在用電較低的時段,發電廠發的多餘的電怎麼辦?
情況比較複雜,一般來說,我覺得,這不是一個問題(宋丹丹小品調調)
對於作為主力的火電站,其實理論上是不會有多餘電能的。
電站能發多少電,不是它自己說了算的。比如你建個600MW的電站,如果自己可以自主決定發多少電,只受電網總負荷的限制,那麼這完全等同於印鈔機了。
事實上,是電網控制並決定各個電站的負荷和上網小時數。電網也決定了各個電站能獲得多少發電收入。就跟你造電冰箱不行,還得到我蘇寧國美里去賣,一個道理,我叫你參加活動,你就得參加活動,不然不許你在我賣場里賣。
當然,具體情形比較多,比如,如果電站同時供暖,那麼供暖收入也是一部分。而且,供暖是有現金或者上網小時數補貼的(不然沒人願意供暖),也有可能電力負荷下降的時候,電站可以多供熱,這樣也不用有多餘電力的困擾。
一個典型的電力變化過程是怎麼樣呢?
1. 如果電網分配的負荷增加,那麼瞬間,汽輪機,發電機軸系扭矩增大,轉速降低,就好像你突然擔子重了,那麼步子就慢了。
因為國內電網的頻率是固定的50HZ,也就是發電機必須是3000轉或者1500轉。這時候轉速探頭檢測到,速度低了,那麼這個信號傳達到了控制系統,系統經過計算,會給汽輪機發出一個指令信號:給點力!於是汽輪機的控制閥,開大,進更多的蒸汽。然後汽輪機就轉速提升,使軸系轉速恢復。
從而達到發電增加,轉速恆定的效果。
2.負荷降低也是一樣,挑的擔子降低了,人就high起來了,汽輪機就轉快了,那麼速度探頭告訴控制系統後。系統給汽輪機發個信號:不要嗑藥,不能過high,慢點。汽輪機控制閥關小,進汽減少,汽輪機淡定了,速度降低。
從而實現,減少發電,轉速恆定。
對於水電站,水輪機水頭也可以調節發電量。
所以,一般來說,不存在,多的電怎麼辦,這樣的困擾。
當然,具體情況很複雜,比如核電,生物質,綠色能源,太陽能,風能等等有政策鼓勵或者不好調節的,可能很少限制他們的發電,哪怕用電需求降低。很難說,取決於政策和電網的策略。
或者,太陽能,風電等併網受限的,如果發電太多,可能直接切掉他們一部分負荷以保證電網安全。
此外,也有一些儲存電力的辦法,比如抽水蓄能,電池等等。
打字打得我手機都快沒電了,不點支持感謝不合適。題主您好,本人在本科階段剛好是學習電力系統方向的,雖然當時沒有深入學習,但也涉及過此類問題的相關課程,在此談一談自己的粗淺認識。
一般人類社會的電能都來自於發電廠,發電廠發出的電能通過輸電網和配電網的分配運輸而傳遞至千家萬戶。我國的發電廠類型主要為水力發電和火力發電,部分歐美國家以核能發電為主,而最近炒得很火的風力發電、光伏發電等技術也被各國不斷提上日程。
傳統的發電技術本質上是依靠發電機的轉子和定子相互運動來產生電能的,其實就是初中學的動磁生電那套。水力發電是通過水的動能帶動轉子,火力發電則是將水加熱成蒸汽利用氣壓差推動轉子,而核能發電亦是將水變為蒸汽的方式(不過是採用核反應的熱能進行的)。新興能源如風能、潮汐能、波浪能本質上也是一樣的。光伏發電較為特殊,是通過半導體之中的量子反應產生電勢差而進行發電的。
需要指出前面的回答中認識不對@葉楊,在含有發電機的發電技術中,發電機的轉速一般是不允許有大改變的。通常電網的頻率應該努力保持在50Hz(我國)或60Hz(歐洲)。那麼轉速一定的情況下,發出來的電能如何做到與電網消耗的電能相等呢,答案是利用自動控制設配調節發電機的力矩大小。發電機的磁是從勵磁繞組中產生的,提高勵磁電流,力矩就會增加,同樣轉速下就會產生更多的功率。
舉個實際例子:假如一個城市的電能全為一個水力發電廠供應。日暮之後,全城大大小小的電燈開始照明,使得用電量上升。這時,發電廠檢測到了電網的電壓下降,於是自動控制系統開始工作,自動增加發電機中的勵磁繞組,於是其中力矩增加;並且為了維持原有的轉子轉速,系統加大了進水口的流量,以帶動阻力更大的轉子運轉(阻力變大是因為力矩變大了)。至此,系統維持到新的穩定水平,電壓又恢復到原來的額定值。
當然,實際工程上要考慮的問題很多,常常是多個發電廠為一個電網供電,需要考慮增加的發電量應該如何分配等一系列問題,這裡只是一種為了方便理解的簡化。另外,對於光伏發電等沒有發電機的發電技術來說,現在一般採用電力電子設配與電網相連接。它們使用了一種稱為「開關技術」的電力電子控制方式,本質上也和發電機的工作原理有著相似之處。有興趣的話可以去查找光伏發電相關文獻進行閱讀,在此不再累述。
希望有所幫助。由於電能不能大量儲存,對於發電用電的不匹配問題,是有一套完善的機制來應對的,這就是AGC,也叫自動發電控制。簡單來說,就是電網調度會根據當前用電量,來決定當前發電量,給不同的電廠下發負荷指令也就是發電量指令,來確保發電總量與用電總量相平衡,至於給各個廠的指令是多少,那就是一個很不和諧的問題了,發電多自然收入就多。
另外說明一下排名第一回答里的一些錯誤,首先發電量與用電量不平衡時,會導致電網頻率發生波動,而發電機是始終與電網頻率保持一致,交流電相位也保持一致,不是說電廠看網頻高了就自己通過轉速控制減點轉速,那樣會導致相位不一致,交流電相位不一致是會互相抵消的哦~另外,電機學告訴我們,發電機的轉速取決於網頻,而不是自己的動力大小~如果網頻發生劇烈波動,那麼電廠預設的一套應急機制會發生動作,就是一次調頻,在網頻大大高於或者低於正常值時,具有一次調頻功能的電廠會不等電網調度發出指令優先改變發電量,此功能大約能夠維持兩分鐘左右,兩分鐘夠鍋爐蓄熱利用的差不多了,電網的調度指令也下發了,大家開始紛紛升降發電量,讓發電用電重新平衡,所以AGC也叫做二次調頻。
新建電廠要正式進入商業運行,必須通過電網的AGC與一次調頻考核,這兩項實驗是想當嚴格的,不少電廠因為這兩項功能不合格每年被電網考核幾百萬。
另外,參與AGC調節的電廠一般為火電廠,核電不參與調峰,風電不具有穩定性,因為風力不是人能控制的,建了多少風電,就要建多少火電,風電固然環保,但從電網穩定性來說,風電是一個很大的不穩定因素。
發電過多主要產生於光伏、風電領域,因為這兩類不具備調峰能力,機組的出力基本不好控制(當然你要直接停機那也算控制出力,或者說白了就是棄風棄光)。吐槽一下,這也是為啥網公司很多人為啥認為風電跟光伏都他喵的是垃圾電!
那一不小心真的有多餘的電怎麼辦呢?
很簡單,儲存起來。
個人目前了解到儲能的兩個方向
一、可發電儲能
這一塊主要是通過建設抽水蓄能電站來達到儲能的效果。原理就是通過將抽水蓄能電站下庫的水抽到上庫從而將電能轉化為水的勢能存儲起來,等到需要用電的時候再通過水電發電模式來把電發出來用。
二、化工儲能
這一塊主要通過制氫以及一系列的化工原料來達到儲能的效果,其實個人覺得這不算是儲能,因為主要通過使用棄風、棄光的低價電來電解水制氫及相關化工原料,並不是再用這些產物來發電,說白了就是用掉了╮(╯_╰)╭
在大規模儲能技術不可能的前提下,電力系統的本質特徵是電能產與用的實時平衡。我們所採取的一切措施都是為了儘可能保證這種實時平衡。一定範圍內,產大於用,汽輪機轉速升高,頻率升高;用大於產,頻率降低。
1)頻率的大幅度波動不能被容忍,所以發電機組有各種調頻裝置保證發出的功率能夠響應頻率變化,自動調整(如果你感興趣的是這點可以另開帖詳談)。
2)火電機組因為鍋爐和汽輪機的特性不易啟停或調整功率,但水電可以快速調整,水電又佔有一定比例,所以很多時候可以調節。產出過剩的時候,運行人員會優先考慮壓水電出力。當然也有抽水蓄能這樣的電站起到電池的作用,不過目前份額不夠高。
3)發電側措施無效的時候,只好從負荷側調整。目前發電或輸送能力不足,只好給某些地區停電確保頻率合格。目前發電能力過剩,當然希望鼓勵一些用戶多用點頂起負荷,不過這一點在當前電力系統中缺少價格信號激勵,非主流。
綜上,竊以為,電力系統的穩態下,其實發電是不會「多餘」的,它們都被妥善利用了。要真多餘,就要出大事兒了。
大家都好理論化....我想給個簡單的說法:
用電量永遠要等於發電量,怎麼做到相等,全靠電網調。電網叫你發多少你就發多少,你敢多發那是威脅電網安全運行。
基本上不存在多餘的電,電力調度會根據用電負荷給發電廠對應的發電指令,包括火力水力燃氣電廠。他們都可以快速地改變發電功率以適應用電需求。而核電是一個特殊的傢伙,它的發電功率沒法輕易改變,所以早期為了解決這個問題(電網發電量與用電量不匹配會發生嚴重的問題,甚至電網崩潰)興建了抽水蓄能電廠,在用電低峰用多餘的電把水抽到高處,用電高峰又用這些水發電。而現在電網規模大,通常一個省或者幾個省形成一個大電網,核電多餘的電量可以通過其他電廠降低負荷解決
首先明確一點,任一時刻都沒有多餘的電的,發多少用多少,是平衡的。
但實際用電經常有多有少,為了保證剛好發夠,要有負荷預測,一次調頻,二次調頻,等調節手段。
因為如果發電和用電失衡,就會引發頻率改變,頻率改變對於工業生產來說是災難,正常的時候頻率的允許值是:49.95~50.05
這個問題下的答案普遍好扯啊。(是的,有個高票我在說你。。當然前面也已經有別的答主指出了。。
電廠運行中,有一個重要的概念叫調峰。調峰調的是什麼?調的是即時負荷,單位kW、MW。就是一個地區即時用電總量的那種圖。
居民用電、工業用電都不是24小時情況相同的。譬如,同樣是晚上,前半夜會有人看電視、玩電腦、開電燈,後半夜這方面的需求就會少一些;再譬如,同樣是北方的晚上,夏天開空調的就要比冬天的多一些(以為冬天有集中供熱,空調不是主要調溫手段)。這樣一來,一年四季的即時用電量一直在有規律地波動,每天的即時用電量也在有規律地變化。按照時間畫成一張曲線圖,你就能看到需求側的「峰」和「谷」了。
而提供側,電廠們既要努力去沖「峰」,也得默默地避「谷」。
本質上只需要一個動作:調節運行工況。
最高票答案用「頻率」打比方,讓人容易理解一些。不過按照有些電網專業的答主指出的問題,這個比方並不是很嚴謹。但從我們發電專業的人的視角出發,我們管你什麼頻率。(話說電網的確有「調頻」的概念,但那個調頻和調峰含義相近,但和最高票的汽輪機、發電機「頻率」完全不是一碼事。下面反駁的「調頻」都是反駁的最高票的所謂「調頻」)
汽輪機工作起來轉速還是比較穩定的,我們常掛在嘴邊的一個參數叫3000 r/min,指的就是汽輪機比較常見的一個轉速。翻譯一下其實就是50Hz。正常情況下,轉速要穩定在這附近才行,不夠就調上去,超了就調回來,調頻大概是這樣的。
但調頻顯然只是「現象」,並非「本質」。
調頻怎麼實現?靠調節鍋爐內燒水的參數。高負荷時,我把水的參數加得足足的;低負荷時,我就不把水加到那麼高壓、那麼熱,然後把水流量也減下來。
其實這就是火電機組調峰的原理。這也是我國最常用的調峰手段。然而火電機組的調峰能力是非常有限的,通常也就是機組額定負荷的40-60%,停機了也就是100%而已。而且大家不一定知道,低負荷時機組發一度電需要消耗的煤要比機組滿負荷時還要多得多,而且低負荷運行下對設備的壽命是有損耗的。所以其實火電機組大量參與調峰是不划算的。
那麼,誰適合參加調峰?
水電站。水電站最高可以調自身容量200%的負荷量。
抽水蓄能電站、風力發電。這批電站最高能調自身容量100%的負荷量。
關鍵在於,這幾類機組調了就調了,不像火電機組對自己的傷害那麼大。
但問題在於,國內的資源分布不均,不是哪裡都有水電站、抽水蓄能電站的。風電也是如此。
所以目前我國主要還是靠火電站的非額定工況運行來進行調峰,不得不說,挺浪費的,對我們機器也不好,但沒辦法。
所以你看,其實不存在多發的電。用多少,發多少。多發了電網也不讓上,白髮。
而電網方面也不是吃白飯的。他們提前做好負荷規劃,提前給各家電廠分配發電指標;還要實時監測電網信息,必要時調配調峰指令給各家電廠;還想辦法「削峰填谷」,縮小峰谷差。
也挺不容易的。發電機的轉速是肯定不能波動太大的。正如樓上所說,電網負荷變大,肯定發電機轉子的力矩也變大,就好比汽車速度是,裝上貨物後需要加油門才能達到。
(下面轉自愛問)
1. 「電能」是不能以「電能」的形式貯存的。樓上有的舉例說,電能貯存在水庫之中,蓄電池之中,這些例子說明電能是以非電能的形式貯存的。
2. 1000瓦的發電機,不要認為一經運轉就是正在輸出 1000 瓦的功率的。1000 瓦表示該發電機連續、正常運轉時允許的輸出功率,一般稱額定輸出功率。如果它的全部負載(包括線路損耗以及其它損耗在內)用了800瓦,那它此時輸出的功率就是 800瓦,那個 200 瓦的電功率根本就沒有產生。舉個簡單的例子:假設有一個額定輸出功率為 1000 瓦的直流(若討論交流還要涉及更多其它概念)發電機,它的額定輸出電壓為 220V,它的額定輸出電流為4.54 A(這些都是假設的)。如果線路上有一個500W,220V 的燈泡,那麼,通過它的電流為 2.27 A。我們要問:其餘一半的電流流到哪兒去了?這裡要明確:4.54 A表示發電機連續正常工作能夠提供的允許電流,而不是一開機就是這個4.54 A 電流。需要多少電流就發出多少電流。如果是用柴油機作為原動機帶動該發電機的話,由於電流僅為額定值的一半,柴油機轉軸上的阻礙轉動的電磁轉矩也變得額定電流時的一半,在柴油機轉速不變的情況下,它的驅動轉矩自動調節的較輸出額定電流時變得小,最後變得單位時間內柴油機的耗油變小。省了油了!如果用電負載增大了,討論過程類似,不過都得反過來,最後的結論是:比剛才更耗油了。
3. (還是以 1000 瓦的發電機為例)勻速運轉不能說明發電機一開機就是輸出 1000瓦的。發電機的轉速必須保持恆定,無論線路上的負載增加還是減少,否則發電機輸出(交流電)的頻率以及其它各項指標不正常。發電機轉軸上從原動機所得到的功率與轉矩和角速度的乘積有關。根據以上的討論,在轉速不變時,根據轉矩調節功率。
4. 結論是:發電機輸出的功率隨著負載功率的大小自動調節的。 極端的情況就是:如果沒有接通供電線路(沒有合閘),發電機空載,輸出功率為零(有的發電機的磁場線圈通過的電流是它自己發出的電供給的,叫自激或自勵發電機,這裡消耗一定功率。有的大型發電機有專門的小型發電機給大發電機磁場線圈供電)
一般是不會存在發電過多的情況的,因為電能不宜大量長期儲存,儲存成本也比較高。
如果實在是發電過多了也可以通過渦輪和鍋爐的調整來降低產電率。
另外,在熱電聯產的發電站里,過剩的熱能是會被儲存的,一般在冷熱循環中各有一個存熱裝置。所以即使給能太多也可以儲存熱能,而不需要考慮發電量太大導致供電過剩的問題。
沒有多餘的電,只有多餘的水蒸汽,調度一看負荷少了就打電話給發電機組,沒錯,調度可以直接控制發電機組
其實這個問題是庸人自擾,大家可以在家裡測電的頻率,永遠都是50hz,頂多偏+-0.05以內。電網頻率的恆定是個電質量判斷的一個最主要的指標,而它的恆定能說明現在發的電就是用的電,不用質疑,就像在以前在家裡開一個大功率設備,燈就會暗下一樣,你現在會有突然感覺到家裡燈突然暗一下嗎,當然是大規模的片區。
而實現這樣的很簡單,電網能判斷計算出某個時刻需要發多少電,然後就通過網路讓這個電廠,那個電廠分別發多少電。
電網的計算肯定會和實際有偏差,各個電廠會自動矯正,會根據實際的電網頻率,既實際的負荷自動把頻率矯正到50hz.
所以不會存在不用就浪費的事情!
有一種電站叫抽水蓄能電站。這種電站有上下兩個水庫,晚上多餘的電用來把水從下水庫抽到上水庫(將電能轉為勢能)。到了白天用電高峰的時候上水庫再放水發電(勢能轉為電能)。
在電網上,發電量和用電量在任一時刻都是基本一致的。當用電功率減少的時候,如果發電功率不減少,那麼發電機的轉速會上升,導致電網頻率上升,然後發電機會根據頻率上升的情況來減少發電功率以維持電網頻率的穩定,這樣就實現了發電功率和用電功率的基本一致。
火力發電大三狗。由於電的不易儲存性,所以發電廠很重要的一點就是調峰,根據電網的指標進行調節,需要多少發多少。調峰就是調節鍋爐給煤量送風量給水量從而調節汽輪機進氣量從而發電功率。一般不會多發,但調峰會使電廠在非設計工況下運行,使效率降低,所以會有抽水蓄能這種方法,比如北京的十三陵書庫,用電量低時用多發的電抽水蓄能,同時保持了電廠的較高效率,高峰期時排水發電,但這種方法受地理因素較大。
再說說風電太陽能發電,這兩種發電方式屬於可再生能源發電,這是其優點,當然缺點也很大。風會突然消失,太陽被雲遮住都會使發電量突然降低,對電網會產生很大的衝擊,就需要其他發電方式彌補,清潔能源適度發展很重要。。。
1. 題主的問題不會發生~因為電能是不能大量存儲的一種能量!
2. 因此為了有效利用能源不造成資源浪費,電網和電廠組成的電力系統有一套完善的平衡機制和調節機制!AGC和一次調頻!
3. AGC簡單說就是電網根據當前用電負荷告訴各個電廠,你們各自現在給老子發多少電,不許多也不許少,敢不按老子說的發,老子考核你,罰你錢!
4. 如果一切都很正常,AGC 就可以很好的平衡發電量和用電量了,可是總有一些不可控因素導致發電量的突降或用電量的突升導致發電量和用電量的不匹配,這是網頻(我們國家的是50Hz)會出現波動,這個時候還等網調的AGC指令是來不及的,因此電廠的另外一套機制一次調頻就會自己找觸發,根據當前的頻差,自動調節特定的負荷!等AGC網調重新分配好負荷後,網頻穩定!
抽水蓄能
這裡講一個上面沒怎麼提到的東西那就是效益
首先大型火電和賀電主要承擔的是電網的基荷,對於電網的峰谷差都是具有一定的調差能力的,水電所說的起停靈活一方面也是作為分擔峰谷差異的一部分。
但作為發電機組(特別是火電)在發電機最優工況下的經濟性一般是最好的,所以你要負擔基荷的機組通過調節有功來穩定電壓的話對機組的經濟性是不划算的,有的廠寧願不發,也不想把有功調節到非最優工況。
抽水蓄能一部分是配套核電來配置(說到底還是滿足峰谷差的因素,因為核電調負荷也不划算)現在國家x網建設的風光儲和抽水蓄能其實是解決了很大一部分峰谷差問題的(特別是日調節的抽水蓄能,那個開停機啊,一天最少一台機4次的啊,如果這麼頻繁的開停機次數你要火電和核電來做的話,那基本上火電廠總經理集體跳樓吧)
首先回答題主的提問。因為電力資源以現在的技術大規模儲能根本不合算,所以現在使用的電力系統是不存在多餘電能的。
也就是你用多少,我發多少。專業的內容很多知友都說了,我從火力發電廠運行的角度科普一下,大家就知道怎麼回事了。
對於每個在網火力發電廠運行人員來說,都有一群爺一樣的存在,那就是電網調度。電網調度是幹什麼的呢?說白了就是爺讓你發多少電,你就得給爺發多少電,發多了、發少了都不行,因為電就是用多少發多少。現在火力發電廠自動化程度都很高了,基本上人設置好參數,機組就自動完成負荷變動,非常高大上。電廠運行基本都投入AGC控制(自動發電量控制Automatic Generation Control)。電廠會接收AGC指令,在可調範圍內根據電網需要,實時自動調節發電負荷。AGC投入率完成電網要求的電廠,電網會給予獎勵,一般都是獎勵電量。(完全是一副,誰聽話爺就讓誰多掙錢的狂拽酷炫姿態)
(以下內容來自百度百科)
自動發電控制(AGC, Automatic Generation Control ),是併網發電廠提供的有償輔助服務之一,發電機組在規定的出力調整範圍內,跟蹤電力調度交易機構下發的指令,按照一定調節速率實時調整發電出力,以滿足電力系統頻率和聯絡線功率控制要求的服務。或者說,自動發電控制(AGC)對電網部分機組出力進行二次調整,以滿足控制目標要求;其基本功能為:負荷頻率控制(LFC),經濟調度控制(EDC),備用容量監視(RM),AGC性能監視(AGC PM),聯絡線偏差控制(TBC)等;以達到其基本的目標:保證發電出力與負荷平衡,保證系統頻率為額定值,使凈區域聯絡線潮流與計劃相等,最小區域化運行成本。
(圖片來自網路)
火力發電廠集控室,有沒有感覺像是操控某種非常牛逼的東西?如果用電量減少了,這個很好辦,只要降低發電廠的負荷就行了。如果增多了,在現有機組滿發也無法滿足的情況下,電網會提前讓一些備用機組啟動的。有些工業發達地區,用電負荷超過了現有機組出力能力的,就會出現限電的情況。幾年前,在夏天限電比較多。電網會首先滿足人民群眾的生活需求,讓一些工廠錯峰生產。現在,隨著電網建設逐步完善,高壓直流輸電技術的成熟與運用,西電東送的實施等,夏季電力短缺現象已經緩解多了。
一個地區的特定時段,除了發生特大型災害,負荷變化是有規律且可預估的。如果某個區域電網有大型水力發電存在,水力發電就能夠起到很好的緊急調峰作用,其他火電機組只要按照電量計劃和負荷指令工作就好了。如果該地域沒有大的水力發電,比如山東,就會有一些狀態良好、自動化程度較高的火電機組充當調峰機組,其他機組只要乖乖聽話按照計劃發電就好了。
現在的電網構架中,主要分三大部分:一是出力穩定、供電量較大、啟動停止時間長、隨動變化幅度不能太大,以汽輪機為主要做功單元的電廠(火電、核電等),他們佔了我們電力結構大部分。
二是出力穩定、供電量大、隨動比較好、啟動停止時間較短的水利發電站。水輪機不需要預熱,所以能夠在很短的時間啟動或停止,能夠起到很好的調峰作用。
三是出力不穩定、供電量不大的其他類發電設施,比如風電、太陽能等。
補充一點,對於離網的光伏/風力發電系統,如果蓄電池已充滿,有時會將多餘電量導入大功率負載電阻,以起到限壓、制動等作用。
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