电力知识图谱(七):环节

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发布时间:2022-11-29 11:46:06

  一般来说,电力是用多少发多少,不能多发,也不能少发,因为目前的电力系统是没有储存环节的,因为目前要做到大容量低成本储存除了抽水蓄能以外比较困难。

  生产电能的主要方式有火力发电、水力发电、核能发电、地热发电、风力发电、太阳能发电、潮汐能发电、生物智能发电和燃料电池发电等。

  除太阳能发电的光伏电池技术和燃料电池发电外,绝大部分发电方式的电能生产设备都是由动力部分和发电部分组成。

  动力部分就是将各种发电用能源转化成机械能,发电部分则将传递过来的机械能经过电磁感应作用转换为电能。

  前面也说了,生产电能的主要方式有很多,可以按能源的种类分为火电发电、水电发电、风电发电、核能发电及其他能源发电。

  火力发电,利用煤、石油、天然气等燃料燃烧时产生的热能,通过发电动力装置转换成电能的一种发电方式。

  火力发电一般是指利用石油、煤炭和天然气等燃料燃烧时产生的热能来加热水,使水变成高温、高压水蒸气,然后再由水蒸气推动发电机来发电。

  水电是将水能转换为电能的综合工程设施:一般包括由挡水、泄水建筑物形成的水库和水电站引水系统、发电厂房、机电设备等。

  水库的高水位水经引水系统流入厂房推动水轮发电机组发出电能,再经升压变压器、开关站和输电线路输入电网。

  水力发电的基本原理是利用水位落差,配合水轮发电机产生电力,也就是利用水的位能转为水轮的机械能,再以机械能推动发电机,而得到电力。

  核电站就是将原子核裂变(或聚变)所释放的核能转变为电能的系统和设备。原子核反应堆类型不同,核电站的系统和设备也有所不同。

  说到发电就不能不说新能源,新能源是指可以循环利用的清洁资源,听上去好像很空泛,不是很懂。那么下面就是重点啦。

  新能源包括了太阳能、风能、生物质能、地热能、核聚变能、水能和海洋能以及由可再生能源衍生出来的生物燃料和氢所产生的能量。其中:

  新能源最大的优势就是更环保,不会像化石燃料会在燃烧时产生大量污染物。(不过新能源发电设备和系统的制造和建设过程中也会产生能源消耗和污染。)

  而且化石资源是有限的,不可再生。而新能源可以说是不会枯竭,具有无限量可再生、运行维护量小等优点。

  虽然新能源的优势较多,但它也有无法忽略的弊端,比如技术不成熟、需要因地制宜、且自然能源不能人为控制等。

  虽然新能源有诸多弊端,但它中长期的发展前景还是很好,预计未来,可再生能源发电装机占我国电力总装机的比例将超过50%。可再生能源在全社会用电量增量中的占比将达到三分之二左右。

  目前世界各国电力工业发广泛采用的发电方式是火力发电、水力发电和核能发电,而火力发电则包括燃煤发电、燃油发电和天然气发电。

  老百姓绝大多数人只见过两大电网公司。发电公司,只有行业内认识,大家可以点击专栏查看《电力知识图谱(5) :企业》文章,了解关于发电企业内容。

  电能的传输,是电力系统整体功能的重要组成环节。从发电站发出的电能,一般都要通过输电线路送到各个用电地方。

  为了发电经济性,现代大型发电厂基本倾向于建在能源基地,其他用电地区距离较远,就必须通过输电。

  输电的所有研究,围绕着三点,第一是经济性,第二是安全性,第三才是质量。你说安全比经济重要?不是为经济性,干嘛要长距离输电。

  通过输电,把相距远的(可达数千千米)发电厂和负荷中心联系起来,使电能的开发和利用超越地域的限制,输电还可以将不同地点的发电厂连接起来,实行峰谷调节。

  有时候输电不只是为了能让你用上电,还有让你可以有多路电可用,可备用,提高用电可靠性(当然要多成本多出钱)。

  输电线路相对于变电设备而言较为简单,构成也较为单一;按照设备状态检修定,输电线个单元分别是杆塔、导地线、绝缘子、金具、杆塔基础、接地装置、附属设施,一个环境是指通道环境。

  发电厂发出的电能多为三相交流电,通过升压变压器,高压输电线路和降压变压器,配电线路和配电变压器将电能输送到用户。

  将发电厂发出的交流电通过整流站变换成直流电,经直流电路输送到受端后,逆变站把直流电转换成交流电送到用户。

  随着电力生产规模和负荷中心规模的扩大,发电中心,如大型火电基地、水电基地和核电基地均远离电力工作中心,为了让那些距离远的电力用户也用到电,就需要高压输电。

  发电厂的变压器和配电变压器也属于“变电”,但我们在说电网环节时,变电特质电网公司的变电站,即10kV(不含)以上的大型变电站,一个站有一个别墅以上的占地面积。

  变电站主要将电能升压或是降压,方便输送和使用电能。并且将多路电源汇集再分配至广大用户,增强供电可靠性。

  但10kV与日常用电的电压相比还是太高,我们社区旁边能看到的变压器就是将10kV或6kV的电变成工厂用电的380V或者家用电的220V。

  除了上面画出来的设备,还有电容器、套管、阻波器、电缆、电抗器和继电保护装置等,这些都是输变电系统中必不可缺的设备。

  就工作强度来说,以前还是比较轻松的,但现在比较惨,一个运维班组也就20个人,动辄管10多个站,工作量大增。

  在变电站做操作工序十分严谨,要有操作票,要首先在模拟台模拟,然后起码两人一组,一人复述操作命令,一人操作,当然操作前还要口述一篇操作命令。以免出现带电和地刀这种恶性误操作事件出现。

  变电站的日常巡视也十分重要。巡视的内容很多,基本也很固定,像是红外测温、观察变压器油位、配电房巡视等等。

  虽然配网生产部门不像电网营销部门一样直接对接客户,但也是生产中最面向客户的一环。营销部接到客户投诉,如果是设备原因,转手就给配网部。

  输变电作为主网,在国家垄断这方面没有异议,配网是一直有开放的呼声的,增量配电网、地方电网等一直在做这方面的业务。有很多大型用电企业也会自建从变电站、配网、用电的专用电网。民营企业在这块有较大的进步空间。

  主网投资高峰期过了,现在是营配投资是热门,可以讲的内容很多,本篇就只做基本的概念介绍,像增量配电网、配电运维、和智能配电,后面再开专篇讨论。

  相对输电专干“输”,变电专干“变”,配电是“输变”都做,有时还兼点客户营销的工作,自己把小电网的工作都干完了,所以输变配网又叫“主配网”。

  因为配电起承上启下的工作,又有个热门工作叫“营配调”,现在叫“供电服务”,就是把和客户有直接关系的电网部门组合工作,是现在国网、南网、综合能源的热门。

  15年至今就是智能配电网的建设高峰,国网南网都说智能电网,主要就是智能配电网,这里面包括了配电自动化系统、配电网检测和保护、开关电器等等。

  智能配网利用现代电子技术、通讯技术、计算机及网络技术,将配电网在线数据和离线数据、配电网数据和用户数据、电网结构和地理图形进行信息集成,实现配电系统正常运行及事故情况下的监测、保护、控制、用电和配电管理的智能化。

  配电网的设备量大、面广,设备种类多、造价低且可靠性差,所以配网的故障率高,用户感受到的停电事件96%由配网引起。

  为了进一步提高智能配电网的运行效果、改善运行环境,需要在现有的技术基础上,朝着以下方向发展:

  我国大部分城市峰谷用电负荷相差过大(以上海举例,夏季峰时负荷可达到3200万,而谷时负荷不到2000万)。

  部分经济较发达地区实行阶梯+峰平谷电价,简单来说,就是用电量越多,电价越贵;在用电高峰时段用电,电价就更贵了。

  其实说我国电力公司紧张或是过剩表达都不是特别准确,准确的说应该是总体过剩,局部紧张。所以才有西电东送之说。

  特别是用电大户,促使其科学用电,节约用电。毕竟,现行我国百分之六七十的电力来自火电,也是化石能源。

  如果你家用的大部分都是第三档的话,那么说明你家生活水平比较高,也就为社会多做点贡献吧,先富帮带后富,毕竟还有很多落后地区人均月用几度电呢。

  在夏天炎热的时候,空调制冷用电可以占电网三成用电,在工业较少的城市如北京,最高峰时可达一半以上。

  电动车还不是现在的用电大户。但电动车的普及是一个趋势,说2035年后,将全面实现车辆电动化,到时车辆用电,就像把中石油、中石化集成进电网公司,你说大不大。

  目前一户城市家庭通常是按峰值20kW去计算用电量了,而一辆车如果用快充,可以达到15kW以上,小区如果户户开电动车,相当于用电量提升一倍以上,如果让电动车省电,让电动车均衡用电,肯定是电网的一个研究内容。

  通过用电情况,还可以反向指导电力系统环节中发电、输电、变电、配电四个环节的建设,所以也可以说:用电是电能“发、输、变、配”的首个环节。




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