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根據能量守恒定律:發電廠每天發那麼多電,用不完的電都去哪了?

作者:鲸探所

近年來,大陸電力供應日益充足,大規模停電事件已屈指可數。

然而,即便短暫的停電也可能造成無可估量的損失。

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2020年,美國加州一處污水處理廠因突發停電,導緻約190立方米未經處理的廢水直接排入奧克蘭河。

這再次提醒我們,當今社會已無電不可,發電廠的重要性日益凸顯。

可是很多人感到疑惑的是,每天用不完的電都去哪了?

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電力之路 無止境

自古以來,暢通的交通便利了經濟發展。

當代中國經濟騰飛,也離不開強大的電網這條“資訊絲綢之路”。

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數十年來,中國電網公司的建設者們不畏艱險,修建了覆寫廣袤國土的輸電網絡,中國電網規模穩居世界第一,可謂大國重器。

要知道,電網可是國家的經濟命脈,穩定可靠的電力供應關系到國計民生。

中國電網建設的曆史可追溯到20世紀50年代,當時大陸正處在經濟恢複發展的關鍵時期。

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1956年,葛洲壩電站建成發電,标志着大陸開始建立起規模化的電力系統。

60年代以來,列甯格勒式區塊電網逐漸形成,為東北、華北等重工業區域提供了可靠電源。

改革開放後,大陸電力建設進入了快車道,大型電站如雨後春筍般建立。

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随着西電東送、南電北送等大規模跨區輸電工程的實施,各區域電網開始互聯互通,初步架起了縱橫交錯的大電網架構。

進入21世紀之後,大陸提出了“西部大開發”戰略,大力推進了西部地區的基礎設施建設。

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僅2005-2010年,中國電網公司就投資6600多億元用于全國特高壓輸電項目建設。

如今,自新疆、青海到廣東、上海,幾乎每個省份都串連入這張巨大的電網之網,共享着電力這一現代文明成果。

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在電力進農村的工程中,不論是海拔4000米的高原村莊,還是綿延萬裡的南疆戈壁,都照樣架設起晶瑩的電線杆。

随着中國經濟的快速發展,電力需求正在持續攀升。

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為了確定電力供應,中國更是大力發展電網建設,并采用了多種手段保證電網安全高效運作。

僅從2014年來看,220千伏及以上高壓輸電線路總長達到57.2萬公裡,這已經接近美國的兩倍了,變電容量更是高達30.27億千伏安,居世界第一。

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不僅如此,電網建設也向着偏遠地區延伸,無論城市還是偏遠農村,電網覆寫面不斷擴大,讓更多地區享受到了電力便利。

目前,中國電力主要以煤電為主,但也在大力發展清潔能源。

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随着經濟結構調整,電需求變化可能較大。

為了確定電網安全可靠運作,我們還采用了靈活的電廠調頻調壓手段進行配電。

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大電網通過精準預測不同時段各地區用電情況,采取輪流啟停發電機組,合理配置基載機組和調峰機組,實時調節發電量,保證供需平衡。

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值得一提的是,中國電網公司為了確定電網裝置的正常運作,還投入了大量人力物力。

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電力系統中的輸變電裝置多設定在高處,為了定期檢查與維護,電網技術人員需要不畏高處和惡劣天氣,徒手爬上電塔進行操作。

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随着社會發展,中國電網建設也在不斷完善,一方面,智能電網建設有序推進,移動通信、雲計算等高新技術與電力系統深度融合,大大提升了電網監控與管理水準。

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而且電力交易市場化改革不斷深入,形成了較為完善的電力市場體系,電力生産與使用更加高效配合。

然而不少人有疑問的是,如果我們在日常生活中,降低了對電的需求的話,那麼多餘的電又會去哪呢?會不會形成浪費呢?

事實上,這一點,我們是根本不用擔心的。

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儲電方式

為了應對電力供需的時效性,中國電網采用了多種儲電方式。

其中抽水蓄能是中國應用最廣泛的儲能方式之一,它利用兩座水庫之間的落差,在用電低谷時用電抽水将水抽到高水庫儲存,在用電高峰時開閘放水發電。

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這種儲能方式可以快速應對用電需求的大幅波動,目前中國已建成幾十座抽水蓄能電站,總裝機容量達4000多萬千瓦,占全球的三分之一以上。

不僅如此,抽水蓄能效率較高,可以達到75%以上,是目前經濟上最具優勢的儲能方式。

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不過它需要具備一定的地形條件,需要建設兩座水庫,建設成本較高。

随着可再生能源比重的提高,抽水蓄能方式在解決風力發電和光伏發電的随機性方面發揮着更大作用。

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大陸南方江河密布,水力資源豐富,利于抽水蓄能站點選址,而且抽水蓄能電站建設周期短,調節能力強,是目前應用最廣泛的儲能方式。

未來随着分布式能源接入電網比例提高,分布式抽水蓄能電站也将得到快速發展。

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與抽水蓄能不同的是,電池直接儲存電荷這個方法應用十分廣泛。

鉛酸蓄電池應用早,但是效率卻比較低,而锂離子電池具有體積小、功率密度高的優點,更是被應用在電動汽車等領域。

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但是目前電池儲能裝置成本較高,還無法實作大規模推廣,還有一些新型電池技術也在開發中。

未來随着電動汽車的普及,其電池可實作車聯網和電網互動,成為重要的分布式儲能資源。

不僅如此,飛輪儲能利用轉子高速旋轉儲存動能,也可用于儲電。

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與抽水蓄能相比,它的效率更高,甚至可以達到90%以上,而且響應速度非常快,适合快速充放電。

不過這個儲電容量十分有限,主要用于短時大功率補償,還不能替代抽水蓄能在電網中的主要作用。

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除了這幾種技術外,超級電容器儲能也正在快速發展,它利用電容器儲存電荷,充放電響應迅速,适用于電網短時調節,也可與電池組合使用。

雖然說超級電容器循環壽命長,但是它們的儲電成本卻比較高。

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近些年來,有專家提出了壓縮空氣儲能技術,也就是将空氣或其他氣體壓縮儲存在專用的儲氣罐中,根據用電需要釋放氣體帶動渦輪機發電。

要知道,氣體儲能響應速度快,可以進行秒級啟動停機,非常适合輸電故障時的快速并網要求。

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目前大陸氣體儲能裝機容量約10MW,典型項目有江蘇張家港市的氣體儲能發電項目。

這種儲能方式安全環保,可重複使用次數高,是重要的儲能技術之一。

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總體來看,抽水蓄能是大陸電網最主要的儲能方式,但是随着新能源發電比重提高,電網對儲能技術的需求也在變化。

各種儲能技術有各自的優勢,在應用的時候,也是根據電網對響應速度、儲電容量、成本等方面的需求,選擇最佳的儲能方案。

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電網側儲能技術助力中國電力系統更新

根據相關資料顯示,中國正處于能源革命的關鍵時期,電力系統也面臨着深刻變革。

在這個背景下,電網側儲能憑借技術優勢,成為了推動電網轉型更新的重要手段。

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電網側儲能指直接接入公共電網的大規模儲能站,可以為電網提供多種服務。

相比普通儲能設施,電網側儲能與電網實時互動,可精确調控充放電,進而提高電網安全性、靈活性。

它可以通過在峰谷時段儲放電平衡電網負載,提高資源利用效率,在故障時提供電力支撐,確定電網安全穩定運作。

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随着中國可再生能源比重不斷提升,電網面臨更大的波動性壓力。

而這個時候,電網側儲能的作用就十分重要。

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事實上,電網側儲能早在20世紀90年代就已經取得了一定的技術積累。

當時,一些發達國家開始研究如何利用儲能系統提高電網穩定性。

在這之後,電力電子技術的進步為電網側儲能提供了關鍵支援。

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進入21世紀後,德國、日本等國率先建設電網級儲能示範項目,這些早期實踐為電網側儲能的商業化應用積累了寶貴經驗。

2018年起,北京、山東、江蘇等地開始規模化建設電網側儲能站。

随着技術日益成熟,電網側儲能正逐漸在電力物聯網中發揮關鍵作用。

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相信在未來,随着專家不斷研究和創新,中國電網側儲能将走向規模化應用,助推電力系統更新。

但是,在這一過程中,節約用電仍是每位公民應盡的責任。