发电厂多余的电,最后到底去哪了?

谈客说


答案:发电厂一般不会有多余的电,因为发电厂都是根据电力调控中心的指挥来操作发电的,如果特殊原因发电厂产生的电量大于需求,那么这些电力将经过电网被分配到电力缺乏的地区。如果从整个电网的角度来考虑,多余的电力会被转化成抽水泵的机械能,将水运输到高处的水电站上变成势能保存起来。发电厂产生的电能无法储存在发电厂或电网上,都是直接输出给用户的。

现在的发电厂一般采用火力发电,煤炭烧锅炉产生蒸汽,推动汽轮发电机的转子转动,转子左右分布磁极,在磁场中转动时能产生交变电流,一对磁极的转子每秒钟转50圈,产生的交流电就是50赫兹的,这个数据会显示在电力中心的大屏幕上。

当用户的电量需求增多时,会从家庭用电器一端产生阻抗效应,导致发电厂发电机的转子受到阻力,那么转子每秒钟转动的圈数就会下降,由原来的每秒50圈变成每秒49.8圈,电流频率也会由50赫兹变成49.8赫兹,这时电力中心的工作人员就会发出指令,要求发电站略微增加发电量,发电厂接到指令开始多加一些煤炭,锅炉的火力更旺,蒸汽更足,使发电机的转子转速增加,让电流频率始终保持在50赫兹±0.2赫兹之间,整个过程都是根据居民用电需求调整的。

由于是人为调控,不可能非常完美,难免会出现发电量过多的情况,这些过剩的电量是不会被浪费的。假设甲城市发电多了,多余的电力会被分配到电力相对缺乏的乙城市,这个调配过程都是由电网来运输的,电网呈现出巨大的网络分布,电网越大,整个中国的电力系统就越稳定,能源效率就越高。

我们把整个国家的电网看成一个整体,这个整体也不可能将全国的电力分配得一点不多一点不少。部分电力会浪费在线路上,剩下的电力会被保存到抽水蓄能发电站上,例如广州抽水蓄能电站总装机容量2400MW,是世界上最大的抽水蓄能电站。电量多了就转化成水的势能,等到电力缺乏了就让水从高处落下变成水利发电,整个过程中能源的重新利用率高达75%。

不少人觉得,在后半夜几乎用不到电时应该关闭发电厂的锅炉,等到早晨再启动,这个想法其实是错误的。因为不管是火力发电还是核电站的核裂变发电,本质上都是锅炉烧水,而每一次重启锅炉都需要几十万到上百万不等,热炉需要添加的燃油就有4、5吨。锅炉一般是不会关闭的,哪怕是凌晨3点都依然运行着,所以国家才鼓励工厂在半夜用电,也对居民实行了峰谷电。


科学薛定谔的猫


实际上是不存在多余的电的,一个发电机有多大的负载就产生多大的视在功率。如果负载变小,输出功率也变小;如果负载变大视在功率也变大,直到达到发电机的额定功率。如果超负荷,可能会因为电流过大烧毁电路的薄弱处(电阻高处,例如转子线圈或其他什么地方)或者造成负荷两端电压下降。



假如一个电厂并没有并入大网供电,是一个孤立的电网,当这个电厂的输出火线和零线没有接任何负载,而且电路是断路的时候,那么这个电厂就只是在火线和零线之间产生了一个电压,并没有输出任何功率。这可以类比水厂水泵在工作但并没有输出任何的水。而当零线火线被接通,但是没有任何的负载的话,那么电网内回路的电流将会非常大,这就是我们经常说的短路的情况,这样就可能烧毁线路甚至发电机。

上图:秦山核电站


另外,电厂也是分很多类型的,像是火电厂和核电厂和丰水期的水电是属于基础负载类型的电厂,它们的发电量伸缩性相对比较小,通常不大可能停机,一旦遇到负荷变小的情况就会通过调整输出容量来匹配负载。像是火电厂就会通过减少燃煤量的方式,而核电厂会通过增加中子吸收材料的吸收面积(插入镉棒),或者采用改变燃料棒的插入构成(例如法国核电厂采用灰棒/黑棒的搭配来灵活控制输出)。但降低输出功率实际上只是降低了电厂的额定功率(也就是电厂的能源消耗成本),如前面说的一样,如果没有负载,这些功率也是输出不了的,无论如何也不存在多余的电的问题,有的只是在炉子里白烧的煤以及反应堆白白进行的核反应,陪着空转的涡轮,以及输出端白白的电压——有电压,没电流,相当于电没送出去。

上图:华能瑞丽江水电站


电厂的设计师和管理人员优化的主要是输入能源(如煤和核燃料)。发电厂会对产电输入功率(燃煤和反应堆的反应速率)有一个动态的调节,所以通常多余的能量损耗被控制到了最低。除此之外,输电网络还会把多余的额定功率分配给高负载的区域网络,从而实现区域间的负载均衡。但电厂总有一部分额定功率是没有被使用的,因为通常电厂的容量要略大于最高负载才好,所以除开用电高峰期大部分时候电网都是没有满负荷运行的(尤其是夜间,所以供电局才会以低价鼓励夜间用电),这部分功率就是在电厂被浪费的输入能源功率部分。也就是说电厂花了那么多煤和核燃料在哪里提供能源,但是没有从电厂流出去。


那么没有流出去的能量到哪里去了呢?

由煤燃烧和核燃料裂变产生的热量转化为涡轮的推动力,这个功率投入是一定的,但是涡轮带动发动机的转子产生的只是一种能量的势,即电压,当有负载的时候,发电机的转子当中的线圈就会有电流,这个电流会形成一个反向的阻力,阻碍涡轮的旋转,负载越高,电流越大,阻力越大。但如果没有负载,电路完全断开,那么就不会有这样的阻力。那么涡轮就是不受阻力地空转,没有能量输入到转子的线圈当中。

所以,没有流出去的那些由煤、核燃料释放的能量就被挡在了电路外面,也就是说那些蒸汽没有受太多的阻力就通过了涡轮,被喷出去了,最后被冷却塔冷却了。在有输出电功率时经过涡轮的蒸汽其残余动能和内能肯定是低于没有输出电功率的时候的。


我说明白了吗?



小宇堂


结论:电力系统中不存在多余的电量,电力系统是一个发电-输电-用电动态平衡的一个系统。

当电力系统用电量减少时,如果系统发电量不变化,那么所有发电机就会越转越快,而发电机转速和系统频率是成正比的,所以系统频率就会上升。当电力系统用电量增加,系统发电量不变,所有发电机转速就会下降,系统频率也随之下降。

我们电力系统频率要求为50赫兹,所以我们不能让频率过高或者过低。当系统用电量缓慢变化时,我们发电机会进行调节原动机出力来稳定发电机转速,这个过程我们称为电力系统一次调频。如果系统电量突变(突然增加或者减少很大的负荷),那么一次调频就很难稳定住系统的频率了,这时候就会要进行人工干预,调度会下令各个电厂开停机,继电保护也会在低频率的时候切断一部分负荷来维持系统频率这些等等的手段我们称为电力系统二次调频。

综上所述,电力系统不存在多余电量,永远是一个发电等于用电的系统。


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生活中的用电我们都知道是从发电厂来的。早些时候总听人说,发电厂发电后用不掉的电都是有专门储存的地方,先储存起来然后再用,事实是如此的吗?

其实不是的,像我们给手机充电,电筒充电等等确实本身这些设备确实有储存电的作用。但也不是直接储存电,而是通过电池内部的物质将电能转化为化学能,再由化学能转化为电能的一个过程。


但发电厂发电量是非常大的,这个用蓄电池来储存显然是非常不理想的,通俗点来说,发电厂一般不会出现电量多余的情况。因为电网和发电厂之间有一套完善的电控系统。


这种电控系统可以通过电压的大小而做出正确的分配工作。比如当白天人们都去上班,用电量小时,像火力发电根据实际用电情况就可以适当减轻发电机组的运转速度,当到了夜晚用电量猛增之后,又根据情况加大发电机组的运转功率,保证一个正常的电压值。

当然,用电情况是根据地区而定的,有些地方用电量是白天大夜里小,而有些地方是白天小夜里大。像通常农村来说,白天基本都是出去干活,家里也只有正常像冰箱之类的电器才会一直耗电,而晚上不管照明,电视也好这些电器设备都在运作,用电量就大,城市一般是夜晚用点量小,白天大,尽管到处灯火通明,但是基本都下班了,而城市白天基本所有工作都离不开电。

而整个电网就好比条条大道通罗马,根据不同地区的用点需求,工作人员进行数据分析,可以把电能合理的分配,用电量大的地方就多分配电量。有些时候也会出现用电太紧张,发电机组吃不消的时候,这个时候就要通过其它地区的电网也参与到配送电能的任务中来,减轻本地方用电紧张。

发电厂发出的电出去就是出去掉的,是不可能回来的,这些电都是被用掉了或者损耗了。整个电力侦测系统完全能够做到合理的分配。什么时候该让发电机组以怎样的功率运行都是完全根据用电量调节,不会出现电能过剩的情况。地区性的发电厂看似独立又不独立,整个国家笼统来说都是一整个电网覆盖。



当然,有些情况下也不得不储存电能,像大型的风力发电,光伏发电,这些电能就必须储存,你不知道什么时候有风,夜晚也没有太阳。这些电力不储存就不行。因为这种发电设备完全靠天“吃饭”。人为不可控制!


光年之外zyn


电线线路和变压设备,包括电表在内都是要耗电的。电厂可以计算在电费的成本里。但发电富余,电厂是积不到电费的,会有亏损发生。电厂有发电仪表显示出来,值班员会调度个别机关机的。否则查到了会算事故吧?玩忽职守了。


李198588733


发电厂发出的电用途分为两部分,一部分是发电辅助设备用电,电厂设备用电消耗掉啦,一部分通过高压线路输入电网,终端客户消耗掉啦。电厂发出的电不能储存,终端客户用多少电网输给客户多少,多个电厂发出电的总和和电网输入的电量平衡,客户用电多少决定了电厂发出多少,这就是调峰,有低谷也有尖峰,鼓励低谷用电,当然供电要求保持50赫兹的频率,要及时调整供电质量!


一粒沙6403


首先,我们说电网是发电厂发电机的负荷。负荷需要的电功率越多,发电机的轴就越沉,即需要驱动发电机的机械功率越大。但电网作为发电机的负荷时,用电功率的变化反映在驱动发电机的机械功率大小上。所以,发电机发出的电随电网用电量变化而变化,没有多余。只是电网用电量反映在发电机需要的机械驱动力的大小上。


狼159910324


怎么多次有人问这个蠢问题呢?不是早就有人解说了:发电厂为稳定周波和电压,会随时根据用电负荷调整发电出力,保持发供平衡。发电厂根本就不存在“多余的电去了那里”的问题。


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