發(fā)電機發(fā)電的時候,如果沒有電器在用電,那么這些發(fā)出來的電去了哪里?白白損失了嗎?如果此時沒有發(fā)出多余的電,那么另一端火力燃燒的那些能量去哪兒?在空轉(zhuǎn)的
這個問題我回答一下,解答盡量用通俗易懂。
回答這個問題之前我先舉個例子。自來水公司通過自來水管道向用戶供水,此時自來水管道內(nèi)是有壓力的,最小壓力也要保障自來水管道最遠端用戶正常用水。如果整個供水系統(tǒng)中沒有用戶用水,水流是不會流動的,這時自來水廠水泵加壓做的就是無用功。一但這個時候停電了,水泵不能繼續(xù)加壓,管道中的水會去哪里?
翻回頭來說說樓主提出的問題,首先要說說發(fā)電機發(fā)電原理。稍微有一點物理常識的人都知道,發(fā)電機是依靠線圈切割磁力線產(chǎn)生電能的。有人會問,切割磁力線為什么會產(chǎn)生電?我解釋一下。切割磁力線是通俗的說法,其實是線圈有效截面積內(nèi)的磁通量發(fā)生了變化。磁通量有變化,在閉合電路中線圈內(nèi)就會產(chǎn)生電流,有電流產(chǎn)生線圈會產(chǎn)生相反磁力線以抵消磁通量的變化。線圈中電流的方向可以根據(jù)楞次定律算出。磁通量變化越劇烈,線圈中的電流越強。
那么在開電路中呢?也就是沒有用戶用電。由于電路不是閉合的,即便磁通量發(fā)生變化,線圈中也不會有電流產(chǎn)生。大家就會說發(fā)電機根本就沒發(fā)電,其實不是這樣的,發(fā)電機畢竟在做功。線圈不斷切割磁力線,磁力線不斷對構(gòu)成線圈的原子的核外電子做功。當達到一定強度的時候,線圈一端的原子的核外電子在磁力線的推動下就會掙脫原子核對它的束縛,傳遞給第二個相鄰原子。由于第二個相鄰原子的核外電子數(shù)是飽和的,這個原子就會把原本屬于自己的電子傳遞給相鄰的第三個原子。依次類推,線圈另外一端的原子得到了一個電子,呈負性,也就是負極,符號是“-”。失去電子的原子也就是正極,符號是“+”。
我要說明的是,電子的傳遞不是擊鼓傳花那樣傳遞,而是相鄰傳遞。當磁通量不斷加強,會有更多的電子從線圈的一端向另一端聚集。雖然沒有電流在線圈中流動,但是線圈的兩端也會有電位差。這個差值俗稱電源電動勢,也叫做空載電壓。
如果以上說法你們不能理解,我再舉個例子,比如海水漲潮。在潮汐力的作用下海水的波浪一波又一波的沖向岸邊,這種現(xiàn)象可以看做磁力線把原子中的電子從線圈的一端向另一端驅(qū)趕。隨著潮汐力達到極限時,海岸邊聚集了大量的海水。同理,當發(fā)電機轉(zhuǎn)速達到最大值,開電路中發(fā)電機線圈的一端會聚集大量電子。由于潮汐力達到最大值,不會有更多的海水涌向岸邊。發(fā)電機也一樣,當磁通量變化量達到最大值,也不會再有電子向線圈的負極集中。因為如果讓原子內(nèi)部越靠近原子核的核外電子發(fā)生轉(zhuǎn)移,需要更大的能量。即便能夠做到也是不經(jīng)濟的,還不如增加發(fā)電機線圈的圈數(shù)更實惠。
綜上所述,當發(fā)電機在發(fā)電的時候沒有用戶用電,等同于開電路。發(fā)電機所做的一切只是維持了電源電動勢,沒有實際輸出等同于白做功。不過發(fā)電廠不會那么傻,他們會根據(jù)用戶實際需求調(diào)整發(fā)電機機組發(fā)電功率。當用戶用電量不斷攀升的時候,發(fā)電機的電源電動勢會不斷降低,也就是電源電壓不斷下降。當電源電壓下降到一定數(shù)值,要么控制用戶數(shù)量,要么加大電力供給。否則,當發(fā)電機機組分得的電壓高于負載電壓時,發(fā)電機內(nèi)耗就會直線飆升,直至發(fā)電機機組被燒毀。
有人說發(fā)電機發(fā)電時,如果沒有用戶用電會燒毀發(fā)電機機組,這就是無稽之談。沒有用戶用電就等同于開電路,電路中電流為零。根據(jù)P= UI,換算一下,P=I R^2,電流為零,P也為零,也就是說發(fā)電機線圈幾乎不產(chǎn)生熱量,又怎會燒毀發(fā)電機機組呢?
由于篇幅限制就說這么多了,希望大家共同討論。
發(fā)電機發(fā)電的時候,如果沒有電器在用電,那么這些發(fā)出來的電去了哪里?白白損失了嗎?大家好,歡迎關注兵器知識譜,今天我們來探討一個關于發(fā)電的物理知識的話題。發(fā)電機發(fā)電原理簡單來講就是磁生電,閉合電路的一部分導體做切割磁感線運動時,在導體上就會產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫電磁感應現(xiàn)象,產(chǎn)生的電流叫做感應電流。玩過磁鐵的讀者應該知道磁鐵有兩極,即S極和N極,同極相斥,異極相吸,當S極接近到N極時相互之間會產(chǎn)生吸引力,如果我們把兩極磁鐵在保持吸引力的距離上將兩者約束起來,那么二者之間就會產(chǎn)生磁感線,再用導電物體在兩者之間來回運動完成切割磁感線動作,那么這個導電物體上就會產(chǎn)生電流。每切割一次磁感線導電物體就發(fā)生一次電荷遷移,電荷遷移從導電物體的一段輸出,再從另一端回流,這就是電路的正負極;如果導電物體兩端沒有導線連接或者連接的導線斷開,那么就不會發(fā)生電荷遷移,電路中就沒有電流,做切割磁感線運動就沒有意義,這就是發(fā)電基本原理。下圖為磁生電原理圖
發(fā)電機是指將其他形式的能源轉(zhuǎn)換成電能的機械設備,比如柴油發(fā)電機就是通過內(nèi)燃機將柴油燃燒產(chǎn)生熱能,熱能推動活塞運動并帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)動的發(fā)電機不斷地切割其內(nèi)部磁場裝置的磁感線從而獲得電能;水電站的發(fā)電機則是通過水流沖擊渦輪轉(zhuǎn)動來帶動發(fā)電機旋轉(zhuǎn)切割磁感線發(fā)電;火電廠則是通過焚燒煤炭產(chǎn)生熱能將鍋爐中的水加熱至蒸發(fā),將蒸發(fā)出來的高溫水蒸汽輸入到蒸汽輪機內(nèi)驅(qū)動蒸汽輪機轉(zhuǎn)動從而帶動發(fā)電機旋轉(zhuǎn)切割磁感線發(fā)電;而核能發(fā)電其實就是將火電廠中的熱能來源煤炭換成核原料,通過核反應來加熱鍋爐中的水生產(chǎn)蒸汽,接下來的步驟就跟火電廠發(fā)電沒有區(qū)別了。核動力潛艇與核動力航空母艦所使用的核動力裝置就是一個縮小版的核能發(fā)電站,都是通過核能發(fā)電,然后使用電力驅(qū)動發(fā)動機使?jié)撏Ш秃侥高\行。下圖為美軍尼米茲級核動力航母,核動力航母并非直接使用核能驅(qū)動,而是用核能發(fā)電,再用電能來驅(qū)動。
用導線與電源、開關、負載相連接的導電線路就叫做電路。當開關閉合時,電流能通過正極驅(qū)使負載工作在回流到負極,這時的電路叫做通路電路;如果開關斷開,電流無法回流時負載不工作,這時的電路就叫做開路電路,比如用電池作為電源的手電筒,按下關閉按鈕后電筒不亮,說明電筒內(nèi)的電路已經(jīng)開路,開路狀態(tài)下電銅不消耗電池里的電能,發(fā)電機也一樣。啟動發(fā)電機發(fā)電以后,從發(fā)電機輸出的電流將驅(qū)動負載工作,如果將供電線路開關斷開,發(fā)電機供電線路將形成開路,那么發(fā)電機內(nèi)的切割磁感線裝置將做無意義的高速旋轉(zhuǎn),這種不做功的無意義旋轉(zhuǎn)只是單純的消耗由內(nèi)燃機提供的動能,因此又叫做無用功。無用功在持續(xù)空耗燃料,除此以外對發(fā)電機沒有任何影響。下圖為柴油機驅(qū)動的發(fā)電機。
燃料電池
能夠?qū)⒒瘜W能直接轉(zhuǎn)換成電能的裝置叫做燃料電池,又稱電化學發(fā)電器。燃料電池不需要這種復雜的轉(zhuǎn)換過程,因此發(fā)電效率非常高,而且產(chǎn)生噪音和廢氣,是一種最有發(fā)展前途的發(fā)電技術,目前氫燃料電池的種類有空氣燃料電池、固體燃料電池和同位素燃料電池。空氣燃料電池的燃料有氫、甲醇等可燃氣體,主要運用在功率為50~ 1 000kW的設備上,比如移動通訊設備、導彈火箭電源、單兵通訊工具電源等;固體燃料電池的燃料由氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯等固態(tài)陶瓷電解質(zhì)作為燃料,主要為大型設備供電,比如機器人、單兵外骨骼系統(tǒng)、無人機械等;放射性同位素燃料電池俗稱“核電池”,它是通過半導體換能器將同位素在衰變過程中不斷地放出具有熱能的射線的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芏圃於,由核原料作為燃料,如鍶、钚、釙等長半衰期的同位素,核電池放電周期長,可長時間為設備提供電能,主要運用于航天設備、深海探測、醫(yī)學設備。你沒看錯,很多醫(yī)學設備只用核電池,比如心臟起搏器里就有一個小如紐扣的核電池。下圖為心臟起搏器里的核電池
不論是發(fā)電機還是電池,只要電路中的負載不工作就不會消耗電能,不同的是電池在開路時電能會繼續(xù)儲藏在電池里,而發(fā)電機則在不關機的情況下做無用功,所以不會白白損耗電能,損耗的只是為發(fā)電機提供動力的“其他形式能源”。
發(fā)電機發(fā)電的時候,如果沒有電器在用電,那么這些發(fā)出來的電去了哪里?白白損失了嗎?
相信很多朋友都會有這個問題,每天用電都高峰和低谷,因此發(fā)電站如果要滿足高峰時候用電功率,那么低谷這些電又去哪里了?假如只滿足低谷,那么高峰時容量不夠!其實這個話題中會涉及三個非常有趣的問題,下面來做個簡單分析。
其實能量都是守恒的,一焦耳的電能都不會多出來,所以發(fā)電機永遠都是用多少電而發(fā)多少電,這會涉及到其他幾個問題,我們下文再分析!那么從理論上來看,是不是峰谷電沒有差異了?也就是說沒有浪費了?也不對,比如水力發(fā)電在豐水期,即使空載也要將水排走,或者真沒有用電設備,那么干脆就泄洪,所以浪費的不是電能,而是水的重力勢能!
另一個比如火電則是蒸汽輪機,為應對突發(fā)用電高峰,那么必須有儲備功率,發(fā)電機都處在熱機狀態(tài),以維持突發(fā)高峰,假如沒有人用這些電能的話,維持這些設備運轉(zhuǎn)就得消耗大量的蒸汽,這次浪費的是蒸汽的熱能。
還有風電和太陽能,這兩個比較難伺候,因為有風和充足陽光的時候不一定有人用電,要用電的時候往往沒有風或者是晚上了,所以要搭配電網(wǎng)調(diào)節(jié)或者增加儲能設施,比如有的太陽能是利用光照聚焦加熱熔鹽儲能,然后再加熱蒸汽推動蒸汽輪機發(fā)電,這個熔鹽加熱還是具有一定的儲能效果的,比直接的太陽能電池應對高峰低谷要強很多。
光熱太陽能電站
我國的工業(yè)用電標準是50HZ,一般工業(yè)用發(fā)電機有三個級別:
但對于機械式的發(fā)電機就不那么容易了,不過也是有辦法的,要求一般的場合發(fā)電機頻率要求是G2,也就是±5%范圍,小型機幾千瓦的汽油發(fā)電機是聯(lián)動風門的,負載重會聯(lián)動風門調(diào)節(jié)化油器開口,加大氧氣與汽化的汽油進入氣缸,增加轉(zhuǎn)速,輕載則反之!當然柴油機則是加大噴油量等,原理是一樣的!
如果是水利發(fā)電,那么有兩種了,最基本就是調(diào)節(jié)水流,現(xiàn)代發(fā)電機則是調(diào)節(jié)水流和調(diào)節(jié)勵磁,保證輸出的電源頻率嚴格符合標準。
電壓調(diào)節(jié)其實和頻率調(diào)節(jié)是類似的,也同樣通過油門或者水流調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速或者調(diào)節(jié)勵磁磁通來達到穩(wěn)定電壓,不過那種手拉式啟動的小發(fā)電機的電壓與頻率變化范圍是比較大的,因為只有速度反饋這一種方式。
另外要提醒下的是,大型發(fā)電機發(fā)出的電壓根本就不是220V/380,這種一般在幾千瓦和幾十千瓦的發(fā)電機中使用,大型水電站的發(fā)電機高達6.3KV,甚至數(shù)萬伏,當然遠程輸電還要變壓到110KV或者220KV甚至更高的電壓,避免電流過大損耗,到用電地區(qū)時再用變壓器降壓配電,再經(jīng)居民區(qū)變壓配電等多級降壓與配電過程到廠區(qū)或者居民用電。
特高壓變電站
我國民用電是單相,相線與零線電壓是220V。工業(yè)用電是三相,相線間電壓是380V,其實就是民用電的三根相線之間的電壓,一般民用標準配電有相線、零線和地線(單相三線制)!工業(yè)用電為三相線,一零線,一地線(或者根據(jù)需求選用TN-C系統(tǒng)還是TN-S系統(tǒng)或者TN-C-S配線)
太陽能發(fā)電如何變成交流電?
如果是熔鹽蓄熱蒸汽發(fā)電的太陽能電站,其實和火電或者水電沒有什么區(qū)別,假如是太陽能電池,那么必須有逆變設備將直流電逆變?yōu)楣ゎl交流電,如果要入網(wǎng)的話還有同步頻率的要求,當然如果發(fā)電機要入電網(wǎng)的話也有一個頻率同步要求。
逆變器大家都知道,最簡單的就是很多農(nóng)村朋友抓魚的機器就是,不過這個對波形和電壓甚至頻率都沒有控制要求,而入網(wǎng)的要求就多了,工頻交流電波形是正弦波,這個是發(fā)電機勵磁特性得到的,發(fā)電機很容易,可惜電子設備要模擬出正弦波,還是有點難度的。正弦波也符合變壓器的硅鋼勵磁特性,如果方波的話,估計得上鐵氧體(開關電源中的中頻和高頻電源應用比較多)。功率就沒有硅鋼片的鐵芯那么大了!
工業(yè)并網(wǎng)用的光伏逆變器
發(fā)電站最喜歡一天到晚的直線負荷,但這不可能,因為民用電晚上就睡覺了,夏天和冬天會有空調(diào)需求,春秋就沒了,還有工業(yè)用電也有峰谷,大致和民用高峰有點相反,反正想要一條直線是不可能的。
2020年2月26日國網(wǎng)江西省電力有限公司調(diào)度大廳的復工后用電負荷實時曲線
所以如何將谷底時棄風,棄光還有浪費的水資源利用則是綜合利用能源的一個最佳方式,但大規(guī)模蓄電是有難度的,如果用蓄電池成本實在太高,因此有將車用鋰離子電池回收改裝為蓄電車或者蓄電站的,當然這種規(guī)模遠遠比不上抽水蓄能電站!
它的原理很簡單,將水谷電時的電能抽水到海拔比較高的位置,以重力勢能的方式保存起來,等用電高峰時發(fā)電調(diào)節(jié),兩個時間段的用電差價就是抽水蓄能電站的利潤。浙江安吉天荒坪就有當時亞洲裝機容量最大的抽水蓄能電站。
安吉天荒坪抽水蓄能電站的蓄水湖
除了電池、抽水蓄能外,還有電解水或者壓縮空氣蓄能等幾種方式,對于個人來說,將一些耗能比較大的操作在谷電時期使用,比如一整天用的開水,或者谷電時燒水洗澡等等也算是“蓄能”的一種啦!
這么多的回答沒有一個說到點子,扯一些沒用的。我直接給出答案吧:沒用的電直接"浪費"了。為什么打引號?因為不是真正的浪費。如果一條線路的輸電功率是100kw,而只帶50kw的負載,另外50kw實際上是浪費了(準確應該叫閑至了)。有一點需要明白,現(xiàn)在的供電網(wǎng)絡是智能的,能適時計算整個供電地區(qū)的用電量,這個用電量會反饋給發(fā)電廠,發(fā)電廠根據(jù)總用量來計算開幾臺發(fā)電機,發(fā)電機發(fā)電的總功率必須要等于或大于電網(wǎng)的峰值總用電功率。這時候問題就來了,同一天時間白天用電很大,比喻白天用電總功率為100kw,晚上只有60kw,電廠有3臺50kw的發(fā)電機組,白天開兩臺機組發(fā)電剛好,晚上開一臺又不夠,開2??臺吧有40kw是真正的浪費了(比較先進的發(fā)電機組可以智能控制水流大小來降低發(fā)電功率,節(jié)省水)。這就是題主想要的答案:沒用的電浪費掉了。但人類很聰明的,能賣錢的電怎么可以白白浪費呢?辦法就是:水電開發(fā)抽水蓄能。晚上利用多余的電帶動水泵把放掉的水又抽回到水庫中,白天用這些水再發(fā)電,等等等等。
題主問:當發(fā)電機發(fā)電,如果沒有電器用電,那么這些發(fā)出來的電去了哪里?看樣子題主不是專業(yè)人士,甚至連物理都沒學過,以水電站為例來說明一下,水電站利用水的落差產(chǎn)生的能量,推動水輪機的轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn),再通過主軸帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)子上的磁極形成的磁場也在旋轉(zhuǎn),因此定子線圈不斷的切割磁力線,從而產(chǎn)生電流發(fā)出電,即是水能一機械能一電能的過程,正常發(fā)電的情況下,水電站的水能與外界用電戶能量是平衡的(除了中間損失),那么題主的問題就變成這樣:當電網(wǎng)故障突然跳閘,發(fā)電機斷開甩負荷,水流產(chǎn)生的能量到哪里去了?專業(yè)的角度來回答就容易了,發(fā)電機突甩負荷時,如果沒有及時關閉水輪機導葉或噴針從而切斷水流,機組轉(zhuǎn)速會迅速上升,直至達到飛逸轉(zhuǎn)速為止,但這種情況破壞力是很大的,這時水能沒有轉(zhuǎn)換為電能,水能消耗在高速旋轉(zhuǎn)過程中的風阻、摩擦損耗去了。所以,當機組突甩負荷時,調(diào)速器要按照事先設定的水輪機導葉關閉規(guī)律關閉導葉或噴針,切斷水流,盡量避免產(chǎn)生飛逸破壞。當然關閉規(guī)律和關閉時間要通過計算設定,關閉不能太快也不能太慢,這就是所說的要進行調(diào)節(jié)保證計算才能確定。
我以上的解釋,題主應該明白了吧。
看了很多回答都是錯誤的,所以說,不懂的就不要裝懂了,以免誤導別人。發(fā)動機要發(fā)電,需要有動力,當然也需要有負載,發(fā)動機帶動發(fā)電機發(fā)電,在沒有負載的情況下,是不發(fā)電的,因為發(fā)電機的電樞和用電負載根本沒有組成回路,這時候發(fā)電機就是在空轉(zhuǎn),基本上也不會消耗多少動力,然后,如果發(fā)電機接上負載,就會根據(jù)負載的大小付出相應的電流,當然,發(fā)電機也同時會消耗發(fā)動機相應的功率,發(fā)電機負載越大,消耗發(fā)動機的功率就越大,所以,不存在浪費一說,當然,要盡量的避免小馬拉大車,這樣發(fā)電機會因超載而燒毀的。你手頭如果有一個12伏小發(fā)電機,你可以通過開關接一個12伏小燈泡測試,沒有打開開關時,用手轉(zhuǎn)發(fā)電機是就是空轉(zhuǎn),還會有慣性,基本沒有阻力。打開燈泡開關,就會感覺發(fā)電機有很大的阻力,基本不會有慣性了。如果接兩個燈泡,轉(zhuǎn)動發(fā)電機就會感覺更吃力。這就說明了,發(fā)動機沒有接負載就沒有發(fā)電,也不存在浪費損失。
瀏覽了一下前幾個回答,沒能解決提問者的疑惑,作為核電站工作者解答下這個問題。
以核電站為例,發(fā)電機功率是1000MW左右,也就是每小時可以發(fā)出1000MW*h的電能,這些電能除了極小一部分供電站自己的用電設備外,剩下超95%的電能都會輸送到電網(wǎng),電網(wǎng)將電能分配給各個用戶,全國電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng),如果一臺功率為5kW的用電設備停運,在另外的兩個地方可能分別有兩臺功率為2kW和3kW的設備啟動,這樣電能就不會浪費了。
圖釋:我國遠距離特高壓輸電,世界領先,有望成為新的國家名片
在夜間或者法定節(jié)假日,工廠停產(chǎn),用電量自然也不多,這時電網(wǎng)調(diào)度就會給電站運行人員打電話,調(diào)峰降功率,如果電網(wǎng)電能還無法消納,這時就會跳停,即將發(fā)電機打閘停機。
圖釋:智能電網(wǎng)圖
圖釋:抽水蓄能電站原理圖
最好的調(diào)峰電站就是抽水蓄能電站,當用電低谷時,電站啟動抽水泵把水抽到高處儲存,這個過程電能轉(zhuǎn)化為水的重力勢能,當用電高峰時,開閘放水發(fā)電,向電網(wǎng)輸送電能,重力勢能轉(zhuǎn)化為電能。
圖釋:抽水蓄能電站
此外,個別工廠有自備電廠,如大型的鋁廠,工廠所屬電廠發(fā)電后只給自己工廠供電,并沒有通過國家電網(wǎng),如果工廠停止生產(chǎn)鋁,那電廠就必須停機,根本原因就是電能無法大量存儲,只能隨產(chǎn)隨用。
電廠聯(lián)網(wǎng)就避免了因為小負荷停止用電而頻繁調(diào)停機組,增加了供電穩(wěn)定性。
今天的科普就到這里了,更多科普歡迎關注本號!
看不下去,來回答這個問題。簡單地說,發(fā)電機在沒有負載的情況下空轉(zhuǎn),發(fā)電機的電是沒有正常發(fā)出來的,也就是從發(fā)電機本身來說電幾乎沒有損失。這是因為如果發(fā)電機沒有負荷,發(fā)電機的線圈電路相當于開路,幾乎沒有什么電流通過。如果是交流發(fā)電機,那么可能由于線圈間的微小電容,所以線圈間會有極小的電流,這時候的電磁反向阻力非常小。這些振蕩電流會產(chǎn)生電磁波,向外輻射能量,但這個占到輸入發(fā)電機能量的很小部分。
大部分輸入發(fā)電機的能量被克服發(fā)電機轉(zhuǎn)動的運動阻力,包括軸承的摩擦力,轉(zhuǎn)子的空氣阻力,很小部分的電磁阻力。這些大部分轉(zhuǎn)變成熱量或流動的空氣的能量被帶走。
這個時候的發(fā)電機相當于怠速的汽車發(fā)動機,只需要很小的一點油,就能保持轉(zhuǎn)動,發(fā)電機沒有負荷時就是這個狀態(tài)。
如果接上負荷,發(fā)電機線圈就會產(chǎn)生電流,電流會產(chǎn)生磁場,磁場會產(chǎn)生轉(zhuǎn)動阻力,這時候必須增加輸入發(fā)電機的能量,否則發(fā)電機會停下了,只有當輸入的能量大于消耗的能量發(fā)電機才能運轉(zhuǎn)。
電如今已經(jīng)是我們生活中不可或缺的物質(zhì),因此大大小小的電廠都在日夜不停地發(fā)電,那么如果發(fā)出的電用不完,多余的電去了哪里呢?剛好看到一篇專家的文章,聽聽專家怎么說。
大家都明白,正常運作的情況下供電一定比用戶需求的電能要多,否則局部地區(qū)用電負荷突然增加,供不應求容易導致大規(guī)模停電。發(fā)電廠產(chǎn)生的過剩電能一部分會通過電網(wǎng)被調(diào)度到電力匱乏的地區(qū)。電網(wǎng)就像城市的地鐵線、公交線路,成網(wǎng)以后才可以發(fā)揮調(diào)配作用,并且電網(wǎng)的分布越廣,電力系統(tǒng)整體就越穩(wěn)定。我國目前從超高壓,高壓到普通電網(wǎng)都具有世界領先的技術能力,全國建設了包括西電東送等完善強大的輸電網(wǎng)絡,可以在全國范圍內(nèi)進行調(diào)配。
我國采用的是220伏電壓,50赫茲的交流電,也就是說電流方向每秒鐘改變50次,本質(zhì)就是一對磁極的發(fā)電機轉(zhuǎn)子每秒鐘轉(zhuǎn)動50圈。如果是許多工廠的大型設備集體開工,居民生活電器也都在使用,就可能對城市的電力系統(tǒng)產(chǎn)生影響,阻抗會突然增加,每秒鐘轉(zhuǎn)50圈的轉(zhuǎn)子可能變成49圈,如果該城市依舊不增加供電量,電壓就會降低,低到一定數(shù)值,電器就無法使用,城市電網(wǎng)就會癱瘓。
為了避免這種情況發(fā)生,電網(wǎng)調(diào)度就會發(fā)出指令,要求發(fā)電企業(yè)增加供電量。熱力發(fā)電廠就會提高發(fā)電機轉(zhuǎn)速,保證220伏電壓和50赫茲頻率電流穩(wěn)定輸出。水力電廠也會如此。目前國家電網(wǎng)的自動化控制非常先進,會保證各個電網(wǎng)的均衡,當某城市電力無法滿足需求時,還可以跨區(qū)調(diào)度。
說了這么多,還沒有解決你的疑問,電力的供應一定得大于實際需求,才有隨時調(diào)度的能力,那么一定會有多余的電,怎么處理呢?
答案就在水力發(fā)電廠。抽水蓄能電站是一種專門為解決電力過剩而設計的水力發(fā)電站,當電力負荷處于低谷時,多余的電能會給水泵,將低處的水輸送到高處的水庫儲存起來,待高峰時再用來發(fā)電。亞洲最大的抽水蓄能水電站——天荒坪水電站,年抽水耗電量42.86億千瓦時,發(fā)電量31.60億千瓦時,能源利用率達到了73.7%。
(資料來源網(wǎng)絡)
發(fā)電機在工作的時候,如果沒有用電器用電,發(fā)電機是不發(fā)電(沒有電能輸出)的,這時候發(fā)電機處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)。
如果是柴油發(fā)電機,會明顯的感覺到柴油機在空轉(zhuǎn),就象柴油車掛空檔轟油門一樣,如果是火力發(fā)電廠,蒸汽輪機會自動調(diào)小進氣量,水力發(fā)電也類似。
現(xiàn)在的發(fā)電機組都是并網(wǎng)發(fā)電的,發(fā)電機組發(fā)電后都連接到電網(wǎng)上,再對外輸送。發(fā)電機發(fā)多少電用戶就用多少電。
那么用電高峰的時候,電不是不夠用了嗎?如果發(fā)電機組發(fā)的電是固定的,用電設備增多了,電壓就會降低,所有連接在電網(wǎng)上的用電設備功率都會下降,保持發(fā)電與用電相等,這就是為什么用電高峰期的時候電壓會比較低的原因。
為了避免電壓波動太大影響用電質(zhì)量,同一電網(wǎng)眾多的發(fā)電機組里,會配備有備用發(fā)電機組,這些備用的機組叫做調(diào)峰機組,用電高峰期當電網(wǎng)電壓下降到下限的時候,這些發(fā)電機組就會啟動發(fā)電,給電網(wǎng)補充電能。
這么說,你明白了嗎?
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