截止到2023年9月底的数据，我国电力行业中火电装机容量占比达到了49.22%，太阳能发电装机占比则为18.70%，水电装机占比达到15.03%，风电装机占比也上升到了14.34%，装机占比保持在2.2%。（数据来源：能源局）我国电力行业正在向可再生能源迅速转型，而各类发电方式背后的工作原理是什么呢？今天我们来简要探讨一下火电发电的工作原理。
火电发电的基本原理是将燃料的化学能转化为电能。这一过程涉及燃料在锅炉中的燃烧，产生高温高压的水蒸汽，随后这些水蒸汽推动汽轮机-发电机组进行高速运转，最终通过切割磁感线产生电能。
接下来，我们深入了解下这一过程中的关键环节：
一、燃料
能源的种类繁多，其热值也各不相同。为了方便对比和研究，我们引入了标准煤的概念。标准煤的热值被定义为7000千卡/千克，各种能源都可以被折合成标准煤来进行比较。目前，煤炭是火电发电最常用的燃料。煤炭根据煤化程度可以分为褐煤、烟煤和无烟煤。其中，褐煤的热值较低，通常在2000-4500千卡/千克之间；烟煤和无烟煤的热值较高，通常在5500-7000千卡/千克之间。
二、锅炉——燃料的燃烧场所
锅炉可以按照不同的角度进行分类，以蒸汽锅炉为例，它是利用燃料燃烧产生的热量将水加热转化为蒸汽。锅炉的工作流程包括燃料燃烧、热量传递、水的加热汽化、蒸汽分离以及蒸汽输出等步骤。锅炉由“锅”和“炉”两部分组成，“炉”负责燃烧系统，使燃料在炉内良好燃烧并释放热量；而“锅”则是汽水系统，负责吸收燃料释放的热量，使水加热并蒸发，最终产生具有一定参数的过热蒸汽。锅炉的容量是指锅炉每小时所产生的蒸汽量，是锅炉的基本特性参数之一。
三、汽轮机
汽轮机是一种将蒸汽的热能转化为机械能的旋转式动力装置。它由本体和辅助系统组成。本体负责将蒸汽的热能转换为机械能，维持高速旋转。辅助系统则包括凝汽器、回热加热设备等，旨在提高热效率。汽轮机的功率是其在单位时间内所做的机械功，是汽轮机的特征参数之一。在实际应用中，根据不同的需求和条件，会有不同功率的汽轮机。在北方，一些热电联产企业会利用汽轮机的排汽或中间抽汽进行供热。
四、发电机
发电机是火电发电系统中的最后一个关键环节。它根据电磁感应原理，通过汽轮机产生的机械能驱动发电机转子和定子相对运动，将机械能转化为电能。发电机的转子内部装有励磁绕组，当通上直流电后产生磁场。而定子铁芯上则嵌有三相对称绕组（定子线圈）。当发电机工作时，汽轮机带动发电机转子旋转，使定子线圈不断切割转子磁场，从而感应出三相交流电动势并发出电能。
