发电
发电（英语：Electricity generation），泛指从其它种类的能源转换为电力的过程。 在电力系统中，发电产生的电能会经由输电系统和配电系统，传送到使用者或是储能系统。
现今主要使用的发电基本原理，于公元1820～1830年间，由英国科学家麦可·法拉第所发现。法拉第电磁感应定律，是借由一组以上的线圈在磁场中进行旋转运动，藉以产生感应电流（动能转换为电能）。 常见的方法为透过燃烧化石燃料或核反应驱动热机产生动能，或是利用流体的动能（如水力或风力），来推动发电机并产生电能。
电的形式
[编辑]依据发电后产生电的波形，可区分为：
|
|
| 直流电（DC） | 交流电（AC） |
直流发电
[编辑]过去直流发电大多以电化学的方式产生电力，泛称为电池，以小功率的应用为主。近年发展快速的太阳能电池，透过光电效应产生直流电，并借由逆变器转换成交流电，供应给使用者。 电池可分为属于消耗品一次性的原电池，可重复充电与放电的蓄电池，以及当不断注入燃料能持续发电的燃料电池，这三大类。 此外，另有以热能直接转换为电能的热电偶，但输出功率极少，目前主要用在感测器。 以及，运用电磁感应原理的直流发电机，不过这种现今比较罕见。
交流发电
[编辑]较为经济的商业运转发电方式，而且较容易升降电压，所以目前世界各国大多使用此类发电。在用户端的电压通常为110、220或240伏特，频率为50或60赫兹。为了减少能量损耗，在输电系统中的电压较高，约在数十万到数百万伏特之间。
发电技术
[编辑]非再生能源发电
[编辑]- 火力发电：目前世界上发电厂最多发电量也最大的一种发电方式，可依据锅炉燃料的不同大略分成下列几种：
- 核能发电，依使用的缓速剂与冷却剂的不同，又分为：
- 核融合发电：目前还在研究阶段（国际热核聚变实验反应堆），尚未开始商业运转。其发电原料（氘、氚等）自然界中存量丰富。
再生能源发电
[编辑]外力直接驱动发电机组
[编辑]- 聚光太阳能热发电：将阳光聚焦集热板将水加热，产生蒸气以推动汽轮机及发电机
- 地热发电：亦有低温的地热发电技术，原理是将介质由水改为冷媒，借由液态冷媒吸收地热后气化膨胀，藉以推动汽轮机及发电机，冷媒冷却成液态后再流入地下循环使用
其它方式驱动发电机组
[编辑]发电原理
[编辑]- 依能源转换的原理，可区分为：
| 种类 | 简介 | 范例 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 摩擦起电效应 | 静电、自由电荷的转移 | 范德格拉夫起电机 | |
| 电磁感应 | 动能使一组以上的线圈在磁场中进行旋转运动，藉以产生感应电流 | 发电机 | 现今发电的主流 |
| 将燃料加热至高温电浆状态，然后让其在磁场中高速流动切割磁力线，藉以产生感应电流，将其热能转换成电能 | 磁流体发电 | ||
| 电化学 | 化学能转为电能 | 电池、燃料电池 | |
| 光电效应 | 光能转为电能 | 太阳能电池、光伏阵列 | |
| 热电效应 | 热能直接转为电能 | 热电偶 | 主要用于感测器 |
| 放射性物质在衰变时所放出热量再将其直接转为电能 | 放射性同位素热电机 | 主要用于人造卫星、太空探测器、无人遥控设备 | |
| 压电效应 | 压电材料的晶格形变转为电能 | 主要用于感测器 | |
| 核变化 | 使用同位素衰变时放出的β粒子，直接产生电子来发电 | 非热转换型核电池 | 理论上的技术 |
全球发电量与来源
[编辑]- 全球的发电量与电力来源变化：
|
1990年全球电力来源
1990年全球总发电量:
11,869,194GWh |
2000年全球电力来源
2000年全球总发电量:
15,511,193GWh |
2010年全球电力来源
2010年全球总发电量:
21,613,270GWh |
2019年全球电力来源
2019年全球总发电量:
27,044,190GWh 资料来源:IEA[1] |
目前各国的发电主流，仍是不论燃料种类的烧开水，利用水蒸发时会使体积膨胀约1700倍的特性，去推动蒸气涡轮机，再带动发电机里的线圈在磁场里旋转，产生感应电流去发电。
