发电厂多余的电最后到底去哪了(发电厂多余的电怎么办)

实际上是不存在多余的电的,一个发电机有多大的负载就产生多大的视在功率。如果负载变小,输出功率也变小;如果负载变大视在功率也变大,直到达到发电机的额定功率。如果超负荷,可能会因为电流过大烧毁电路的薄弱处(电阻高处,例如转子线圈或其他什么地方)或者造成负荷两端电压下降。

假如一个电厂并没有并入大网供电,是一个孤立的电网,当这个电厂的输出火线和零线没有接任何负载,而且电路是断路的时候,那么这个电厂就只是在火线和零线之间产生了一个电压,并没有输出任何功率。这可以类比水厂水泵在工作但并没有输出任何的水。而当零线火线被接通,但是没有任何的负载的话,那么电网内回路的电流将会非常大,这就是我们经常说的短路的情况,这样就可能烧毁线路甚至发电机。

发电厂多余的电最后到底去哪了(发电厂多余的电怎么办)图1

上图:秦山核电站

另外,电厂也是分很多类型的,像是火电厂和核电厂和丰水期的水电是属于基础负载类型的电厂,它们的发电量伸缩性相对比较小,通常不大可能停机,一旦遇到负荷变小的情况就会通过调整输出容量来匹配负载。像是火电厂就会通过减少燃煤量的方式,而核电厂会通过增加中子吸收材料的吸收面积(插入镉棒),或者采用改变燃料棒的插入构成(例如法国核电厂采用灰棒/黑棒的搭配来灵活控制输出)。但降低输出功率实际上只是降低了电厂的额定功率(也就是电厂的能源消耗成本),如前面说的一样,如果没有负载,这些功率也是输出不了的,无论如何也不存在多余的电的问题,有的只是在炉子里白烧的煤以及反应堆白白进行的核反应,陪着空转的涡轮,以及输出端白白的电压——有电压,没电流,相当于电没送出去。

发电厂多余的电最后到底去哪了(发电厂多余的电怎么办)图2

上图:华能瑞丽江水电站

电厂的设计师和管理人员优化的主要是输入能源(如煤和核燃料)。发电厂会对产电输入功率(燃煤和反应堆的反应速率)有一个动态的调节,所以通常多余的能量损耗被控制到了最低。除此之外,输电网络还会把多余的额定功率分配给高负载的区域网络,从而实现区域间的负载均衡。但电厂总有一部分额定功率是没有被使用的,因为通常电厂的容量要略大于最高负载才好,所以除开用电高峰期大部分时候电网都是没有满负荷运行的(尤其是夜间,所以供电局才会以低价鼓励夜间用电),这部分功率就是在电厂被浪费的输入能源功率部分。也就是说电厂花了那么多煤和核燃料在哪里提供能源,但是没有从电厂流出去。

那么没有流出去的能量到哪里去了呢?

由煤燃烧和核燃料裂变产生的热量转化为涡轮的推动力,这个功率投入是一定的,但是涡轮带动发动机的转子产生的只是一种能量的势,即电压,当有负载的时候,发电机的转子当中的线圈就会有电流,这个电流会形成一个反向的阻力,阻碍涡轮的旋转,负载越高,电流越大,阻力越大。但如果没有负载,电路完全断开,那么就不会有这样的阻力。那么涡轮就是不受阻力地空转,没有能量输入到转子的线圈当中。

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所以,没有流出去的那些由煤、核燃料释放的能量就被挡在了电路外面,也就是说那些蒸汽没有受太多的阻力就通过了涡轮,被喷出去了,最后被冷却塔冷却了。在有输出电功率时经过涡轮的蒸汽其残余动能和内能肯定是低于没有输出电功率的时候的。

我说明白了吗?

评个论,点个赞,关个注吧!

电网很可能是人类建造过的最复杂的系统之一,因为在任何时候,电网的电力供应,否则我们不知道何时会断电。

因此,电网需要根据可预测的需求变化,如人类活动的日常模式以及设备超载和天气的意外变化,不断调整供应。

最重要的一点就是要保证核能在发电过程中不会对环境造成污染,同时还要确保发电厂的发电量能够满足电网的供求关系。

如果有结余是好的,但如果没有足够的平衡就会有问题。我们没有每天失去电力,这意味着发电站给的比我们使用量的更多。

那么,问题来了,过剩的电力在哪里?

发电厂多余的电最后到底去哪了(发电厂多余的电怎么办)图4

关于储能

这是另一项有趣的技术——储能,它在整个电网的电网供电中发挥着重要作用,并使整个系统更加灵活和可靠。

在供过于求的情况下,电能需要通过各种存储设施来储存到电网里去。

很明显,所有多余的能量都被储存起来了,它基本上和给电池充电一样,只是形式多种多样。

可再生能源(如风能、太阳能)和核能在供求关系上存在着很大差异,它们之间的竞争决定了产电所需能量的大小。

所以,存储能量是非常非常有必要的,现在大多数储能技术都能够非常快速的排入电网,在需求意外增加的情况下,快速响应对于保证电网的稳定是非常重要的。

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储能技术

事实上,这个话题(关于多余电能的处理)在互联网上非常流行,我看到很多人对它的反应是抽水蓄能,这可能意味着用剩余的电力抽水,然后把它放在抽水蓄能电站中,在需要的时候使用,这实际上是把过剩的电能转化为水的势能。

这当然是对的,但也不完全是对的,只能说是主要的手段。

在国外,特别是一些发达国家,近100年来抽水蓄能发展非常迅速,而中国相对比较落后。

在美国,96%的电能[1]是通过抽水蓄能方式储存的,但在国内不应该这么高,我找不到数据,但我知道国内的电化学储能比例相当高,因为2019新的电化学储能方式有一半是通过抽水储能方式储存的。

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抽水蓄能电站的发展也非常迅速

我国第一座大型抽水蓄能电站就是广州抽水蓄能电站,它与附近的几个核电站配套运行,总装机容量2400MW,但直到1994年才投入使用。

与其它储能方法相比,抽水蓄能有很多独特之处。

储热是指将太阳产生的热量转化为熔盐或液体中所含有的水和氢等气体而释放出的过程。 这种过程需要消耗大量燃料才能完成,而这其中包括热能和化学能。如果能够把它们存储起来的话,就可以为我们提供源源不断的能源。现在人们已经开始利用一些新材料来储存能源。 然后将储存的能源用于发电,使太阳能即使在太阳落山后也能得到利用。

另一种方式就是把电能转换成氢气或者其他零碳燃料,然后再利用氢气来驱动燃料电池。

还有很多很多的方法,比如压缩空气能量存储(也可以将电能转化为势能)、飞轮储能,甚至是直接充电,总之,电网不会随意浪费多余的电能。

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储能逆风

虽然有很多方法可以燃烧多余的电力,但几乎所有的储能方法都不理想。

从物理上讲,这是很难做到的,所有这些储能的方法,所需要的设备和储存的材料,都占用了大量的空间,这种电能不仅仅是给电池充电,而是“巨大的”能量。

储能的目的就是为了解决:如果供过于求的话,那么就可以减少浪费。

电能作为主要的储能介质之一,可以通过抽水蓄能电站或者蓄电池组等储能系统对电能进行存储或转化为热能供用户使用。

如果按民用峰谷计算,储能成本可能高于谷电成本,因此电网电网动力在民用低谷时段(如夜间)使用电力。

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坦白说,电网之所以如此困难,是因为有很多不可控因素,而储能是目前最好的解决方案,但成本确实很高,因此未来可能会有很多技术革新。

但是请放心,现在能源越来越重要,我们不能只是浪费多余电能。

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