電廠發電類型

火力 運用基本發電原理，可以細分以下數種發電方式： 火力核能太陽能風力生質能海浪潮汐海洋溫差地熱水力 主要原理 經過人們近兩百年努力的成果，目前較為經濟且有效的發電方式包括了水力、火力及核能發電。

左圖是常用發電方式示意圖，水力發電是由水庫貯存的水，大量自高處渲洩而下，推動水輪機再帶動發電機中的導線線圈而發出電力。

火力（包括油、煤及天燃氣）與核能則是將水燒成蒸汽，使其推動汽輪機再帶動發電機而發電。

火力發電廠運作原理 左圖中左下方鍋爐裏的水被熱源燒成蒸汽後，送至汽輪機再推動發電機發電；使用過的蒸汽則送至冷凝器，由海水將其冷卻成水，再送至鍋爐重複使用。

其中做為熱源的物質包括了煤、油及天然氣，這三種物質的加熱方式與成本均不相同，但發電運作則類似。

至於核能發電，只要把右圖中的熱源換成核能即可；但因涉及「控制核分裂反應」、「防止輻射外洩」等因素，所以核能電廠工作流程較為複雜。

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        火力發電 自從人類發明鑽木取火以後，就不斷利用火產生的熱能源征服大自然。

火力發電視將煤炭、石油、天然氣等化石燃料放入鍋爐裡燃燒，鍋奴裡裝置一圈一圈的水管。

水管裡的水被燃燒成高溫的水蒸氣後，就會推動蒸氣渦輪機，進而轉動發電機產生電力。

火力發電廠是現今發電方式最普及的發電廠，但它產生廢氣、灰塵、空氣污染與燃料成本貴、燃料運輸與儲存不易等問題是它最大的缺失。

天然氣發電的原理和火力發電一樣，是利用它燃燒時產生的熱氣，推動渦輪機或再利用渦輪機排出的餘熱，使水變成蒸氣推動汽輪機而發電，這就是所謂的─複循環發電，它的發電效率效率較高。

另外如果我們把天然氣送入一般燃油或燃煤的鍋爐燃燒，使水變成蒸氣，再以蒸氣推動汽輪機帶動發電機運轉而發電，這就是一般的火力發電，其效率較低。

由於天然氣熱效率高，排放的污染物又較其他燃料少，因此以天然氣為燃料來發電是公認最乾淨的能源。

目前天然氣發電的技術已相當成熟。

鄰近的日本及韓國不但已有天然氣發電廠進入商業運轉，而且規模相當大。

台電公司也將在興達火力發電廠增設五部各43萬千瓦的複循環機組，因熱效率高，且操作維護成本低,對未來開發電源及配合政府環保政策，都有極大的幫助。

(參考資料來源：中國石油公司) 核能發電 核能發電與火力發電非常相似，只是燃料不同。

核能發電的原理和水力、火力發電廠有同樣的共通點，就是設法使渦輪機（turbine）轉動，以帶動發電機切割磁場，將機械能轉變為產生電能。

其中主要的不同點在於推動渦輪機所用的動力來源。

水力電廠以大量的急速流動水（例如由水壩或瀑布引出）直接推動渦輪機，而核能電廠與火力電廠則利用大量高溫、高壓之水蒸氣推動渦輪機，其中核能電廠是靠核分裂所釋放出的能量、火力電廠則是靠燃燒煤炭、石油或天然氣等化石燃料以產生蒸汽。

(上圖為核能發電簡圖) 核能發電利用鈾燃料進行核分裂連鎖反應所產生的熱，將水加熱成高溫高壓，核反應所放出的熱量較燃燒化石燃料所放出的能量要高很多（相差約百萬倍），比較起來所以需要的燃料體積比火力電廠少相當多。

核能發電所使用的的鈾235純度只約佔3%－4%，其餘皆為無法產生核分裂的鈾238。

舉例而言，核四廠每年要用掉80噸的核燃料，只要2支標準貨櫃就可以運載。

如果換成燃煤，需要515萬噸，每天要用20噸的大卡車運705車才夠。

如果使用天然氣，需要143萬噸，相當於每天燒掉20萬桶家用瓦斯。

換算起來，剛好接近全台灣692萬戶的瓦斯用量。

(參考資料來源：美麗新世界-新核家園) 太陽能發電 簡單的說就是利用太陽的光或熱來發電。

採用太陽熱能的發電方式是利用許多反射鏡，將陽光集中投射在一個鍋爐上，產製高溫高壓水蒸汽，推動渦輪機來發電。

從這些描述，讀者不難想像，這個電廠需要很大的一片土地，需要許多電腦控制的反射鏡，隨時調整角度使集中於一點。

另一種太陽能發電是利用太陽光照射在半導體上，由太陽光提供能量造成電子的流動。

由於這種方式產生的電是直流，若要併入電力系統，還得經過換流器變為交流才可以。

這種光電池的發電就比前面介紹的太陽能鍋爐，在裝設上較有彈性，它可以安裝在屋頂上、空地上、外牆上，甚至汽車頂上。

現在甚至有人研究使光電池像膠帶一樣，可以隨意“貼”。

其三則利用日光將水分解成氫與氧兩種氣體，再用氫作為發電的燃料。

上述三種方法均須有穩定的日照及廣大的土地，例如要建一座發電量與核四廠相當的太陽能電廠，則約需6750公頃的土地，約為核四廠現址面積的十四倍，而且還須保證這塊土地有充足而穩定的日照。

太陽能的科技，應用甚廣。

例如太陽能的計算機、手錶，在市面上很普遍。

另外，利用太陽能來驅動的熱水器和太陽屋，在外國亦可見到不少。

而太陽能的交通工具，在一些科技較先進的國家亦有研究發展，例如美國、日本。

這些交通工具包括飛機、汽車。

太陽能能場的主要缺點是在熱從集電器轉移至中央熱交換機的過程中流失，一個解決方法是一個含有數千個分離的鏡子的循環區域，將太陽的熱能集中到一個中央收集點。

第一個中央收集系統是溫度達攝氏3,000度(華氏5,400度)以上的實驗性太陽能熔爐，而在西元1980年代，第一個中央收集動力塔開始運作。

太陽能的供應源源不斷，是一種非常清潔的能源，不會引起污染，更不會耗盡自然資源或導致全球溫室效應。

(參考資料來源：台北市北區資訊教育發展中心)   風力發電   風能的利用已有多年的歷史，例如帆船、風車等，用於發電還是上個世紀的事。

風力機的形式有許多種，葉片形狀及數量也有差異。

目前大多採用三支葉片的較多，為配合風速的變化多使用感應發電機。

風力弱時無法發電必須停機，風力過強時亦可能損及機械設備，也必須停止發電。

此時調整葉片平行於風向，使之不受力，葉片即不再轉動，等到風速在某個範圍之內時，再行啟動。

這些運作的操控完全由電腦來完成，現場不需任何人力。

當然基於經濟效益的考慮，裝置地點要十分講究，除了要有穩定的風，還得考慮每年有多少小時有風可以發電。

風力發電是直接利用風力推動發電機中的導線線圈來發電，其最大特色即為荷蘭的標記～風車。

台灣澎湖的七美也有座風力發電廠，其發電量約比核四核廠小了一百萬倍，可知欲發展這種電廠也需有大量的土地，而穩定且強勁的風力也是不可或缺的條件。

(參考資料來源：TEENS'清蔚園)   生質能發電 這是利用垃圾或動物排泄物所生成的沼氣來發電，主要是以內燃機的方式帶動發電機。

例如：台北的山豬窟垃圾掩埋場，收集垃圾在地下產生的沼氣，隨即利用發電並售予台電。

台灣亦有養豬場將豬糞所產生的沼氣回收，除烹煮豬食外，利用瓦斯引擎進行發電。

另外，也有人曾考慮於地廣人稀的地方，大量種植生長快速的樹木，燃燒木材來發電，砍伐後立即重新植樹，如此周而復始。

而二氧化碳排放後，即可由樹木吸收，對溫室效應無任何負面的影響。

(參考資料來源：TEENS'清蔚園) 海浪發電 海面的湧浪在大部份的時間都是不停地拍打海岸，如果善加利用亦是免用燃料的發電方式。

利用海浪能量的方法，一種是使用一個浮桶連接一個長臂伸入海中，岸上則利用槓桿原理，帶動一個唧桶，用以產生動力來發電。

另一種則是在海水中建築一個上下都有開口的箱狀物體，當海浪來時，箱中的水位上升，壓縮箱中上部的空氣由上方出口排出，而上方出口則安裝一個像風扇一樣的葉片，風力的作用轉動葉片用以發電。

當海浪退下，水位下降，排風變為吸氣，風扇反向旋轉亦可發電。

(參考資料來源：TEENS'清蔚園)   潮汐發電   地球的海平面受到月球引力的作用，每天有兩次漲退潮。

若在一個具有廣大面積的海灣或河流出海口，以築堤的方式分隔海水，形成內外兩個海域。

漲潮時，外面的海平面較高，透過堤防底部開口所設置的水輪帶動發電機，當海水發電後流入內海，雙方水面一致時，即關閉水閘。

等到退潮後，內海水面高於外海，再開啟水閘，再行發電，每次潮差都可以發一次電。

(參考資料來源：TEENS'清蔚園)   海洋溫差發電 在海岸，尤其是海水深度離岸後急速下降的地點，施放水管，將數百尺深、溫度較低的海水抽上岸邊，利用其與海面較高溫海水之間的溫差發電。

當然抽水時，深海的浮游生物也可一併抽取，聽說可以利用作水產養殖之用。

在海上陽光只照到海的表層而照不到深處，因此有些海面與深海的溫差可達200℃，目前研究顯示可利用某些特殊氣體（如氨氣），在流經海面時吸熱成為氣態推動氣輪機發電，用過的氣體再送入深海冷卻成液體而繼續下一次循環。

就技術而言，其最大的挑戰是深海管路的舖設，也正因此一挑戰尚無法有效克服，故迄今世界上還沒有一個商業性海水溫差電廠。

(參考資料來源：TEENS'清蔚園) 地熱發電 由於地球的核心是高熱的岩漿，如能予以利用，透過蒸汽的形式，將其引至渦輪機使其帶動發電機就是地熱發電。

當然地熱井的選擇開鑿則是另一個問題。

台灣宜蘭已有試驗性的地熱發電。

地球為半徑六千公里的球體，其表面岩石層的地殼約為三十公里，而因地球中心溫度高達攝氏六千度左右，故一般地區每深入地層一百公尺，溫度上升約30℃。

在火山溫泉地區，其溫度上升則可達100℃，此為岩漿從地殼裂縫慢慢湧出的結果，而地下水流經這些地區後會變成高溫高壓的蒸汽，如以適當的工程方法引出這些蒸汽，即可送入汽輪機作功而發電。

台灣地處環太平洋火山帶，具有很多地熱區，但卻因酸性太高或蒸汽含量太少，大都無法用來發電。

1980年國科會曾於宜蘭清水地區興建一座地熱示範電廠，但後因地熱產量衰減，已於1993年底停止運轉。

(參考資料來源：TEENS'清蔚園) 水力發電     台灣地區雨量充沛，河川坡地陡峻，水力資源豐富，水力發電曾為台灣光復初期發電系統之主力。

水力進行發電，是以人工方法，引導水流以高速度衝擊水輪機，帶動水輪機和發電機的旋轉，從而產生電力。

因此，一般在水電站的上游，建造攔河壩和蓄水庫，積蓄水量，提高落差（水頭）。

水力發電是再生能源，對環境衝擊較小。

除了提供廉價電力外，還有下列之優點：控制洪水氾濫、提供灌溉用水、改善河流航運，有關工程同時改善該地區的交通、電力供應和經濟，特別可以發展旅遊業及水產養殖。

美國田納西河的綜合發展計劃，是首個大型的水利工程，帶動整體的經濟發展。

水是自然動力中最有用，因為它最容易被掌控。

流水可經由水閘或管線被輸送，更重要的，一條河流可藉水壩區隔成能容納大量水的水庫，當需要時便釋出其所需的量。

水力常被規劃成水力發電廠，通常建基於大型的水壩，最佳的地理位置是在高山地區且狹窄而兩側陡峭的河谷，水壩建於如此的河谷可以產生超過100公里(60英哩)長的蓄水庫。

大規模的計劃或許就不只一個簡單的水壩和蓄水庫。

在澳洲的雪山(SnowyMountains)，雪河的水藉由一連串的地下通道，轉至十六個發電廠。

水力亦被用來儲存其他發電廠多餘的能量，這可所謂的抽蓄發電廠(pumped-storageplant)來處理，及使用兩個分離且不同水平面的蓄水庫。

正常運作下，位置較高的水庫的水被用來驅動渦輪產生電，而經過渦輪的水便儲存在較低的水庫。

一但有多餘的電，便被用來抽取較低水庫的水回到較高的水庫。

電力的需求在白天時達到最高點，這亦意味著，大多數的發電站，抽水的工作通常在夜間完成。

抽蓄水力發電之概念︰在工業社會裡，一天的用電量有很大的變化，深夜用電約僅白天的六成。

由於近年來國內經濟起飛，用電量急遽增加，為提高機組效率以降低發電成本，發電機組逐漸大型化，而擔任基載的核能及大型火力機組為了運轉效率不能大量減載，故於深夜用電量少時必有剩餘，但白天尖峰時段之發電量又常不足，抽蓄機組恰可利用離峰時剩餘之電能，抽取下池之水貯存於上池，於尖峰時再利用上池放水發電，以補充系統尖峰發電量之不足，也就是把深夜多餘的電能，轉變為水的位能儲存起來，供第二天白天使用。

抽蓄發電除可增加尖峰時之發電量，提高大容量火力及核能發電機組之效率及降低系統成本外，並可隨時調整系統之電壓與頻率，必要時更可緊急發電或停止抽水，以補充因大容量機組故障而不足之電力以免限電，確保供電品質，故抽蓄發電實為目前實施負載管理調節系統尖峰與離峰用電量最佳方式。

(參考資料來源：台南縣政府經貿科技局)