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你有没有想过:为什么我们每天按下开关电灯就能亮、电器就能用?这一切仿佛理所当然,就像拧开水龙头自来水便会源源不断地流出。或许你会认为电能和水能一样几乎是无时无刻供应的,不用时,我们关掉电源开关似乎电就被存起来了。
但真的是这样吗?
不用的水可以通过一些存储渠道存起来下次使用,但电可不行,电能是无法被大量存储的。
(电力大规模储存是个世界性难题。目前来看,能相对规模、经济地储存电能的大概就是抽水蓄能电站了。但它对建设条件要求很高,而且也不能完全解决电能储存问题。)
电力系统具有即发即用的特性,这就要求电力系统实时满足发电与用电的平衡,也就是我们常说的电力电量平衡。首先,我们区分一下电力和电量这两个概念。
(真的有很多人分不清楚)
在物理学中,电量是衡量电荷多少的物理量,单位是库仑(C)。
不过在日常生活的电力领域,电量也指用电设备所需电能的数量,这时又称为电能。电能的单位是千瓦时(kWh)。
电力则是单位时间内电能所做的功,或单位时间内输送或转换的电能,泛指电能做功的能力,单位是瓦特(W)。
我们用水来打个比方:
把水看作电荷 ↓
水龙头放水的能力可大可小,开到最大就是水龙头的“输水能力”,这相当于“电力”;
水龙头开了1年(有时候开得大、有时候开得小,还有些时候没开),总共放出来的水的总量可以理解为是“电量”。
现在我们把水龙头换成输电线路:
输电线路的输电能力也可大可小,其最大的输电能力就是其“电力”(常用单位是千瓦);
输电线路送电送了一段时间,输送的电能总和就是“电量”(常用单位是千瓦时)。
简而言之,电力是输电的能力,电量是输送电能的总量。电量是电力在一段时间内积累的结果。
那么,给“电力”和“电量”这两个词再加上“平衡”又变成什么意思了呢?
电力平衡是一种瞬时平衡,指的是在某一时刻,用电功率与发电功率保持平衡。
电量平衡则是一种过程平衡,指的是某一段时间内,用户需求的电能量与发电厂发出的电能量之间的平衡。
电量平衡好理解,就是用户用多少电发电厂就要发多少电;电力平衡的意思就是,发电厂要满足每时每刻的用电负荷,负荷低时发电厂要少发电,负荷高时发电厂要多发电。
可能有人会这样类比:“口袋里钱少了不行,那存多点钱不就行了吗?”
但电能是无法被大量存储的,如果发电量多于用电量了会导致电网频率过高,反之则过低电网频率波动过大,就会导致用电设备损坏甚至造成电力系统崩溃。所以电力平衡、电量平衡至关重要,这就是为什么电力调度员要24小时盯着大屏幕,关注用电负荷和发电功率啦
在传统电力系统中,衡量电力电量是否平衡的标准,一般看最大负荷时刻:发电机组若能满足最高负荷的用电需求。即可实现实时平衡,但在新型电力系统中,风电、光伏发电波动性强,受人为调控程度小,影响了电网运行的稳定性给电力电量平衡带来了挑战。
不过,电力工作者已经掌握了智能调度、虚拟电厂、储能技术等应对办法,并有丰富的实践经验,但这仍是需要持续深耕的课题。
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