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涡轮发电机英语Turbo generator

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

依据发电后产生的波形,可区分为:

Tensión corriente continua.svg AC wave.gif
直流电(DC) 交流电(AC)

直流发电

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

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

非再生能源发电

经高压蒸气驱动发电机组(热力发电

再生能源发电

外力直接驱动发电机组

经高压蒸气驱动发电机组

  • 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

发电原理

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
将燃料加热至高温等离子状态,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 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

全球的发电量与电力来源变化:
1990年全球电力来源
煤水力核能天然气石油生质能地热废弃物其它Circle frame.svg
  • 煤: 4,424,902 GWh (37.1%)
  • 水力: 2,192,101 GWh (18.4%)
  • 核能: 2,012,902 GWh (16.9%)
  • 天然气: 1,752,460 GWh (14.7%)
  • 石油: 1,358,371 GWh (11.4%)
  • 生质能: 106,383 GWh (0.9%)
  • 地热: 36,425 GWh (0.3%)
  • 废弃物: 24,141 GWh (0.2%)
  • 其它: 5,515 GWh (0.0%)
1990年全球总发电量:

11,913,200GWh

资料来源:IEA[1]
2000年全球电力来源
煤天然气水力核能石油生质能地热废弃物其它Circle frame.svg
  • 煤: 6,005,082 GWh (38.6%)
  • 天然气: 2,752,701 GWh (17.7%)
  • 水力: 2,699,992 GWh (17.4%)
  • 核能: 2,590,623 GWh (16.7%)
  • 石油: 1,251,646 GWh (8.0%)
  • 生质能: 114,828 GWh (0.7%)
  • 地热: 51,990 GWh (0.3%)
  • 废弃物: 49,593 GWh (0.3%)
  • 其它: 35,403 GWh (0.2%)
2000年全球总发电量:

15,551,858GWh

资料来源:IEA[2]
2010年全球电力来源
煤天然气水力核能石油风力生质能废弃物其它Circle frame.svg
  • 煤: 8,664,188 GWh (40.1%)
  • 天然气: 4,827,917 GWh (22.4%)
  • 水力: 3,531,132 GWh (16.4%)
  • 核能: 2,756,288 GWh (12.8%)
  • 石油: 981,931 GWh (4.5%)
  • 风力: 341,334 GWh (1.6%)
  • 生质能: 290,516 GWh (1.3%)
  • 废弃物: 81,288 GWh (0.4%)
  • 其它: 115,539 GWh (0.5%)
2010年全球总发电量:

21,590,133GWh

资料来源:IEA[3]
2015年全球电力来源
煤天然气水力核能石油风力生质能太阳能光伏其它Circle frame.svg
  • 煤: 9,538,300 GWh (39.2%)
  • 天然气: 5,543,363 GWh (22.8%)
  • 水力: 3,989,000 GWh (16.4%)
  • 核能: 2,571,365 GWh (10.6%)
  • 石油: 989,865 GWh (4.1%)
  • 风力: 838,028 GWh (3.4%)
  • 生质能: 433,815 GWh (1.8%)
  • 太阳能光伏: 246,556 GWh (1.0%)
  • 其它: 205,228 GWh (0.8%)
2015年全球总发电量:

24,344,520GWh

资料来源:IEA[4]


参考资料

相关

外部链接


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