电能的特征和电力系统的构成
那么作为商品的电,它还具备有以下四个特征:
供需连续性
意思就是,电能在发出来的瞬间,或者很短的时间内,就会被用掉,所以只要有用电负荷的一天,电厂里面的发电机组,就不会停止运转。认识到了这一点,我们就要知道,电力要产生的总量,必须要和电力消费的总量持平,或者接近,要不然,多余的电力是没有去处的。
2. 输送距离长
这一点,对于生活在中国的人们来说,应该是很能理解的。我们第一次接触地理的时候,总会听到一句话,那就是,“我国幅员辽阔,地大物博,但是资源分布却是十分不均衡,经济发展不平衡…”在这个现实条件下,就决定了,电力产生的地方,距离电力消费的地方,有着很长的距离。那么这就决定了我们需要建设很长很长的输电走廊,来把电能输送到最终的用户手上。
3. 存储难度大
看到这一点,可能有人会质疑,我们不是经常都用着电池吗,怎么还会说存储难度大呢?这里指的存储,不是小电量的存储,而是数额十分巨大的能量存储,比如是要存储足以支撑一个工厂连续生产8小时的电量。这样的一个体量,是要付出不菲的代价才能做到的。目前我们大规模存储电量的方式,一般是抽水蓄能(将富余电能转化为水的势能,必要时再转回来),还有就是新兴的电化学储能(磷酸铁锂电池储能),但是比起抽水蓄能,两者的能量级别是相差甚远的。
4. 危险性
这一点应该也是共识了,相信没有人会认为触电是一件很好玩的事情吧。
有了上面四点的基础认知,接下来就来讲述一下电能从产生到消费的整个生命周期,而电力系统的构成,也是建立在这个生命周期之上的。而整个生命周期,我们可以划分为发、输、变、配、用一共5个环节。其顺序如下图:
首先是发电。发电,其实就将其他形式的能,转变为电能的环节,比如常见的火力发电、水力发电以及核电,就是将热能、动能或势能、核能转变为电能。这一个环节,也是电能诞生的环节。
其次是输电。输电,就是将诞生的电能,向着各个不同的地方传输的环节。在这个环节里面,需要克服各种崇山峻岭、山川湖海,还要尽可能的避免电能损耗,还要应对狂风、降雪、覆冰等自然因素,因此,电能从发电厂来到我们的 身边,实属不易。
再次是变电。经历了长途跋涉之后,电能还尚未能够被我们方便的使用,因为为了尽量避免电能损耗,我们采用了高压输电的方式。因为功率P=电流I*电压U,而在传输过程中的电能损耗大部分会以热能的形式耗散,耗散功率P=电流I的平方*电阻R。所以,我们要尽可能降低耗散功率,要么降低电阻R,要么降低电流I,超导技术,可以帮助我们降低R,而提高电压,则可以帮我们降低I。所以采用了高压输电的方式。
我们国家常见的输电电压有110kV、220kV、500kV、800kV、1000kV等等。显然,如此之高的电压,是无法被我们最终用户所使用的。因此就有了变压环节,在这个环节里面,变压器会将高电压逐级降低。
再再次是配电。配电,我认为就是微缩版的输电+变电。只是配电的电压等级比输电和变电低得多而已。而在配电环节,便是进一步的降低电压,直到满足我们日常使用的电压220V(单相)和380V(三相),并且将这些电能,更细致地分配到千家万户中去。
最后,便是用电环节。这里相信不用过多的介绍,我们每一个人都是用电环节的成员,家里的电灯、电视机、冰箱、洗衣机等等,都是用电电器。在这个环节里面值得一提,那就是电能质量。这是最能体现电能商品性的一个特征。并不是随便发出来的电,都能够直接被利用。我们的用电电器对电能的质量是有要求的,包括电压的范围、频率范围、相位和波形。
如果发出来的电能没有满足用电电器的要求,那么这些就是垃圾电,无法利用。因此在整个电力系统里面,都有着各种提升或者保证电能质量的措施在里面。
好了,今天的文章就到这里,希望大家能够对电力系统和电能有一个普及性的了解。
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