你有没有想过:为什么我们每天按下开关,电灯就能亮,电器就能用?这一切仿佛理所当然,就像拧开水龙头,自来水便会源源不断地流出。不用的水可以通过一些存储渠道存起来下次使用,但电能是无法被大量存储的。电力大规模储存是个世界性难题。
电力系统具有即发即用的特性,这就要求电力系统实时满足发电与用电的平衡,也就是我们常说的电力电量平衡。
首先,我们区分一下电力和电量这两个概念。
在物理学中,电量是衡量电荷多少的物理量,单位是库仑(C)。不过,在日常生活的电力领域,电量也指用电设备所需电能的数量,这时又称为电能。电能的单位是千瓦时(kWh)。
电力则是单位时间内电能所做的功,或单位时间内输送或转换的电能,泛指电能做功的能力,单位是瓦特(W)。
我们用水来打个比方:把水看作电荷,水龙头放水的能力可大可小,开到最大就是水龙头的“输水能力”,相当于“电力”; 水龙头开了1年(有时候开得大、有时候开得小,还有些时候没开),总共放出来的水的总量可以理解为“电量”。
我们把水龙头换成输电线路:输电线路的输电能力可大可小,最大输电能力就是“电力”(常用单位是千瓦); 输电线路送电送了一段时间,输送的电能总和就是“电量”(常用单位是千瓦时)。
简而言之,电力是输电的能力,电量是输送电能的总量。电量是电力在一段时间内积累的结果。
那么 给“电力”“电量”这两个词再加上“平衡”又变成什么意思了呢?
电力平衡是一种瞬时平衡,指的是在某一时刻,用电功率与发电功率保持平衡。电量平衡则是一种过程平衡,指的是某一段时间内,用户需求的电能量与发电厂发出的电能量之间的平衡。
电量平衡好理解,就是用户用多少电,发电厂就要发多少电。电力平衡的意思就是,发电厂要满足每时每刻的用电负荷。负荷低时,发电厂要少发电;负荷高时,发电厂要多发电。可能有人会这样类比:“口袋里钱少了不行,那存多点钱不就行了吗?”电能是无法被大量存储的。如果发电量多于用电量,就会导致电网频率过高,反之则过低,电网频率波动过大就会导致用电设备损坏,甚至造成电力系统崩溃。所以,电力平衡、电量平衡至关重要。这就是为什么电力调度员要24小时盯着大屏幕,关注用电负荷和发电功率的原因。
在传统电力系统中,衡量电力电量是否平衡的标准一般看最大负荷时刻:发电机组若能满足最高负荷的用电需求,即可实现实时平衡。但在新型电力系统中,风电、光伏发电波动性强,受人为调控程度小,影响电网运行的稳定性,给电力电量平衡带来了挑战。不过,电力工作者已经掌握了智能调度、虚拟电厂、储能技术等应对办法,并有丰富的实践经验。但这仍是需要持续深耕的课题。
(来源:电网头条)