發電(英語:Electricity generation),泛指從其它種類的能源轉換為電力的過程。 在電力系統中,發電產生的電能會經由輸電系統配電系統,傳送到使用者或是儲能系統。

渦輪發電機英语Turbo generator

現今主要使用的發電基本原理,於公元1820~1830年間,由英國科學家麥可·法拉第所發現。法拉第电磁感应定律,是藉由一組以上的線圈在磁場中進行旋轉運動,藉以產生感應電流(動能轉換為電能)。 常見的方法為透過燃燒化石燃料或核反應驅動熱機產生動能,或是利用流體的動能(如水力或風力),來推動發電機並產生電能。

電的形式 编辑

依據發電後產生的波形,可區分為:

   
直流電(DC) 交流電(AC)

直流發電 编辑

過去直流發電大多以電化學的方式產生電力,泛稱為電池,以小功率的應用為主。近年發展快速的太陽能電池,透過光電效應產生直流電,並藉由逆變器轉換成交流電,供應給使用者。 電池可分為屬於消耗品一次性的原電池,可重複充電與放電的蓄電池,以及當不斷注入燃料能持續發電的燃料電池,這三大類。 此外,另有以熱能直接轉換為電能的熱電偶,但輸出功率極少,目前主要用在感測器。 以及,運用電磁感應原理的直流發電機,不過這種現今比較罕見。

交流發電 编辑

較為經濟的商業運轉發電方式,而且較容易升降電壓,所以目前世界各國大多使用此類發電。在用戶端的電壓通常為110、220或240伏特,頻率為50或60赫茲。為了減少能量損耗,在輸電系統中的電壓較高,約在數十萬到數百萬伏特之間。

發電技術 编辑

非再生能源發電 编辑

經高壓蒸氣驅動發電機組(热力发电 编辑

再生能源發電 编辑

外力直接驅動發電機組 编辑

經高壓蒸氣驅動發電機組 编辑

  • 聚光太阳能热发电:將陽光聚焦集熱板將水加熱,產生蒸氣以推動汽輪機及發電機
  • 地熱發電:亦有低溫的地熱發電技術,原理是將介質由水改為冷媒,藉由液態冷媒吸收地熱後氣化膨脹,藉以推動汽輪機及發電機,冷媒冷卻成液態後再流入地下循環使用

其它方式驅動發電機組 编辑

發電原理 编辑

依能源轉換的原理,可區分為:
種類 簡介 範例 備註
摩擦起电效应 靜電自由电荷的转移 范德格拉夫起电机
電磁感應 動能使一組以上的線圈在磁場中進行旋轉運動,藉以產生感應電流 发电机 現今發電的主流
將燃料加热至高溫電漿狀態,然后让其在磁场中高速流动切割磁力线,藉以產生感應電流,將其热能转换成电能 磁流體發電
電化學 化學能轉為電能 電池燃料電池
光電效應 能轉為電能 太陽能電池光伏陣列
熱電效應 熱能直接轉為電能 熱電偶 主要用於感測器
放射性物質在衰變時所放出熱量再將其直接轉為電能 放射性同位素熱電機 主要用於人造衛星太空探測器、無人遙控設備
壓電效應 壓電材料的晶格形變轉為電能 主要用於感測器
核變化 使用同位素衰變時放出的β粒子,直接產生電子來發電 非熱轉換型核電池 理論上的技術


全球發電量與來源 编辑

全球的發電量與電力來源變化:
1990年全球電力來源
 煤水力核能天然氣石油生質能地熱廢棄物其它
  •   煤: 4,429,513 GWh (37.2%)
  •   水力: 2,190,975 GWh (18.4%)
  •   核能: 2,012,902 GWh (16.9%)
  •   天然氣: 1,747,827 GWh (14.7%)
  •   石油: 1,324,040 GWh (11.1%)
  •   生質能: 105,260 GWh (0.9%)
  •   地熱: 36,426 GWh (0.3%)
  •   廢棄物: 24,141 GWh (0.2%)
  •   其它: 25,109 GWh (0.2%)
1990年全球總發電量: 11,869,194GWh
2000年全球電力來源
 煤天然氣水力核能石油生質能地熱廢棄物其它
  •   煤: 5,995,467 GWh (38.7%)
  •   天然氣: 2,771,466 GWh (17.9%)
  •   水力: 2,695,584 GWh (17.4%)
  •   核能: 2,590,624 GWh (16.7%)
  •   石油: 1,188,490 GWh (7.7%)
  •   生質能: 112,383 GWh (0.7%)
  •   地熱: 52,171 GWh (0.3%)
  •   廢棄物: 49,740 GWh (0.3%)
  •   其它: 55,268 GWh (0.4%)
2000年全球總發電量: 15,511,193GWh
2010年全球電力來源
 煤天然氣水力核能石油風力生質能廢棄物其它
  •   煤: 8,670,586 GWh (40.1%)
  •   天然氣: 4,843,606 GWh (22.4%)
  •   水力: 3,535,864 GWh (16.4%)
  •   核能: 2,756,289 GWh (12.8%)
  •   石油: 966,573 GWh (4.5%)
  •   風力: 342,203 GWh (1.6%)
  •   生質能: 275,160 GWh (1.3%)
  •   廢棄物: 86,950 GWh (0.4%)
  •   其它: 136,039 GWh (0.6%)
2010年全球總發電量: 21,613,270GWh
2019年全球電力來源
 煤天然氣水力核能風力石油太陽能光伏生質能其它
  •   煤: 9,914,448 GWh (36.7%)
  •   天然氣: 6,346,009 GWh (23.5%)
  •   水力: 4,328,966 GWh (16.0%)
  •   核能: 2,789,694 GWh (10.3%)
  •   風力: 1,427,413 GWh (5.3%)
  •   石油: 747,171 GWh (2.8%)
  •   太陽能光伏: 680,952 GWh (2.5%)
  •   生質能: 542,567 GWh (2.0%)
  •   其它: 266,970 GWh (1.0%)
2019年全球總發電量:

27,044,190GWh

資料來源:IEA[1]

目前各國的發電主流,仍是不論燃料種類的燒開水,利用水蒸發時會使體積膨脹約1700倍的特性,去推動蒸氣渦輪機,再帶動發電機裡的線圈在磁場裡旋轉,產生感應電流去發電。

參考資料 编辑

相關 编辑

外部連結 编辑