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根据能量守恒定律:发电厂每天发那么多电,用不完的都去哪了

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近年来,我国电力供应日益充足,大规模停电事件已屈指可数。

然而,即便短暂的停电也可能造成无可估量的损失。


2020年,美国加州一处污水处理厂因突发停电,导致约190立方米未经处理的废水直接排入奥克兰河。

这再次提醒我们,当今社会已无电不可,发电厂的重要性日益凸显。

可是很多人感到疑惑的是,每天用不完的电都去哪了?


电力之路 无止境

自古以来,畅通的交通便利了经济发展。

当代中国经济腾飞,也离不开强大的电网这条“信息丝绸之路”。

数十年来,中国电网公司的建设者们不畏艰险,修建了覆盖广袤国土的输电网络,中国电网规模稳居世界第一,可谓大国重器。

要知道,电网可是国家的经济命脉,稳定可靠的电力供应关系到国计民生。

中国电网建设的历史可追溯到20世纪50年代,当时我国正处在经济恢复发展的关键时期。


1956年,葛洲坝电站建成发电,标志着我国开始建立起规模化的电力系统。

60年代以来,列宁格勒式区块电网逐步形成,为东北、华北等重工业区域提供了可靠电源。

改革开放后,我国电力建设进入了快车道,大型电站如雨后春笋般建立。


随着西电东送、南电北送等大规模跨区输电工程的实施,各区域电网开始互联互通,初步架起了纵横交错的大电网框架。

进入21世纪之后,我国提出了“西部大开发”战略,大力推进了西部地区的基础设施建设。


仅2005-2010年,中国电网公司就投资6600多亿元用于全国特高压输电项目建设。

如今,自新疆、青海到广东、上海,几乎每个省份都串连入这张巨大的电网之网,共享着电力这一现代文明成果。


在电力进农村的工程中,不论是海拔4000米的高原村庄,还是绵延万里的南疆戈壁,都照样架设起晶莹的电线杆。

随着中国经济的快速发展,电力需求正在持续攀升。


为了确保电力供应,中国更是大力发展电网建设,并采用了多种手段保证电网安全高效运行。

仅从2014年来看,220千伏及以上高压输电线路总长达到57.2万公里,这已经接近美国的两倍了,变电容量更是高达30.27亿千伏安,居世界第一。

不仅如此,电网建设也向着偏远地区延伸,无论城市还是偏远农村,电网覆盖面不断扩大,让更多地区享受到了电力便利。

目前,中国电力主要以煤电为主,但也在大力发展清洁能源。

随着经济结构调整,电需求变化可能较大。

为了确保电网安全可靠运行,我们还采用了灵活的电厂调频调压手段进行配电。


大电网通过精准预测不同时段各地区用电情况,采取轮流启停发电机组,合理配置基载机组和调峰机组,实时调节发电量,保证供需平衡。

值得一提的是,中国电网公司为了确保电网设备的正常运行,还投入了大量人力物力。

电力系统中的输变电设备多设置在高处,为了定期检查与维护,电网技术人员需要不畏高处和恶劣天气,徒手爬上电塔进行操作。


随着社会发展,中国电网建设也在不断完善,一方面,智能电网建设有序推进,移动通信、云计算等高新技术与电力系统深度融合,大大提升了电网监控与管理水平。

而且电力交易市场化改革不断深入,形成了较为完善的电力市场体系,电力生产与使用更加高效配合。

然而不少人有疑问的是,如果我们在日常生活中,降低了对电的需求的话,那么多余的电又会去哪呢?会不会形成浪费呢?

事实上,这一点,我们是根本不用担心的。


储电方式

为了应对电力供需的时效性,中国电网采用了多种储电方式。

其中抽水蓄能是中国应用最广泛的储能方式之一,它利用两座水库之间的落差,在用电低谷时用电抽水将水抽到高水库储存,在用电高峰时开闸放水发电。


这种储能方式可以快速应对用电需求的大幅波动,目前中国已建成几十座抽水蓄能电站,总装机容量达4000多万千瓦,占全球的三分之一以上。

不仅如此,抽水蓄能效率较高,可以达到75%以上,是目前经济上最具优势的储能方式。

不过它需要具备一定的地形条件,需要建设两座水库,建设成本较高。

随着可再生能源比重的提高,抽水蓄能方式在解决风力发电和光伏发电的随机性方面发挥着更大作用。


我国南方江河密布,水力资源丰富,利于抽水蓄能站点选址,而且抽水蓄能电站建设周期短,调节能力强,是目前应用最广泛的储能方式。

未来随着分布式能源接入电网比例提高,分布式抽水蓄能电站也将得到快速发展。

与抽水蓄能不同的是,电池直接储存电荷这个方法应用十分广泛。

铅酸蓄电池应用早,但是效率却比较低,而锂离子电池具有体积小、功率密度高的优点,更是被应用在电动汽车等领域。


但是目前电池储能设备成本较高,还无法实现大规模推广,还有一些新型电池技术也在开发中。

未来随着电动汽车的普及,其电池可实现车联网和电网互动,成为重要的分布式储能资源。

不仅如此,飞轮储能利用转子高速旋转储存动能,也可用于储电。


与抽水蓄能相比,它的效率更高,甚至可以达到90%以上,而且响应速度非常快,适合快速充放电。

不过这个储电容量十分有限,主要用于短时大功率补偿,还不能替代抽水蓄能在电网中的主要作用。

除了这几种技术外,超级电容器储能也正在快速发展,它利用电容器储存电荷,充放电响应迅速,适用于电网短时调节,也可与电池组合使用。

虽然说超级电容器循环寿命长,但是它们的储电成本却比较高。

近些年来,有专家提出了压缩空气储能技术,也就是将空气或其他气体压缩储存在专用的储气罐中,根据用电需要释放气体带动涡轮机发电。

要知道,气体储能响应速度快,可以进行秒级启动停机,非常适合输电故障时的快速并网要求。


目前我国气体储能装机容量约10MW,典型项目有江苏张家港市的气体储能发电项目。

这种储能方式安全环保,可重复使用次数高,是重要的储能技术之一。

总体来看,抽水蓄能是我国电网最主要的储能方式,但是随着新能源发电比重提高,电网对储能技术的需求也在变化。

各种储能技术有各自的优势,在应用的时候,也是根据电网对响应速度、储电容量、成本等方面的需求,选择最佳的储能方案。


电网侧储能技术助力中国电力系统升级

根据相关资料显示,中国正处于能源革命的关键时期,电力系统也面临着深刻变革。

在这个背景下,电网侧储能凭借技术优势,成为了推动电网转型升级的重要手段。


电网侧储能指直接接入公共电网的大规模储能站,可以为电网提供多种服务。

相比普通储能设施,电网侧储能与电网实时互动,可精确调控充放电,从而提高电网安全性、灵活性。

它可以通过在峰谷时段储放电平衡电网负载,提高资源利用效率,在故障时提供电力支撑,确保电网安全稳定运行。


随着中国可再生能源比重不断提升,电网面临更大的波动性压力。

而这个时候,电网侧储能的作用就十分重要。


事实上,电网侧储能早在20世纪90年代就已经取得了一定的技术积累。

当时,一些发达国家开始研究如何利用储能系统提高电网稳定性。

在这之后,电力电子技术的进步为电网侧储能提供了关键支持。

进入21世纪后,德国、日本等国率先建设电网级储能示范项目,这些早期实践为电网侧储能的商业化应用积累了宝贵经验。

2018年起,北京、山东、江苏等地开始规模化建设电网侧储能站。

随着技术日益成熟,电网侧储能正逐步在电力物联网中发挥关键作用。

相信在未来,随着专家不断研究和创新,中国电网侧储能将走向规模化应用,助推电力系统升级。

但是,在这一过程中,节约用电仍是每位公民应尽的责任。

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