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發電

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

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

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

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

非再生能源發電

經高壓蒸氣驅動發電機組(热力发电

再生能源發電

外力直接驅動發電機組

經高壓蒸氣驅動發電機組

  • 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

發電原理

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

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

  1. ^ IEA: www.iea.org/data-and-statistics/

相關

外部連結

  • (英文)

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, 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, 渦輪機, 英语, turbo, generator, 現今主要使用的基本原理, 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, . 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 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 目录 1 電的形式 1 1 直流發電 1 2 交流發電 2 發電技術 2 1 非再生能源發電 2 1 1 經高壓蒸氣驅動發電機組 热力发电 2 2 再生能源發電 2 2 1 外力直接驅動發電機組 2 2 2 經高壓蒸氣驅動發電機組 2 2 3 其它方式驅動發電機組 3 發電原理 4 全球發電量與來源 5 參考資料 6 相關 7 外部連結電的形式 编辑依據發電後產生電的波形 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 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 燃煤 燃氣 天然氣 液化石油氣 頁岩氣 可燃冰 沼氣 燃油 石油或重油 頁岩油 垃圾 焚化爐 汽電共生 核能發電 依使用的緩速劑與冷卻劑的不同 又分為 轻水反应堆 LWR 又分為压水反应堆 PWR 沸水反应堆 BWR 進步型沸水式反應爐 ABWR 超臨界水反應爐 SCWR 重水反应堆 HWR 又分為加壓重水反应堆 PHWR 蒸汽发生重水反应堆 SGHWR 石墨慢化反应堆 GMR 又分為压力管式石墨慢化沸水反应炉 RBMK 高温气冷反应堆 英语 Very high temperature reactor VHTR HGCR 其他 快中子增殖反应堆 FBR 球床反應堆 PBR 行波反应堆 TWR 等 與第四代反應堆 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 水力發電 潮汐發電 風力發電 人力發電 電瓶發電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 太陽能光電 利用半導體材料的特性 把光能轉換成電能 海水溫差發電發電原理 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b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 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 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 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 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 IEA www iea org data and statistics 相關 编辑能源 燃料 發電機外部連結 编辑 英文 Power Technologies Energy Data Book 取自 https zh wikipedia org w index php title 發電 amp oldid 72889063, 维基百科,wiki,书籍,书籍,图书馆,

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