迷你科学星球 发电站每天发那么多电,用不完的都去了哪里?

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电力是人们日常生产生活中必不可少的重要能源 。 电能是由电厂通过各种各样的方式生产出来的 。 目前 , 主要发电方式以火力发电为主 , 水力发电 , 风力发电、核电 , 太阳能发电 , 垃圾发电的方式并存 。 这些电力来源已经可以很好地满足我国的用电需求 。


但是每座城市每一天每个时间段所消耗的电量是不同的 , 而发电站几乎是24小时都在不停歇地运转发电 , 这就会产生过剩的电能 。 比如 , 每天的用电量会在白天的工作时间上升 , 到了晚上人们入睡以后 , 实际用电能就降低了 , 这可能就会有用不完的电量 。

由于受限于目前的技术条件 , 电能是无法大规模直接储存的 。 那么 , 根据能量守恒定律 , 这些富余的电能跑去哪里了呢?
所有的发电厂和终端用户是通过电网连接起来的 。 国家电网本身是不发电的 , 而是负责配电和电力运输 。 首先 , 所有的发电站将生产的电力输送到电网中心 , 电网再通过各种电压的线路及设备将电能传输到用户终端 。

而我国全国各地的电网系统并不是彼此独立的 , 而是联在一起的一个完整庞杂的电力系统 。 其中的电力调度部门可以对各地区的用电量和发电量进行统一管理 。
电力调度中心会对历史用电量的数据进行统计与分析 , 提前预测出我们每个时间段需要多少用电量 , 从而对每个电厂的发电量进行调配 。 每个地方的发电厂 , 什么时候发电、发多少电都是由电力调度中心决定的 。 电力调度根据用电消耗 , 动态调节发电量 , 保证用电与发电之间的动态平衡 。 就是用多少电 , 就发多少电 , 即发即用 , 而不是每天都发恒定量的电 , 从源头上基本避免了大规模电能的浪费 。

我国的电力调度机构设有五级 , 分为国网调度-大区域网调-省调-地(市)调以及县电力调度中心 。 各个调度中心负责管理自己覆盖的区域 , 各级调度中心之间密切协作 , 才能实现发用电平衡 。

不过 , 即便如此 , 电网调配也无法100%做到供电量与用电量的精确匹配 。 况且在输配电过程中 , 还存在一定的电能损耗 , 所以实际发电量还是会略高于实际用电量 。 有时候不可避免地产生多余的电量 , 那么这些多出来的电能又跑去哪里了呢?

虽然发电站发的电无法直接储存 , 但智慧的人类也想出了通过能量转化的方案来解决——建造一个抽水蓄能电站 , 将多余的电能转化为水的势能间接地储存起来 。
抽水蓄能电站分上下两个水库 。 在用电低谷期 , 比如夜晚 , 各种发电方式产生的过剩电能 , 就会通过电力运输网络输送到抽水蓄能电站 , 电能驱动水泵将下水库的水抽到上水库 , 这一过程就把过剩的电能转化为水的势能保存了起来 , 就相当于蓄电 。

待到用电高峰期 , 比如白天工作时间 , 将上水库的闸门打开 , 放水至下水库 ,利用水能带动水轮机发电 , 提供电力 。 这一抽一放 , 循环往复 , 就将低谷多余电能转化为高峰期的需电能 。 虽然抽水蓄能电站在能量转换过程中 , 会有一些电能的损失 , 转化率达75%左右 , 但这已经是目前转化率最高的较大规模的电能存储方式了 。
在国家电网的统筹调配和抽水蓄能电站的共同作用下 , 可以最大限度地调配电力 。 所以说 , 严格来讲 , 电力不会有多少浪费 。 但这并不表示我们节约用电就没有意义 , 因为当我们减少耗电量 , 相应地就降低了发电量 , 也就减少了煤炭的消耗 , 从而减少烧煤造成的碳排放及其他污染物对环境造成的影响 。


【迷你科学星球|发电站每天发那么多电,用不完的都去了哪里?】

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