發電
外观
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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和配電系統,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]依據發電後產生電的波形,可區分為:
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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]- 火力發電:目前世界上發電廠最多發電量也最大的一種發電方式,可依據鍋爐燃料的不同大略分成下列幾種:
- 核能發電,依使用的緩速劑與冷卻劑的不同,又分為:
- 核融合發電:目前還在研究階段(国际热核聚变实验反应堆),尚未開始商業運轉。其發電原料(氘、氚等)自然界中存量豐富。
再生能源發電
[编辑]外力直接驅動發電機組
[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 | 光能轉為電能 | 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
1990年全球總發電量:
11,869,194GWh |
2000年全球電力來源
2000年全球總發電量:
15,511,193GWh |
2010年全球電力來源
2010年全球總發電量:
21,613,270GWh |
2019年全球電力來源
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
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