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将太阳光能转换为电能，称为太阳能发电。图1.17为太阳能电池发电系统示意图。
在太阳光的照射下能产生电动势的器件，称为光伏器件。半导体PN结器件是光电转换效率很高的光伏器件，将此类器件组成的光电转换单元，称为太阳能电池。
图1.17 太阳能电池发电系统示意图
1—太阳能电池方阵；2—充电控制器；3—蓄电池；4—DC/AC变换；5—交流负荷；6—直流负荷
太阳能电池的最小单元称为太阳能电池单体。单体的工作电压仅为0.45~0.5V，工作电流密度为20~25mA/cm 2 。将多个单体串、并联并封装后即构成太阳能电池组件，功率可达几百瓦。将多个组件串、并联就构成太阳能电池方阵。将多个方阵并联即构成太阳能电站，此种直接将太阳光能转换为电能的电站常称为光伏电站。
充电控制器的作用在于防止蓄电池过充电和过放电。
太阳能电池最早用于太空飞行系统。20世纪70年代以后，在地面也得到了广泛的使用，特别是用于解决边远地区的供电问题。
太阳能电池发电的优点是：无噪声、无污染，故障率低，维护简便，可无人值班。目前最大的障碍是成本高，预计21世纪中叶其成本将会显著下降，从而可与常规能源竞争。
图1.18 地热电站的生产过程示意图
1—地下热水井；2—热水泵；3—扩容器；4—汽轮机；5—凝汽器；6—排水泵；7—回灌井；8—冷水泵；9—发电机
利用高温地热资源发电的电站称为地热电站，图1.18示出一种常见的地热发电厂的生产过程。
热水泵将地下热水抽至扩容器中，由于扩容器内压力低于热水压力，因此，热水在其中突然扩容而蒸发，一部分变为蒸汽，称为闪蒸。生成的蒸汽进入汽轮机内做功发电。冷水泵将冷水打入凝汽器中，使做功后的蒸汽变为凝结水，保证汽轮机末端有较低的温度和压力，提高汽轮机内蒸汽的热能向机械能转换的效率。废水经回灌井返回地下。
西藏羊八井地热电厂是我国自己建造的第一座商业性地热发电厂，装机25.18MW（其中第一电厂10MW，第二电厂15.18MW）。
在海湾入口或河口建设筑坝和水库，利用潮水涨落时海洋水位的变化在堤坝两侧造成的水位差发电的电站，称为潮汐电站。潮汐电站结构如图1.19所示。
图1.19 潮汐电站结构图
1—堤坝；2—水库；3—水机
图1.19中， H max 为涨潮的最高水位， H min 为退潮的最低水位。可获得的发电最高水头为 H =（ H max - H min ），昼夜之间，此种潮水涨落造成的 H max 与 H min 水位的比值达2倍之多，可能获得10m以上的发电水头。
仅在落潮时发电的潮汐电站在一个潮汐期内的运行工况分为充水、等候退潮、发电、等候涨潮四个阶段：
①充水。上涨的潮水经水闸进入水库，至堤坝两侧水位齐平时关闸蓄水。
②等候退潮。等候堤坝外侧水位退落。
③发电。当堤坝外侧水位下降，达到发电最佳水头时水轮发电机组开始发电，直至堤坝两侧水位差小于机组发电所需最低水头。
④等候涨潮。等候下一次涨潮时再充水。
显然，由于水头不高，潮汐电站的发电能力取决于水库的容量，建设10MW级的潮汐电站需要很大的占地面积。