故发生时进行分析和处理，并记录
下事故时的设备状态和参数，供分析事故用。
e) 机组启停,按编好的程序，实现机组自动启动或停机。
song 37
2.7.2 计算机控制方式
a) 集中控制,是指一台发电机组或全厂各台机组的监视、控制及管理都集中于一台或
两台计算机上，这一方式简单。
b) 分散控制,把控制任务分散在下层各台微型计算机上，在上层设置小型或中型机进
行总的管理，形成分散控制系统（ DCS），这是一种很有前途的控制方式。
2.7.3:计算机控制有以下优点,
提高运行效率及运行稳定性；减少和避免重大事故，延
长设备寿命；减轻劳动强度，减少运行人员。
2.8 其它技术
火力发电技术的发展必须遵循 高经济性, 高环保性 的
原则。除上述几个方面的技术发展趋势外，人们还应在提
高 本体设备 （锅炉、汽轮机、发电机）及 辅助设备 （各种
泵、风机、煤粉制备、高加、低加、除氧器、凝汽器等）
运行可靠性 及 自动化水平 方面继续努力。
song 38
三、可再生能源和新能源发电技术
3.1 太阳能 发电技术
? 太阳能是无尽、无污染的巨大能源，是无私的
“能源之母”。太阳每秒钟照射到地球上的能源
约为 500万吨标煤,一年为 170万亿吨标煤，相当
于全世界人类能耗量的 3万多倍 ;
? 我国太阳能资源丰富，约 2／ 3地区年平均日照时
数大于 2 000小时，每年太阳能辐射总量约在
（ 3,3～ 8,4） × l03× 103kJ／ m2，适合于安装
太阳能光伏发电设备（图） ;
? 太阳能发电技术包括光伏发电技术（ PV）和太阳
热发电技术 （图）, 住宅太阳能发电图 2
song 39
3.2 风力发电技术 （图）
? 风能是太阳能另一种表现形式，是因地球各部分受热不均引起空气运
动而产生的能量，风能是清洁的可再生资源，它分布面广，适于建设
分散式电源，而数量多的风力发电机又是旅游资源。目前 风力机之最
为 美国 CE公司生产的“超级风力机”,单机功率 7,3MW，风车直径
11.2m。
? 风力发电经历了从独立系统到并网系统的发展过程，大规模风力田的
建设已成为发达国家风电发展的主要形式。目前，风力田建设 投资 已
降至 1000美元 /kW，低于核电投资且建设时间可少于一年，其成本与
煤电成本接近，因而具有很大的竞争潜力。
? 2000年世界风力发电总装机容量为 1780万千瓦,而 2001年则达到 2330
万千瓦，年增长率达 30％ 。在工业化国家发展尤为迅速，并且风电成
本也急剧下降。美国风力发电的成本 80年代初为 每千瓦时 35美分,到
2001年则降低为 每千瓦时 4美分 。世界上最大的风力田位于美国加利
福尼亚州，年发电约 221× 108kW.h。
? 在风力发电方面,德国处于世界第一。德国 2001年总装机容量达到
875万千瓦，占世界风力发电总装机容量的 1／ 3。美国为 420万千瓦，
居世界 第二位 。 西班牙 为 310万千瓦，占第三位。丹麦第四，为 250万
千瓦。预计到 2004年，德国的风力发电装机容量还可再增加 500万千
瓦，风电将可满足德国电力总需求的 10％ 。德国计划 30年后用风力发
电取代核电，风力发电在德国供电系统中的比重将占到 25%。
song 40
我国风力发电
? 我国独立风电装置有 10多万台,总容量 260MW左右,80%以
上在 内蒙古 。 80年代中后期以来，联网风电场建设迅速发展，
全国共建成 20多个联网风电场，容量 234MW。新疆达板城风
电二场是我国目前最大的联网风电场，我国自行研制的
7.5MW风力发电机组已经投入运行 。到 2005年,全国风力发
电总装机容量将达 150万千瓦 左右。
? 广东惠来石碑山风电场 计划建设 167台国产风机，每台风机
容量 600KW，合计容量 100MW，为全国目前装机容量最大
的风电场，总投资 7亿元。第一批风机共 25MW将于 2005年初
投运,2006年底全部机组投产。
? 风力发电不会带来气、水、渣等方面的环境污染问题,是我
国大力提倡发展的新型能源。为此，我国将在全国启动 20个
10万千瓦以上的大型风电场计划，并首选了广东惠来石碑山
风电场和江苏如皋东风电场作为示范项目提前启动。
song 41
3.3 燃料电池发电
? 美国 每年投资数亿元开发燃料电池，掌握了许多
最先进的技术。 日本 也大力开展燃料电池及发电
技术的研究，仅磷酸型燃料电池 (PAFC)发电装机
就已超过 30MW。 加拿大、韩国 以及欧洲许多国家
也在燃料电池的研究与应用上取得了很大进展。
? 90年代中期以来,我国 在 PEMFC燃料电池研究方面
取得了较大的进展。燃料电池技术列入了国家,
九五, 科技攻关项目和中国科学院, 九五, 应用
研究与发展重大项目，其研究目标直指国际水平 。
song 42
燃料电池及发电优点
① 效率高；
②污染物接近零排放，低噪音发电，是理想
的清洁能源 ；
③省水,占地少,重量轻，适合用作分散式电
源
燃料电池应用范围
①用于发电 ;
② 军事和宇航业，用于潜艇能源 ;
③ 其它移动式电源、不停电电源等,
song 43
3.4 地热能发电
? 地热发电的相关技术已经基本成熟，进入了商业
化应用阶段。美国拥有 世界上最大 的盖塞斯地热
发电站，装机容量达 2080MW。菲律宾的地热发
电装机容量也高达 1050MW，占该国电力装机总
容量的 15%。目前全世界地热发电站约有 300座,
总装机容量接近 10000MW，分布在 20多个国家，
其中 美国占 40%。
? 我国地热发电站总装机容量 30MW左右，其中 西
藏羊八井（ 1万 KW）、那曲、郎久三 个地热电站
规模较大。
song 44
3.5 海洋能发电
? 目前，世界各地已建成了许多潮汐电站，
其中规模最大的是法国的郎斯电站，装机
容量 240MW。规模较大的还有加拿大的 安
那波利斯电站,中国的 江厦电站和幸福洋
电站,原苏联的 基斯洛电站 等。
? 目前 我国共有八座潮汐电站 建成运行，容
量 5.4× 104kW.h,最大 的是 80年代建成的
浙江江厦电站，装机容量 3.2MW。
song 45
3.6 生物质能发电
? 生物质能发电包括垃圾焚烧发电、沼气发电、薪材发电和
水煤气发电 。
? 城市垃圾发电 是 30年代发展起来的新技术，最先利用垃圾
发电的是 德国和美国 。目前，美国垃圾焚烧发电约占总垃
圾处理量的 40%，已建立了几百座垃圾电站，其中底特律
市拥有世界上最大的日处理垃圾 4000t的垃圾发电厂。日本
城市垃圾焚烧发电技术发展更快，垃圾焚烧处理的比例已
接近 100%。
? 生物能发电在我国尚处于起步阶段，蔗渣 /稻壳燃烧发电、
稻壳气化发电和沼气发电等技术已得到应用，总装机约
800MW。 深圳垃圾发电厂（图） 已运行了七年，为垃圾发
电在我国的发展积累了一定的经验，这将为解决我国城市
垃圾处理问题带来新的希望和契机。
song 46
3.7 核能发电
3.7.1 世界核电发展现状与 优点
? 蓬勃发展的世界核电,自从 1954年苏联第一座 5 MW试
验性核电厂投入运行以来，核电在许多国家和地区已承担
基本负荷，目前世界上 30多个国家 己运行核电机组 441座，
总装机容量 3.6W亿 KW，核电已占世界总发电量的 20％ 。
? 从已运行的核电站装机容量来看 美国居首位,装机容量占
全世界的 四分之一,其次是法国、日本、德国和俄罗斯。
从发展速度来看法国、日本和韩国保持着较高的发展速度,目前法国核能发电量已占总发电量的 80%。
? 预计到 2030年，世界核电站总数将达到 1000座，核发电量
将占总发电量的三分之一,可以预期在相当长一段时期内
核电将成为电力工业的支柱。
song 47
3.7.2 我国核电发展现状和前景
? 我国自行设计建造的 第一座核电站 —— 秦山 30万千瓦 核电站（图）,自
1991年 12月 15日并网发电来，已安全运行十多年，累计发电 200多亿度。
? 从法国引进电功率为 2× 90万千瓦的 广东大亚湾核电站,于 1993年投入
运行，两座机组年发电量可达 100亿度。
? 向 巴基斯坦出口的恰希玛核电站,电功率为 30万千瓦, 2000年并网发电，
现正在稳定运行。我国也已成为核电站出口国。
? 广东岭澳地区再建两座 90万千瓦 级核电站 已于 2002－ 2003年分别投入运
行。
? 秦山二期 （图） 二座 60万千瓦 自行设计建造的商用核电站已于 2002－
2003年分别投入运行。
? 从加拿大引进的 秦山三期 二座电功率为 70万千瓦的重水堆核电机组也已
于 2002－ 2003年分别投入运行。
? 目前，正在建设的 江苏田湾两座电功率 100万千瓦的核电站,预计到
2005年可投入运行。因此到 2005年我国核电运行容量可达 870万千瓦 。
? 根据国家和地方省级核电规划，在 2010－ 2020年山东省海阳、广东省岭
澳,阳江,浙江省三门以及福建、江西和安徽等省均计划建造百万千瓦级核电站。国家计划到 2020年核电装机容量将达 3200万千瓦（ 20多座 ）；
将核电占全国总体发电量的比例从目前的大约 1%提高到 5%左右 。
song 48
我国目前 运行 和 在建 的核电站
电站 净功率 (MWe) 商运日期
大亚湾 1 944 1993.7
大亚湾 2 944 1994.1
田湾 1 1000 2004.12
田湾 2 1000 2005.12
岭澳 1 935 2002.7
岭澳 2 935 2003.3
秦山 1 279 1991.12
秦山 2 610 2002.6
秦山 3 610 2003.4
秦山 4 665 2003.2
秦山 5 665 2003.11
song 49
3.7.3 什么是核电站?
? 将原子核裂变释放的核能转换成热能，再转变为电能的系统和设施，
通常称为核电站。
(1) 核电站反应堆
? 压水型反应堆,—— 堆芯 —— 堆内构件 —— 压力容器 —— 控制棒驱
动机构
(2) 核电站动力回路
a) 一回路系统
b) 二回路系统
c) 其他辅助系统
(3) 核电站主要设备 (流程图 )
a) —— 核反应堆
b) —— 蒸汽发生器
c) —— 稳压器
d) —— 主冷却剂泵
e) —— 汽轮发电机机组
song 50
3.7.4 核电站厂房
? 核电站厂房主要由反应堆厂房（又称安全
壳厂房）、一回路辅助厂房、核燃料厂房、
汽轮发电机厂房、主控制室、输配电厂房、
循环水厂房及三废处理厂房等组成。
3.7.5 核电站的燃料循环特征
? 核燃料在核电站反应堆年的燃烧方式与有
机燃料的燃烧有着本质的差别。
song 51
世界上典型的商用核电站
① 沸水堆核电站
② 重水堆核电站
③ 高温气冷堆核电站
④ 快中子增殖堆核电站
核裂变电站的改进和发展
① 追求更好的安全性
② 不断改善核电的经济性
③ 要满足环境生态可持续发展
④ 要满足资源利用可持续发展的要求
⑤ 满足防核扩散的要求
song 52
2030年以前将开发几种新型核电的反应
堆和燃料循环技术
? 超临界水冷堆系统（ SCWR）
? 超高温气冷堆系统（ VHTR）
? 气冷快堆系统（ GFR）
? 液态钠冷却快堆系统（ SFR）
song 53
3.7.4 聚变核电站
? 热核反应的实现及巨大聚变能的释放，自然地促使人
们去研究如何使聚变能持续地释放，成为人类可控制
的能源。
? 随着受控热核裂变的基础理论和实验技术的飞速发展，
各国正在大力投资设计建造大型的裂变实验装置。据
不完全统计，目前大约有 21个国家 （包括中国）共建
造了 200余个核聚变实验装置,同时设计研究了各种
受控热核反应堆发电装置。按照国际热核实验反应堆。
地点将在西班牙、法国、加拿大或日本。热核反应堆
是利用氢的同位素氘和氚的原子核实现核聚变的核反
应堆。用受控核聚变的的能量来发电具有 能量释放大，
资源丰富、成本低，安全可靠等优点 。
song 54
谢谢大家 !
再见
song 55
人均年用电量
? 低于 100 kw· h的国家和地区有 30个；
? 在 101～ 1000 kw· h有 53个,中国 957 kw· h ；
? 在 1001～ 10000有 109个；
? 超过 10000kw·h的有 10个；
? 挪威（ 3830kw· · h／人）
? 冰岛（ 18934kw· h／人）
? 加拿大（ 17455 kw· h／人）
? 瑞典（ 16421kw·h／人）
? 芬兰（ 15515 kw· h／人）
? 科威特（ 15368kw· h／人）
? 卢森堡（ 15075kw· h／人）
? 美国（ 12981kw· h／人）
? 卡塔尔（ 11362 kw· h／人）
song 56
1999年一些国家的用电构成
? 国家 全国用电量 (亿 kW.h) 工业 交通运输 农业 家庭生活 商业及其他 (%)
? 美国 32593 36.1 0.1 -- 32.9 30.9
? 中国 11039 73.0 1.9 6.2 11.3 7.6
? 日本 9239 46.1 2.3 0.4 26.4 24.8
? 俄罗斯 8144 45.7 7.8 9.6 36.9
? 德国 4829 47.1 3.5 1.6 27.1 20.7
? 加拿大 4965 45.6 0.9 2.0 27.2 24.3
? 法国 3816 40.4 2.8 0.7 31.2 24.8
? 英国 3175 35.6 2.4 1.2 32.9 27.9
? 意大利 2537 50.8 3.2 1.7 23.1 21.2
? 韩国 2229 60.2 0.8 1.9 14.6 22.6
song 57
世界发电分类构成图
1
song 58
装机容量前十位的构成情况
序号 国 家 装机容量 (万 kW) 水电 火电 核电（ %）
1 美国 78350.2 12.5 74.6 12.9
2 中国 23654.2 23.5 75.6 0.9
3 日本 23373.7 19.0 62.7 18.3
4 俄罗斯 21085.7 20.7 69.2 10.1
5 加拿大 11361.2 58.0 27.6 14.4
6 德国 11544.3 7.7 72.5 19.8
7 法国 12074.0 20.8 23.5 55.7
8 印度 9680.3 21.8 75.9 2.3
9 英国 7046.0 5.8 76.6 17.6
10 巴西 6075.6 87.3 11.6 1.1
song 59
1999年世界发电量的大区分布
? 亚 洲 7.9%
? 非 洲 2.8%
? 拉丁美洲 5.0%
? 中 东 2.9%
? OECD国家 63.3%
? 非 OECD欧洲国家 1.1%
? 中 国 8.6%
? 前苏联 8.4%
? 世 界 100.0% 14764（亿 KW.h）
song 60
世界发电量大区分布图? 图
song 61
核电生产流程
song 62
电力工业回顾
?电力工业起源于 10世纪后期。
?1875年世界上 第一台火力发电机组建 于巴黎北火车站的直流发电机，
? 用于照明供电。
?1879年，美国旧金山实验电厂开始发电，这是世界上最早出售电力的电厂。
?1882年，美国纽约珍珠街电厂建成发电，装有 6台直流发电机，
? 总容量是 900马力（ 670 kw），以 110 V直流为电灯照明供电。
?1904年意大利试验 地热发电 成功。
?1912年德国建成世界 第一座潮汐电站 。
?1920年前苏联建成 第一座热电站 。
?1925年美国制成世界 第一台 100MW汽轮发电机组。
?1929年美国建成 第一座抽水蓄能电站, 7000kW。
?1957年美国安装 第一台超临界火力发电机组 （ 31MPa,621/566/566,125MW）。
?1970年法国制成世界 第一台燃气蒸汽联合循环发电机组 。
?1991年世界 最大水电站 --巴西 /巴拉圭的伊泰普水电站建成,12600MW。
?1998年 12月，世界 最大燃气联合循环电站 --香港龙鼓滩电站（ 8× 320MW）
一期工程（ 6× 320MW）建成投产。
song 63
用电量及其构成的变化
? 1999年度世界电力总消费量为 128264亿
kw·h，
? 工业发达国家为主体的经济合作与发展组
织（ OECD） 29个成员国的电力消费量占
到 65,2％,但其人口总数仅占全球人口的
19,3％ ；
? 而人口总数占世界人口 80,7％ 的非 OECD
国家（其中大部分是发展中国家），其电
力消费量仅占世界总消费量的 34,8％ ；
song 64
1999年世界发电量的大区分布
? 亚 洲 7.9%
? 非 洲 2.8%
? 拉丁美洲 5.0%
? 中 东 2.9%
? OECD国家 63.3%
? 非 OECD欧洲国家 1.1%
? 中 国 8.6%
? 前苏联 8.4%
? 世 界 100.0% 14764（亿 KW.h）
song 65
世界发电量与装机容量
? 经过约 100多年的发展，到 1997年全世界
发电装机总容量超过 32亿 kw，年发电量
达到 139487亿 kw·h；
? 1999年全世界发电 装机容量 超过 33.25亿
kw，年发电量达到 14764亿 kw·h。
song 66
1999年世界发电量的分类构成
水 电 17.5%
煤 电 38.1%
气 电 17.1%
油 电 8.5%
核 电 17.2%
其 他 1.6%
合 计 100.0% 14764（亿 KW.h）
song 67
装机容量前十位的构成情况
? 序号 国 家 装机容量 (万 kW) 水电 火电 核电（ %）
? 1 美国 78350.2 12.5 74.6 12.9
? 2 中国 23654.2 23.5 75.6 0.9
? 3 日本 23373.7 19.0 62.7 18.3
? 4 俄罗斯 21085.7 20.7 69.2 10.1
? 5 加拿大 11361.2 58.0 27.6 14.4
? 6 德国 11544.3 7.7 72.5 19.8
? 7 法国 12074.0 20.8 23.5 55.7
? 8 印度 9680.3 21.8 75.9 2.3
? 9 英国 7046.0 5.8 76.6 17.6
? 10 巴西 6075.6 87.3 11.6 1.1
song 68
世界电力发展概况和预测
? 装机容量
? 据 IAEA的统计报道,1999年底世界净装机容量大约 3225吉瓦，
其中经济合作与发展组织 (OECD)国家装机容量达 1915.6吉瓦。
到 2020年世界装机容量预计可达 4736～ 5924吉瓦 。 OECD到
2010年将达到 2263.3吉瓦，增长 18%。
? 发电量
到 2020年，全世界发电量将在 21797～ 28085太瓦时之间，几乎
是 1998年的 2倍。 OECD的发电量每年将增长 1.7%，从 1998年
底到 2010年的 12年间将增长 22%。
? 电能消费
? 人均电能消费 2020年达到 2.9～ 3.7兆瓦时,比 1998年的 2.3兆瓦
时有显著的增长。北美仍是远远超过其他地区的最高消费区 。
song 69
核能有其无法取代的 优点
? 核能是地球上储量最丰富的能源，又是高度
浓集的能源；
? 核电是清洁的能源，有利于保护环境；
? 核电的经济性优于火电；
? 以核燃料代替煤和石油，有利于资源的合理
利用。
song 70
我国能源形势
? 人均能源不足；
? 一次能源分布不均；
? 我国是世界上少数几个以煤为主要一次
能源的国家，是世界最大煤炭生产国与
消费国；
? 发电用能源占一次能源比重低；
? 能源利用效率低 ；
song 71
我国电力工业起源与发展
? 1882年 7月 26日下午 7时，上海外滩至虹口的 6.4公里电
线上也亮起了 15盏电灯，标志着中国电力工业从这里
起步。（从美国引进 16马力蒸汽机发电）
? 中国电力工业始于 1882 年，至 2000年已有 118 年的历
史。 1949 年新中国成立以前的 67 年中，中国电力工业
发展极其缓慢，到 1949年底，全国发电装机容量仅有
185 万 kW,年 发电量 43 亿 kW.h(人均年用电量仅
为 7.94 kW.h),分别居世界 第 21 位 和 第 25 位 。新中
国成立后，电力工业得到了迅速发展，至 20003年底发
电装机容量达 3.845亿 kW，仅次于美国的 8.5亿 kW；年
发电量达 19107 亿 kW.h，分别比 1949 年增长了 207.8
倍和 444.3 倍,均居世界第 2 位。
song 72
我国电力工业与国外差距
? 电气化程度很低 2001年我国人均装机 0,265 kW，美国为 2,88 kW,
发达国家平均为 1,8 kW,世界平均为 0,55 kW;人均发电量只有 927
kWh，为世界平均值的 1／ 3，居世界 80位之后，大约是加拿大的 1/20，
美国的 1/14，法国的 1/8，还有 6000万人左右没有用上电；电能在终端
能源消耗中的比例低，发电用煤炭消耗占煤类产量的比例远低于发达
国家；
? 单机容量小，供电煤耗高 我国 200Mw以下机组占火电装机的 58％，
2002年为 392 g/(kW.h),约比世界先进水平相差 60～ 70g/(kW.h)。而且煤
耗下降的速度也很慢，原计划每 10年下降 50 g/(kW.h)，但 7年只下降了
15 g/(kW.h)，未能完成原计划目标。火电装机占发电装机总容量的 75
％左右 (发电量占 80％以上 )；而水电比重偏小，装机只占 24,8％，水
电发电量多年来只占 17％～ 18％；核电比重则更小，装机和发电量都
不到 2％。
? 电网薄弱，供电可靠性差 ；
? 实现可持续发展环境问题压力大
song 73
我国火电设备生产历程
? 1955年 ----6MW,3.4MPa,435℃ （上汽） --中压机组
? 1957年 ----12MW,3.4MPa,435℃ --中压机组
? 1959年 ----25（ 50） MW,3.4MPa,435℃ --中压机组
? 1962年 ----50（ 100） MW,8.8MPa,535/535℃ --高压机组
? 1969年 ----125（ 200） MW,13.2MPa,535/535℃ --超高压机组
? 1971年 ----300MW,16.2MPa,535/535℃ --亚临界机组
? 1985年 ----300(600)MW,16.7MPa,538/538℃ --亚临界机组
? 2002年 ----600MW,24.2MPa,538/566℃ --超临界机组
? 现正研制 1000MW级的 超临界机组
song 74
美国 800MW以上部分超临界机组概况表
song 75
国内部分投产及在建超临界机组情况表
2004.5
2004.10
song 76
秦山核电站图 1
song 77
秦山核电站图 2
song 78
广东阳江核电站图
song 79
垃圾电站
song 80
燃气轮机电厂
song 81
燃气 -蒸汽联合循环系统 2
song 82
热电联合循环
song 83
热电冷联产系统图
song 84
布雷登（ Brayton）循环
大
气
song 85
核能发电原理图
song 86
核能发电流程
song 87
火电厂外景图
song 88
蒸汽轮机发电流程
song 89
汽机外形
song 90
汽轮机安装图 1
song 91
汽轮机安装图 2
song 92
汽轮机安装 01
song 93
发电机主要部件
song 94
电厂集控室
song 95
风力发电
song 96
加压流化床燃烧复合发电系统流程
song 97
IGCC电站
song 98
太阳能电站
song 99
火力发电生产过程
循环冷却水
song 100
火力发电厂生产原理示意图
-------朗肯循环 装置图
song 101
太阳能发电系统
song 102
太阳能发电系统 1
song 103
住宅太阳能发电系统
(1)光电 (太阳能电池 )
模块, 光电模块将
太阳能转换成电能 。
(2)变换器 (电力调节
器 ):变换器将光电
模块产生的直流电
转换成交流电并自
动控制整个系统 。
(3)室内配电盘,配电
盘向家用电器输送
适当的电负载 。
(4)电度表：
song 104
生物质气化发电工艺流程
song 105
磁流体发电示意图
磁流体发电
热电偶温差发电
热电子发电
song 106
煤气化复合发电系统流程
