发电

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涡轮发电机（英语：Turbo generator）

发电（Electricity generation）是指将一次能源转化为电力的过程。在电力工业中，这是电力输送至终端用户或通过抽水蓄能等技术进行储能前的关键环节。

自然界不存在可直接使用的电能，因此必须通过能源转化“生产”电力。该过程主要在发电厂中完成，最常见的发电方式是通过热机驱动的机电发电机，其能量来源包括燃烧或核裂变。其他方式还包括利用水流、风力的动能，以及太阳能光伏和地热发电。另有一些前沿技术尝试从聚变反应产生的强磁场中直接提取能量（例如磁流体动力学原理的聚变反应堆设计）。

逐步淘汰火力发电厂（燃煤电厂）并最终取代燃气电厂[1]，或实施碳捕集与封存技术，是能源转型中气候变化减缓的关键举措。随着交通、家居和工业电气化进程加速[2]，电力需求持续攀升[3]，未来需大幅提升太阳能发电[4]与风力发电规模[5]。值得关注的是，2023年研究显示，随着风光发电量增长，全球电力行业二氧化碳排放已接近达峰[6]。

电的形式[编辑]

依据发电后产生电的波形，可区分为：

File:Tensión corriente continua.svg File:AC wave.gif
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。

技术[编辑]

非再生能源发电[编辑]

经高压蒸气驱动发电机组（热力发电）[编辑]

再生能源[编辑]

外力直接驱动发电机组[编辑]

经高压蒸气驱动发电机组[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]

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

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  •   煤: 4,429,513 GWh (37.2%)
  •   水力: 2,190,975 GWh (18.4%)
  •   核能: 2,012,902 GWh (16.9%)
  •   天然气: 1,747,827 GWh (14.7%)
  •   石油: 1,324,040 GWh (11.1%)
  •   生质能: 105,260 GWh (0.9%)
  •   地热: 36,426 GWh (0.3%)
  •   废弃物: 24,141 GWh (0.2%)
  •   其它: 25,109 GWh (0.2%)
1990年全球总发电量: 11,869,194GWh
2000年全球电力来源

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  •   煤: 5,995,467 GWh (38.7%)
  •   天然气: 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%)
  •   生质能: 112,383 GWh (0.7%)
  •   地热: 52,171 GWh (0.3%)
  •   废弃物: 49,740 GWh (0.3%)
  •   其它: 55,268 GWh (0.4%)
2000年全球总发电量: 15,511,193GWh
2010年全球电力来源

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  •   煤: 8,670,586 GWh (40.1%)
  •   天然气: 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%)
  •   风力: 342,203 GWh (1.6%)
  •   生质能: 275,160 GWh (1.3%)
  •   废弃物: 86,950 GWh (0.4%)
  •   其它: 136,039 GWh (0.6%)
2010年全球总发电量: 21,613,270GWh
2019年全球电力来源

<imagemap> Image:Circle frame.svg|180px poly 100 100 200 100 199 99 199 97 199 95 199 93 199 91 199 89 199 87 198 85 198 83 198 81 197 79 197 77 196 75 196 73 195 71 194 69 194 67 193 65 192 63 192 62 191 60 190 58 189 56 188 54 187 53 186 51 185 49 184 47 183 46 182 44 181 42 180 41 178 39 177 38 176 36 175 35 173 33 172 32 171 30 169 29 168 27 166 26 165 25 163 23 162 22 160 21 158 20 157 19 155 17 154 16 152 15 150 14 148 13 147 12 145 11 143 10 141 10 139 9 138 8 136 7 134 7 132 6 130 5 128 5 126 4 124 4 122 3 120 3 118 2 116 2 115 2 113 1 111 1 109 1 107 1 105 1 103 1 101 1 99 1 97 1 95 1 93 1 91 1 89 1 87 1 85 2 83 2 81 2 79 3 77 3 75 4 73 4 71 5 69 5 67 6 65 7 63 7 62 8 60 9 58 10 56 10 54 11 53 12 51 13 49 14 47 15 46 16 44 17 42 18 41 20 39 21 37 22 36 23 34 25 33 26 33 26 100 100 煤 poly 100 100 33 26 31 28 30 29 28 30 27 32 26 33 24 35 23 36 22 38 20 39 19 41 18 43 17 44 16 46 15 48 14 49 13 51 12 53 11 54 10 56 9 58 8 60 7 62 7 64 6 65 5 67 5 69 4 71 3 73 3 75 2 77 2 79 1 81 1 83 1 85 0 87 0 89 0 91 0 93 0 95 0 97 0 99 0 101 0 103 0 105 0 107 0 109 0 111 0 113 1 115 1 117 1 119 2 121 2 123 2 124 3 126 3 128 4 130 5 132 5 134 6 136 7 138 7 140 8 141 9 143 10 145 11 147 12 149 13 150 14 152 15 154 16 155 17 157 18 159 19 160 100 100 天然气 poly 100 100 19 160 20 162 22 163 23 165 24 166 25 168 27 169 28 171 30 172 31 173 32 175 34 176 35 177 37 179 39 180 40 181 42 182 43 183 45 184 47 186 49 187 50 188 52 189 54 189 56 190 57 191 59 192 61 193 63 194 65 194 67 195 69 196 70 196 72 197 74 197 76 198 78 198 80 199 82 199 84 199 86 200 88 200 90 200 92 200 94 200 96 200 98 200 100 200 102 200 104 200 106 200 107 200 100 100 水力 poly 100 100 107 200 109 200 111 200 113 200 115 199 117 199 118 199 120 198 122 198 124 197 126 197 128 196 130 196 132 195 134 194 136 194 138 193 139 192 141 191 143 190 145 190 147 189 148 188 150 187 152 186 154 185 155 184 157 182 159 181 160 180 162 179 163 178 165 176 165 176 100 100 核能 poly 100 100 165 176 167 174 168 173 170 172 171 170 173 169 174 167 175 166 177 164 178 163 179 161 180 160 181 158 183 156 184 155 185 153 186 151 186 150 100 100 风力 poly 100 100 186 150 187 148 188 147 189 145 190 143 191 141 192 139 192 138 193 136 194 134 100 100 石油 poly 100 100 194 134 194 133 195 131 195 129 196 127 196 125 197 123 197 121 198 119 100 100 太阳能光伏 poly 100 100 198 119 198 117 198 115 199 113 199 111 199 109 199 107 199 107 100 100 生质能 poly 100 100 199 107 199 105 199 103 199 101 200 101 100 100 其它 desc none </imagemap>

  •   煤: 9,914,448 GWh (36.7%)
  •   天然气: 6,346,009 GWh (23.5%)
  •   水力: 4,328,966 GWh (16.0%)
  •   核能: 2,789,694 GWh (10.3%)
  •   风力: 1,427,413 GWh (5.3%)
  •   石油: 747,171 GWh (2.8%)
  •   太阳能光伏: 680,952 GWh (2.5%)
  •   生质能: 542,567 GWh (2.0%)
  •   其它: 266,970 GWh (1.0%)
2019年全球总发电量:

27,044,190GWh

资料来源:IEA[7]

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。

参考资料[编辑]

  1. ↑ Chestney, Nina. 事实核查：天然气退出——已出售和废弃的项目. 路透社. 2021-05-14 [2021-11-27]. （原始内容存档于2021-11-27） （English）. 
  2. ↑ Shadbolt, Rory. 可再生能源驱动的电气化加速发展. SelectScience. 2021-11-26 [2021-11-27]. （原始内容存档于2021-11-27）. 
  3. ↑ 电力——2021年全球能源回顾. 国际能源署. 2021年4月 [2021-11-27]. （原始内容存档于2021-11-27） （British English）. 
  4. ↑ 太阳能光伏分析. 国际能源署. [2021-11-27]. （原始内容存档于2021-11-27） （British English）. 
  5. ↑ 完全由海上风电驱动的世界会是怎样？需要付费订阅. 经济学人. 2021-11-04 [2021-11-27]. ISSN 0013-0613. （原始内容存档于2021-11-26）. 
  6. ↑ Lempriere, Molly. 风光发电增长促使全球电力供应接近"排放峰值". 碳简报. 2023-10-04 [2023-11-08]. （原始内容存档于2025-03-10） （English）. 
  7. ↑ IEA: www.iea.org/data-and-statistics/

相关[编辑]

外部链接[编辑]

检索自“https://arolstar52-zhtest.hf.space/index.php?title=發電&oldid=209476”