2017 年，中国用掉了近 6.3 万亿度电，其中约 4 万亿度来自燃煤发电。

每 1 千克煤，可以换来 2.3 度电。为了这 4 万亿度电，中国每年都要烧掉 17 亿吨煤，每天相当于 70 条辽宁号的重量。

这些煤从哪里来？煤是如何变成电的？

打开中国人均 GDP 排行榜，排在第一的不是北上广，而是鄂尔多斯。这座 2017 年人均GDP高达 23.5 万元的城市，生产了中国 17% 的煤，创造了 3000 多亿 GDP。

中国的煤主要产自华北和西北，但中国的电力消费却集中在东部。仅广东，江苏，山东，浙江四省，就用掉了中国三分之一的电。因此，每天都需要有近 600 万吨的煤，跨越近千公里支援沿海。

中国有 3 条年运量上亿吨的运煤专线，1992 年通车的大秦铁路是运量最大的一条。

从山西大同湖东编组站到河北秦皇岛港，大秦铁路每天开行 65 列 两万吨级重载列车，每列 212 节车厢。长度相当于 12 列和谐号。

列车到达秦皇岛港后，煤经过转筒式翻车机卸下，再被装船，运往南方。

大秦铁路的全程运价为每吨 65 元，秦皇岛到上海的海运价格为每吨 38 元。算上运费后，每吨煤的包邮价大概是五百多元。

送到电站之后，煤会先被存放在堆场，这里会有 20 天左右的库存。随后，再被传送带送进发电机组。

发电机组主要包括锅炉，蒸汽轮机和发电机三个部分。

煤在进入锅炉前将先被碾碎，随后被热空气吹入锅炉。锅炉会将水变成蒸汽。蒸汽轮机就像是被风吹着转动的风车，只是这里的风变成了高温高压蒸汽，带动发电机转动发电。

火力发电的关键在于提高热能到电能的转化率。

卡诺定律告诉我们，热机的最大效率只与高温热源与低温热源之间的温度差有关。输入蒸汽轮机的蒸汽的温度和压力越高，转化效率就越高。

电站一般会通过使用多级蒸汽轮机和蒸汽再热技术提高转化率。转化率一般在 33 % - 37 % 之间。而地球上效率最高的发电机组在是山东莱芜电厂六号机组，热效率可以达到 48.12%。

我们在高中学的交流发电机是单相发电机，通过变化的磁场产生单相交流电。

这种发电机结构简单，但是瞬时功率在每个周期内随时间有很大的变化，不利于机组的稳定运行。

电站常用的是三相发电机。三个呈 120 ° 夹角布置的绕组，可以产生三组频率相等，状态相差三分之一周期的交流电。

这三组交流电的瞬时功率之和，在任何时候都相等，因此可以让发电机稳定运行。我们用的单相交流电，就是取的三相中的某一相。

电站中产生的电力将通过变压器升压之后送上电网，再经过多次变压，最后降为 220 V 的市电，送进你家的插座。

中国去年因为燃煤发电排放了60亿吨二氧化碳，占全世界碳排放量的六分之一。除此之外，还有烟尘，二氧化硫和氮氧化物。

如此巨量的排放也是华北空气污染的部分成因。

为了控制雾霾，国务院在 2013 年发布了《大气污染防治行动计划》，根据这份文件，京津冀地区将禁止新建燃煤电站，逐渐以其他更清洁的能源替代燃煤。

2017 年初，北京终于关闭了最后一座燃煤电站，将供电的重任交给了燃气电站。但不到 8 个月，北京就因为冬季天然气供应紧张不得不重启燃煤电站。

来源：回形针