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发电

科普小知识2022-09-27 11:17:55
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发电(英语:Electricitygeneration),泛指从其它种类的能源转换为电力的过程。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,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。

1、发电方式

依据所产生的电的波形,可区分为:直流电和交流电。

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、*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 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

2、直流发电

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。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,目前主要仅用感测器。或是,将光能转换为电能的太阳能电池。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。

3、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,电压通常介于110~240伏特之间,频率在50~60赫兹之间。

4、非再生能源发电方式

经高压蒸气驱动发电机组(热力发电)

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:

燃煤

燃气(天然气、液化石油气、页岩气、可燃冰、沼气)

燃油(石油或重油、页岩油)

垃圾(焚化炉)

汽电共生

核能发电,依使用的缓速剂与冷却剂的不同,又分为:

轻水反应堆(LWR):又分为压水反应堆(PWR)、沸水反应堆(BWR)、进步型沸水式反应堆(ABWR)、超临界水反应堆(SCWR)

重水反应堆(HWR):又分为加压重水反应堆(PHWR)、蒸汽发生重水反应堆(SGHWR)

石墨慢化反应堆(GMR):又分为压力管式石墨慢化沸水反应炉(RBMK)、高温气冷反应堆(VHTR、HGCR)

其他:快中子增殖反应堆(FBR)、球床反应堆(PBR)、行波反应堆(TWR)……等,与第四代反应堆

5、再生能源发电方式

外力直接驱动发电机组

水力发电

潮汐发电

风力发电

人力发电

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

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,但因其发电原料(氘、氚等)自然界中存量丰富,故归类至此。

海水温差发电

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