發電

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。

涡轮发电机（英语：Turbo generator）

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

依据发电后产生电的波形，可区分为：

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。

技术

非再生能源发电

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（英语：Very high temperature reactor）（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
• 核聚变发电：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。其发电原料（氘、氚等）自然界中存量丰富。

再生能源

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
• 电瓶发电

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

• 太阳能光电：利用半导体材料的特性，把光能转换成电能。
• 海水温差发电

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	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

全球的发电量与电力来源变化：

1990年全球电力来源   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   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   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   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。