你有沒有想過:為什么我們每天按下開關電燈就能亮、電器就能用?這一切仿佛理所當然,就像擰開水龍頭自來水便會源源不斷地流出。或許你會認為電能和水能一樣幾乎是無時無刻供應的,不用時,我們關掉電源開關似乎電就被存起來了。
但真的是這樣嗎?
不用的水可以通過一些存儲渠道存起來下次使用,但電可不行,電能是無法被大量存儲的。
(電力大規模儲存是個世界性難題。目前來看,能相對規模、經濟地儲存電能的大概就是抽水蓄能電站了。但它對建設條件要求很高,而且也不能完全解決電能儲存問題。)
電力系統具有即發即用的特性,這就要求電力系統實時滿足發電與用電的平衡,也就是我們常說的電力電量平衡。首先,我們區分一下電力和電量這兩個概念。
(真的有很多人分不清楚)
在物理學中,電量是衡量電荷多少的物理量,單位是庫侖(C)。
不過在日常生活的電力領域,電量也指用電設備所需電能的數量,這時又稱為電能。電能的單位是千瓦時(kWh)。
電力則是單位時間內電能所做的功,或單位時間內輸送或轉換的電能,泛指電能做功的能力,單位是瓦特(W)。
我們用水來打個比方:
把水看作電荷 ↓
水龍頭放水的能力可大可小,開到最大就是水龍頭的“輸水能力”,這相當于“電力”;
水龍頭開了1年(有時候開得大、有時候開得小,還有些時候沒開),總共放出來的水的總量可以理解為是“電量”。
現在我們把水龍頭換成輸電線路:
輸電線路的輸電能力也可大可小,其最大的輸電能力就是其“電力”(常用單位是千瓦);
輸電線路送電送了一段時間,輸送的電能總和就是“電量”(常用單位是千瓦時)。
簡而言之,電力是輸電的能力,電量是輸送電能的總量。電量是電力在一段時間內積累的結果。
那么,給“電力”和“電量”這兩個詞再加上“平衡”又變成什么意思了呢?
電力平衡是一種瞬時平衡,指的是在某一時刻,用電功率與發電功率保持平衡。
電量平衡則是一種過程平衡,指的是某一段時間內,用戶需求的電能量與發電廠發出的電能量之間的平衡。
電量平衡好理解,就是用戶用多少電發電廠就要發多少電;電力平衡的意思就是,發電廠要滿足每時每刻的用電負荷,負荷低時發電廠要少發電,負荷高時發電廠要多發電。
可能有人會這樣類比:“口袋里錢少了不行,那存多點錢不就行了嗎?”
但電能是無法被大量存儲的,如果發電量多于用電量了會導致電網頻率過高,反之則過低電網頻率波動過大,就會導致用電設備損壞甚至造成電力系統崩潰。所以電力平衡、電量平衡至關重要,這就是為什么電力調度員要24小時盯著大屏幕,關注用電負荷和發電功率啦
在傳統電力系統中,衡量電力電量是否平衡的標準,一般看最大負荷時刻:發電機組若能滿足最高負荷的用電需求。即可實現實時平衡,但在新型電力系統中,風電、光伏發電波動性強,受人為調控程度小,影響了電網運行的穩定性給電力電量平衡帶來了挑戰。
不過,電力工作者已經掌握了智能調度、虛擬電廠、儲能技術等應對辦法,并有豐富的實踐經驗,但這仍是需要持續深耕的課題。
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