電力系統(tǒng)的組成之發(fā)電

發(fā)電是指利用動力發(fā)電裝置將水能、石化燃料（煤、油、天然氣）的熱能、核能等等的原始能源轉(zhuǎn)換為電能的生產(chǎn)過程。用以供應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)各部門與人民生活之需?，F(xiàn)在發(fā)電依然使用化石燃料為主要的發(fā)電形式，但化石燃料的資源不多，日漸枯竭，人類已漸漸較多的開始使用太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⒑Ｑ竽艿饶茉磥戆l(fā)電。

電能在生產(chǎn)、傳送、使用中比其他能源更易于調(diào)控，因此，它是最理想的二次能源。發(fā)電在電力工業(yè)中處于中心地位，決定著電力工業(yè)的規(guī)模，也影響到電力系統(tǒng)中輸電、變電、配電等各個環(huán)節(jié)的發(fā)展。

發(fā)電動力裝置按能源的種類分為火電動力裝置、水電動力裝置、核電動力裝置及其他能源發(fā)電動力裝置。火電動力裝置由電廠鍋爐、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)（慣稱三大主機(jī)）及其輔助裝置組成。水電動力裝置由水輪發(fā)電機(jī)、調(diào)速器、油壓裝置及其他輔助裝置組成。核電動力裝置由核反應(yīng)堆、蒸氣發(fā)生器、汽輪發(fā)電機(jī)組及其他附屬設(shè)備組成。

火力發(fā)電一般是指利用石油、煤炭和天然氣等燃料燃燒時產(chǎn)生的熱能來加熱水，使水變成高溫、高壓水蒸氣，然后再由水蒸氣推動發(fā)電機(jī)來發(fā)電的方式的總稱。以煤、石油或天然氣作為燃料的發(fā)電廠統(tǒng)稱為火電廠。

水力發(fā)電的基本原理是利用水位落差 ，配合水輪發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力，也就是利用水的位能轉(zhuǎn)為水輪的機(jī)械能，再以機(jī)械能推動發(fā)電機(jī)，而得到電力。科學(xué)家們以此水位落差的天然條件，有效的利用流力工程及機(jī)械物理等，精心搭配以達(dá)到最高的發(fā)電量，供人們使用廉價又無污染的電力。

核能發(fā)電的核心裝置是核反應(yīng)堆。核反應(yīng)堆按引起裂變的中子能量分為熱中子反應(yīng)堆和快中子反應(yīng)堆。快中子是指裂變反應(yīng)釋放的中子。熱中子則是快中子慢化后的中子。目前，大量運行的是熱中子反應(yīng)堆，其中需要慢化劑，通過它的原子核與快中子彈性碰撞將快中子慢化成熱中子.熱中子堆使用的材料主要是天然鈾(鈾-235含量3%)和稍加濃縮鈾(鈾-236含量3%左右)。根據(jù)慢化劑、冷堆劑和燃料不同， 熱中子反應(yīng)堆分為輕水堆(包括壓水堆和沸水堆)、重水堆、石墨氣冷堆和石墨水冷堆。至今已運行的核電站以輕水堆居多，中國已選定壓水堆作為第一代核電站。

核反應(yīng)堆的起動、停堆和功率控制依靠控制棒，它由強(qiáng)吸收中子能力的材料(如硼、鎘)做成。為保證核反應(yīng)堆安全，停堆用的安全棒也是由強(qiáng)吸收中子材料做成。

把風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苁秋L(fēng)能利用中最基本的一種方式。風(fēng)力發(fā)電機(jī)一般有風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)（包括裝置）、調(diào)向器（尾翼）、塔架、限速安全機(jī)構(gòu)和儲能裝置等構(gòu)件組成。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作原理比較簡單，風(fēng)輪在風(fēng)力的作用下旋轉(zhuǎn)，它把風(fēng)的動能轉(zhuǎn)變?yōu)轱L(fēng)輪軸的機(jī)械能。發(fā)電機(jī)在風(fēng)輪軸的帶動下旋轉(zhuǎn)發(fā)電。

太陽能也可用來發(fā)電，目前方法主要有兩種，一種是光—熱—電轉(zhuǎn)換方式，另一種是光—電直接轉(zhuǎn)換方式。

（1）光—熱—動—電轉(zhuǎn)換方式通過利用太陽輻射產(chǎn)生的熱能發(fā)電，一般是由太陽能集熱器將所吸收的熱能轉(zhuǎn)換成工質(zhì)的蒸氣，再驅(qū)動汽輪機(jī)發(fā)電。前一個過程是光—熱轉(zhuǎn)換過程；后一個過程是熱—動再轉(zhuǎn)換成電最終轉(zhuǎn)換過程，與普通的火力發(fā)電一樣.太陽能熱發(fā)電的缺點是效率很低而成本很高，估計它的投資至少要比普通火電站貴5～10倍。

（2）光—電直接轉(zhuǎn)換方式該方式是利用光電效應(yīng)，將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能，光—電轉(zhuǎn)換的基本裝置就是太陽能電池。太陽能電池是一種由于光生福特效應(yīng)而將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能的器件，是一個半導(dǎo)體光電二極管，當(dāng)太陽光照到光電二極管上時，光電二極管就會把太陽的光能變成電能，產(chǎn)生電流。當(dāng)許多個電池串聯(lián)或并聯(lián)起來就可以成為有比較大的輸出功率的太陽能電池方陣了。太陽能電池是一種大有前途的新型電源，具有永久性、清潔性和靈活性三大優(yōu)點.太陽能電池壽命長，只要太陽存在，太陽能電池就可以一次投資而長期使用；與火力發(fā)電相比，太陽能電池不會引起環(huán)境污染。