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發電

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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。

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:

Tensión corriente continua.svg AC wave.gif
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Circle frame.svg
  •   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Circle frame.svg
  •   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Circle frame.svg
  •   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Circle frame.svg
  •   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]