做為一個電力工人,先說結論,發出來的電,國家電網不會儲存起來,也不會浪費。而是根本不存在發出來的電用不完這種情況。
電能是不能大量儲存的,無論是蓄電池組還是抽水蓄能電站,所儲存的電能在整個電網容量中的占比都是極小的。
所以電能是即發即用,用多少,就發多少,時刻處在一個動態的平衡之中。
當然,可能有人會想到一個問題,從利益上考慮,電廠肯定是想多發電的,多發電才能多賺錢,對不對?那麼,電廠非要多發電怎麼辦呢?或者說,是怎樣實現發電和用電時刻平衡的呢?
是從技術和管理兩個方面來實現的。
先說技術方面:
在這之前,得先了解一個事實,我國電網的發電、輸配電、用電,都是以交流電的形式運行的。現在輸電上,特別是西電東輸,大量應用了特高壓直流輸電技術,但是到接入電網的時候,還是要逆變成三相交流電的。
既然是交流電,那麼就有頻率,我國的交流電的頻率是50赫茲,這是全國統一標準,和車同軌、書同文幾乎同樣重要。不同頻率的電網是無法直接連通的!
對此沒太多了解的,可以去看一看你的手機充電器,或者其它電器關於電源的說明。經常出國的知乎er們,還記得被電源適配器支配的恐懼嗎?
其中100-240V是電壓,50/60HZ就是電源的頻率,表明這電器可以接入電壓範圍100-240V,頻率50或60HZ的市電電源。順便一提,中國的市電電源是220V、50HZ,美國為120V、60HZ。
用電頻率是50HZ,發電頻率也是50HZ。電網頻率決定了運行中的發電機的轉速,一對磁極的發電機就要轉50HZ*60秒,每分鐘3000轉,兩對磁極的,就要每分鐘1500轉。只要併入電網運行的發電機都要以同樣的節奏動呲噠呲,要不然電網就不帶你玩!
是不是很神奇?還有更神奇的呢,如果你有一家發電廠,有一天你粗心的斷了燃料,汽輪機沒有蒸汽輸入了,你覺得機組會停止運轉嗎?只要發電機還沒有和電網脫開,熱情的國網公司當然不會放棄你啦,這時候發電機秒變電動機,繼續以原來的轉速,反過來帶動汽輪機轉動!是不是很有趣?當然,你的汽輪機末極葉片因此損壞,國網是不會負責的。你還要記得去交電費和罰款哦!所以,各電廠都有個「逆功率保護」,在原動機出問題的時候,立刻斷開發電機與電網的聯接。
知道誰是大佬了嗎?
好了,下面就要引出一個重要規律了:
對一個電網,如果輸入的電能大於輸出的電能,這個電網的頻率和電壓會上升,反之,電網的頻率和電壓會下降。
也就是說,如果發電廠發出的電多於用戶所用的電,電網的頻率和電壓會升高。
我們已經知道,電網的頻率決定了發電機的轉速,也就是說發電廠的發電機轉速也會隨之升高。能升高多少呢?最多不超過11%-12%。即,一個原來3000轉/分的發電機,最多只能轉到3330~3360。但正常情況根本不允許達到這麼高。任何一個發電機組從設計、製造開始就限定了它的轉速,叫做額定轉速,超過或者低於額定轉速,輕則效率下降,重則機毀人亡。
電力行業對機組超速造成的事故有個術語,叫「飛車」,這絕對是發電行業最令人膽寒的詞!如果某人敢在發電廠的主控室開玩笑,喊一聲「飛車啦!」,效果和在銀行大堂喊「搶劫啦!」是一樣的。
同時,電網頻率的升高會造成變壓器鐵損增大,鐵芯升溫。
所以,在電網上電已經夠用的情況下,先不說有硬、軟體的重重保護,技術上根本不可能,即使能做到,各電廠為了自己的小命,也是絕對不會強行增加發電量的。
那麼,就有了另一個問題,全國數以萬計的電廠,億萬的電力用戶,是怎麼做到發電量和用電量的時刻平衡的呢?各位關燈、開電視之前,國網公司也沒有要求先打個電話申請吧?
這個問題很複雜,牽扯到大量專業知識,什麼象限圖啊、AGC、AVC啊、調度協議啊,等等,水平有限,我也只能簡單說一說,如果看不懂,也無所謂,就當國網很牛,能掐會算也行。
電網主要是通過調度部門對發電廠側進行調節來平衡電能供需的,調節的主要依據還是電網頻率。
調節方式分為一次調頻和二次調頻。
以下是簡化描述,儘量讓大多數人能看懂:
一次調頻的原理很簡單,還是電網頻率的變化引起發電機轉速的變化,發電機轉速的變化會被調速系統的感受機構轉化成油壓或者電信號的變化,這些油壓或者電信號會反饋給原動機(汽輪機、燃機、水輪機等)的控制系統,調節進汽/進水量,轉速慢了,就加大進汽/水,轉速快了,就減少進汽/水。
這套東西聽起來像是自動化,其實並不是什麼高精尖的玩意,在上世紀三四十年代就發展成熟了,以前是純液壓的機構,還有徑向鑽孔泵、旋轉阻尼等許多種,反應速度不是很快,以前的燈忽明忽暗,這就是原因之一;現在基本都是數字電液的,反應更快,精度更高,一般在毫秒級。
一次調頻不需要人工參與,各發電廠的機組根據自身速度變動率的不同,自動做出幅度不同的發電量增減。調節速度快,精度高,但是調節範圍小,而且是有差調節,打個比方,你一關燈,用電少了,電網頻率本應該升高0.1HZ,電廠的一次調頻動作後,發電機發出的電也少了一些,電網頻率只升高了0.01HZ,也就是一次調頻只能減緩頻率的變化,而不能完全消除。
二次調頻就需要人來有意識的,或者藉助一些自動設備,進行發電量的增減,以前是有專門的調峰電廠或者旋備電廠來應對用電峰谷變化,現在國內基本普及了AGC(Automation Generate Control 自動發電控制),用電量的變化可以由大量電廠共同調節。
二次調頻調節範圍大,裝設AGC的電廠,很多可以達到60%~100%,但是速度慢,單台機組一分鐘可能只能調節1~3MW。而且二次調頻還是有大量的工作,需要人來協調、參與。那麼就牽扯到實現電能平衡的另一個方面:管理。
管理
這部分是最複雜的,都是電廠和電網調度怎樣聯繫、電力調度的紀律、什麼樣的電廠應該裝設什麼樣的設備、具有什麼樣的能力、什麼情況處罰、什麼情況……嗯……可以罰少點,諸如此類。所以我要更簡單的來說它。
一句話概括就是:統一調度,分級管理。
統一調度,就是各電廠都要聽電網調度的,各電廠、大用戶的電力值班人員、值長都要接受調度的考核、領導。
分級管理,就是國網的調度分為縣調、市(地)調、省調、區域電網調度、國網調度5級,各發電廠、用電單位根據容量、電壓等級的不同,分屬不同的級別的調度管理。
這塊非常之枯燥、繁瑣,我只上張圖吧,大家感受一下:
這本書全背過去,差不多就能考40分啦,80分及格哦。
書里的東西基本都要記,都有可能用得著。而這,只是電力調度工作的一小小部分內容,除此之外,還有大量的圖紙,根據每一個發電廠、電力用戶出現各種情況的預案,各種新建、改造、拆除電力設備的申請、規劃等等。
不說了,腦仁疼。
最後,非常反對地球一小時之類的行動!一場為宣傳而做的行為藝術,實際對節能沒啥卵用。而且這種行動擴大化對電力系統的安全是不利的,當然,現在還沒啥感覺。但是真正的節能還是要看平時。
最後的最後,我提了一嘴反對地球一小時活動,可能沒表達清楚,在這裡集中回復一下有意見的各位,就不一一回復了哈。先說明一下啊,這只是我個人的看法而已。
我反對地球一小時,並不是因為它對電網的損害。事實上,現在地球一小時活動引起的負荷變化,電網根本沒感覺,損害更談不上。以國網的強大,可能只有鋼鐵廠的精鍊爐之類,大型的工業設備參加活動了,才能讓值班調試動動滑鼠吧。
我反對的,是這種活動的擴大化。
地球一小時活動,我認為,它只能算是個行為藝術,為了宣傳節能減排而做出的行為藝術。
是藝術就應該是自由的,不能像組織活動一樣,號召大批人來參加。特別是一些學校要求學生和父母一起參加,這就更不好了。
小孩子認真,真拉著父母一起關燈關電視一小時,還給你看著表記時!然後,還要寫作文交給老師。孩子們都寫的什麼呢?得有一多半寫到,關燈之後,星光璀璨的。請問以現在城市裡的空氣品質和光害,真的關關燈就能看到星光嗎?何況還是陰天!老師也只作沒看見,反正只是個任務而已。
但,小孩子從中學到的,是節能嗎?恐怕先學會了作秀和形式主義了吧?
就算不說對小孩子的影響,對一個家庭,對每個人來說,忙了一天,晚上的一個小時也是很寶貴的,這一小時做點什麼不好?關了燈,如果真省了好多電,也算值了,可是實際作用很小,還把一個小時的時間給浪費掉了。
對時間的浪費,才是最大的浪費吧?
所以,這種活動,就讓它藝術的歸藝術,節電是理念,是行為,請放在平時,融入生活的點點滴滴。
以下是發點牢騷廢話。
另外,雖然,我是發電的,大家用電,才賞了我一口飯吃,但是,我仍然希望有更多的人有節約用電的意識,並沒有暗搓搓的祈禱:讓人們都整夜不關燈吧,RAmen!!。
這一點請相信我,以及廣大的電力同仁,我們賺錢也一樣是為了健康舒適的生活。
發電,不,應該說是整個電力系統,輸發配的幾乎所有工作,都挺不容易的,長年倒班、假期總和家人錯開,風險不小、對人員素質要求不低,噪聲高溫傷害、野外施工巡線等等。我干發電不是很長,經過低周、火災,見過最高的轉速是表顯3640(火電的兄弟應該知道這是個什麼情況)。
現在不倒班了,才知道放鬆是個什麼樣的心情,以前作夢,常常夢到跳閘、滿水、缺水、超速、安全門動作。
大家都節約用電,才能讓更多的電力兄弟姐妹走出這個與社會封閉的、高不成低不就、有點尷尬的崗位,把更多的工作交給自動化。
作者:cold26sp.來源:知乎,版權歸原作所有.