發電廠多餘的電,最後到底去哪了?

談客說


答案:發電廠一般不會有多餘的電,因為發電廠都是根據電力調控中心的指揮來操作發電的,如果特殊原因發電廠產生的電量大於需求,那麼這些電力將經過電網被分配到電力缺乏的地區。如果從整個電網的角度來考慮,多餘的電力會被轉化成抽水泵的機械能,將水運輸到高處的水電站上變成勢能保存起來。發電廠產生的電能無法儲存在發電廠或電網上,都是直接輸出給用戶的。

現在的發電廠一般採用火力發電,煤炭燒鍋爐產生蒸汽,推動汽輪發電機的轉子轉動,轉子左右分佈磁極,在磁場中轉動時能產生交變電流,一對磁極的轉子每秒鐘轉50圈,產生的交流電就是50赫茲的,這個數據會顯示在電力中心的大屏幕上。

當用戶的電量需求增多時,會從家庭用電器一端產生阻抗效應,導致發電廠發電機的轉子受到阻力,那麼轉子每秒鐘轉動的圈數就會下降,由原來的每秒50圈變成每秒49.8圈,電流頻率也會由50赫茲變成49.8赫茲,這時電力中心的工作人員就會發出指令,要求發電站略微增加發電量,發電廠接到指令開始多加一些煤炭,鍋爐的火力更旺,蒸汽更足,使發電機的轉子轉速增加,讓電流頻率始終保持在50赫茲±0.2赫茲之間,整個過程都是根據居民用電需求調整的。

由於是人為調控,不可能非常完美,難免會出現發電量過多的情況,這些過剩的電量是不會被浪費的。假設甲城市發電多了,多餘的電力會被分配到電力相對缺乏的乙城市,這個調配過程都是由電網來運輸的,電網呈現出巨大的網絡分佈,電網越大,整個中國的電力系統就越穩定,能源效率就越高。

我們把整個國家的電網看成一個整體,這個整體也不可能將全國的電力分配得一點不多一點不少。部分電力會浪費在線路上,剩下的電力會被保存到抽水蓄能發電站上,例如廣州抽水蓄能電站總裝機容量2400MW,是世界上最大的抽水蓄能電站。電量多了就轉化成水的勢能,等到電力缺乏了就讓水從高處落下變成水利發電,整個過程中能源的重新利用率高達75%。

不少人覺得,在後半夜幾乎用不到電時應該關閉發電廠的鍋爐,等到早晨再啟動,這個想法其實是錯誤的。因為不管是火力發電還是核電站的核裂變發電,本質上都是鍋爐燒水,而每一次重啟鍋爐都需要幾十萬到上百萬不等,熱爐需要添加的燃油就有4、5噸。鍋爐一般是不會關閉的,哪怕是凌晨3點都依然運行著,所以國家才鼓勵工廠在半夜用電,也對居民實行了峰谷電。


科學薛定諤的貓


實際上是不存在多餘的電的,一個發電機有多大的負載就產生多大的視在功率。如果負載變小,輸出功率也變小;如果負載變大視在功率也變大,直到達到發電機的額定功率。如果超負荷,可能會因為電流過大燒燬電路的薄弱處(電阻高處,例如轉子線圈或其他什麼地方)或者造成負荷兩端電壓下降。



假如一個電廠並沒有併入大網供電,是一個孤立的電網,當這個電廠的輸出火線和零線沒有接任何負載,而且電路是斷路的時候,那麼這個電廠就只是在火線和零線之間產生了一個電壓,並沒有輸出任何功率。這可以類比水廠水泵在工作但並沒有輸出任何的水。而當零線火線被接通,但是沒有任何的負載的話,那麼電網內迴路的電流將會非常大,這就是我們經常說的短路的情況,這樣就可能燒燬線路甚至發電機。

上圖:秦山核電站


另外,電廠也是分很多類型的,像是火電廠和核電廠和豐水期的水電是屬於基礎負載類型的電廠,它們的發電量伸縮性相對比較小,通常不大可能停機,一旦遇到負荷變小的情況就會通過調整輸出容量來匹配負載。像是火電廠就會通過減少燃煤量的方式,而核電廠會通過增加中子吸收材料的吸收面積(插入鎘棒),或者採用改變燃料棒的插入構成(例如法國核電廠採用灰棒/黑棒的搭配來靈活控制輸出)。但降低輸出功率實際上只是降低了電廠的額定功率(也就是電廠的能源消耗成本),如前面說的一樣,如果沒有負載,這些功率也是輸出不了的,無論如何也不存在多餘的電的問題,有的只是在爐子裡白燒的煤以及反應堆白白進行的核反應,陪著空轉的渦輪,以及輸出端白白的電壓——有電壓,沒電流,相當於電沒送出去。

上圖:華能瑞麗江水電站


電廠的設計師和管理人員優化的主要是輸入能源(如煤和核燃料)。發電廠會對產電輸入功率(燃煤和反應堆的反應速率)有一個動態的調節,所以通常多餘的能量損耗被控制到了最低。除此之外,輸電網絡還會把多餘的額定功率分配給高負載的區域網絡,從而實現區域間的負載均衡。但電廠總有一部分額定功率是沒有被使用的,因為通常電廠的容量要略大於最高負載才好,所以除開用電高峰期大部分時候電網都是沒有滿負荷運行的(尤其是夜間,所以供電局才會以低價鼓勵夜間用電),這部分功率就是在電廠被浪費的輸入能源功率部分。也就是說電廠花了那麼多煤和核燃料在哪裡提供能源,但是沒有從電廠流出去。


那麼沒有流出去的能量到哪裡去了呢?

由煤燃燒和核燃料裂變產生的熱量轉化為渦輪的推動力,這個功率投入是一定的,但是渦輪帶動發動機的轉子產生的只是一種能量的勢,即電壓,當有負載的時候,發電機的轉子當中的線圈就會有電流,這個電流會形成一個反向的阻力,阻礙渦輪的旋轉,負載越高,電流越大,阻力越大。但如果沒有負載,電路完全斷開,那麼就不會有這樣的阻力。那麼渦輪就是不受阻力地空轉,沒有能量輸入到轉子的線圈當中。

所以,沒有流出去的那些由煤、核燃料釋放的能量就被擋在了電路外面,也就是說那些蒸汽沒有受太多的阻力就通過了渦輪,被噴出去了,最後被冷卻塔冷卻了。在有輸出電功率時經過渦輪的蒸汽其殘餘動能和內能肯定是低於沒有輸出電功率的時候的。


我說明白了嗎?



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結論:電力系統中不存在多餘的電量,電力系統是一個發電-輸電-用電動態平衡的一個系統。

當電力系統用電量減少時,如果系統發電量不變化,那麼所有發電機就會越轉越快,而發電機轉速和系統頻率是成正比的,所以系統頻率就會上升。當電力系統用電量增加,系統發電量不變,所有發電機轉速就會下降,系統頻率也隨之下降。

我們電力系統頻率要求為50赫茲,所以我們不能讓頻率過高或者過低。當系統用電量緩慢變化時,我們發電機會進行調節原動機出力來穩定發電機轉速,這個過程我們稱為電力系統一次調頻。如果系統電量突變(突然增加或者減少很大的負荷),那麼一次調頻就很難穩定住系統的頻率了,這時候就會要進行人工干預,調度會下令各個電廠開停機,繼電保護也會在低頻率的時候切斷一部分負荷來維持系統頻率這些等等的手段我們稱為電力系統二次調頻。

綜上所述,電力系統不存在多餘電量,永遠是一個發電等於用電的系統。


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生活中的用電我們都知道是從發電廠來的。早些時候總聽人說,發電廠發電後用不掉的電都是有專門儲存的地方,先儲存起來然後再用,事實是如此的嗎?

其實不是的,像我們給手機充電,電筒充電等等確實本身這些設備確實有儲存電的作用。但也不是直接儲存電,而是通過電池內部的物質將電能轉化為化學能,再由化學能轉化為電能的一個過程。


但發電廠發電量是非常大的,這個用蓄電池來儲存顯然是非常不理想的,通俗點來說,發電廠一般不會出現電量多餘的情況。因為電網和發電廠之間有一套完善的電控系統。


這種電控系統可以通過電壓的大小而做出正確的分配工作。比如當白天人們都去上班,用電量小時,像火力發電根據實際用電情況就可以適當減輕發電機組的運轉速度,當到了夜晚用電量猛增之後,又根據情況加大發電機組的運轉功率,保證一個正常的電壓值。

當然,用電情況是根據地區而定的,有些地方用電量是白天大夜裡小,而有些地方是白天小夜裡大。像通常農村來說,白天基本都是出去幹活,家裡也只有正常像冰箱之類的電器才會一直耗電,而晚上不管照明,電視也好這些電器設備都在運作,用電量就大,城市一般是夜晚用點量小,白天大,儘管到處燈火通明,但是基本都下班了,而城市白天基本所有工作都離不開電。

而整個電網就好比條條大道通羅馬,根據不同地區的用點需求,工作人員進行數據分析,可以把電能合理的分配,用電量大的地方就多分配電量。有些時候也會出現用電太緊張,發電機組吃不消的時候,這個時候就要通過其它地區的電網也參與到配送電能的任務中來,減輕本地方用電緊張。

發電廠發出的電出去就是出去掉的,是不可能回來的,這些電都是被用掉了或者損耗了。整個電力偵測系統完全能夠做到合理的分配。什麼時候該讓發電機組以怎樣的功率運行都是完全根據用電量調節,不會出現電能過剩的情況。地區性的發電廠看似獨立又不獨立,整個國家籠統來說都是一整個電網覆蓋。



當然,有些情況下也不得不儲存電能,像大型的風力發電,光伏發電,這些電能就必須儲存,你不知道什麼時候有風,夜晚也沒有太陽。這些電力不儲存就不行。因為這種發電設備完全靠天“吃飯”。人為不可控制!


光年之外zyn


電線線路和變壓設備,包括電錶在內都是要耗電的。電廠可以計算在電費的成本里。但發電富餘,電廠是積不到電費的,會有虧損發生。電廠有發電儀表顯示出來,值班員會調度個別機關機的。否則查到了會算事故吧?翫忽職守了。


李198588733


發電廠發出的電用途分為兩部分,一部分是發電輔助設備用電,電廠設備用電消耗掉啦,一部分通過高壓線路輸入電網,終端客戶消耗掉啦。電廠發出的電不能儲存,終端客戶用多少電網輸給客戶多少,多個電廠發出電的總和和電網輸入的電量平衡,客戶用電多少決定了電廠發出多少,這就是調峰,有低谷也有尖峰,鼓勵低谷用電,當然供電要求保持50赫茲的頻率,要及時調整供電質量!


一粒沙6403


首先,我們說電網是發電廠發電機的負荷。負荷需要的電功率越多,發電機的軸就越沉,即需要驅動發電機的機械功率越大。但電網作為發電機的負荷時,用電功率的變化反映在驅動發電機的機械功率大小上。所以,發電機發出的電隨電網用電量變化而變化,沒有多餘。只是電網用電量反映在發電機需要的機械驅動力的大小上。


狼159910324


怎麼多次有人問這個蠢問題呢?不是早就有人解說了:發電廠為穩定周波和電壓,會隨時根據用電負荷調整發電出力,保持發供平衡。發電廠根本就不存在“多餘的電去了那裡”的問題。


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