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电气工程师来聊聊限电那些事儿

日期:2020-12-23    来源:匠心鑫公众号

国际电力网

2020
12/23
09:17
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关键词: 限电 发电量 用电量

最近多地区出现限电令,包括我这里,而这时候网上铺天盖地的多种说法出现,说什么因为没有买澳焦煤,导致没有煤发电;也有说是因为进口蒙古焦煤大幅下滑,导致没有煤发电,其实这些都不对的,具体到后面我会解释清楚。

其实我作为一名电气高级工程师,觉得还是要发表一下自己的看法。

如果大家读懂了我这篇文章,自然就会知道为啥要限电,限电对我们普通人有什么影响,对于各大厂矿有什么影响,从而必定会支持限电的决策。

01限电的损失很严重吗?

我先说个简单的原理就是(发电量=用电量),之前我已经发过一篇文章,电是如何到我们家里的,想了解的可以去看看。

从经济效益上来说,这个是最好的结果,因为目前还没有大电能储存技术,有的人说不是有存能电站吗?储能电站简单点来说就是一堆电池连在一起,你想想,能存多少的电能?现实点来说,目前最大的储能电站也就够一个中型小区用几分钟的电。

问大家个问题,发电量与用电量不平衡,最严重会损失多少钱?几千万?开玩笑,按亿起步。

首先电网上挂有很多发电厂,而另一头是大量的工厂、居民用户等。平时是平衡的,但是突然一个工厂出事故,跳闸了,这时候会怎么样?

一个工厂的负荷是很大的,可以说有时候一个厂用电顶得上一个5线城市的居民用电,这时候发电量大于用电量,电压立即飞速上涨,就会导致发电厂发生故障也跟着跳了,于是整个电网的电厂都黑了,所有的负荷也黑了。

对于我们普通人来说没什么感觉,最多也就是漆黑一片,过两下子就好了,但是对于大厂来说呢?题外话,如果是70年代到80年代出生的小伙伴们就深有体会了,小时候如果一停电,整个大院或者村里的小伙伴们就到篮球赛上看月亮,点蜡烛打闹嬉戏,真的很好玩。

对于大厂来说,一个冶炼厂一旦停电,一锅矿就会硬在炉子里,损失百万起步;一个厂的电解槽损失按亿来算;对于高精尖产业来说,更是毁灭性的打击!对于电厂来说呢?重新启动发电费用也是按几百万起步!这些费用加起来必定是按亿元来起步。

说白了,如果电网垮掉了,那么损失必定很惨重,有些企业顶不住可能一下子就倒闭了,所以一定要保电网安全稳定的运行。

这时候发出限电的要求,就是因为用电量和发电量短期内无法平衡,为了保护电网,所以要求限制一点点的用电量来和发电厂平衡。

那有人就说,用电多,那我们赶紧多发点电不就完了?还真不行,为啥?

02电不是你想发就发的!

在了解这个事情之前我们要先明白发电结构,一般来说我们发电厂就几种,煤电厂、水电厂、核电厂、风电厂、光伏发电厂。

我先说光伏发电厂,说到光伏发电厂,还出现过一次无心插柳柳成荫,而成为经典内循环的典故。

大家都知道光伏电站需要建立在日照时间长的高原,于是某公司就在一个高原的半荒漠化土地建立光伏电站。

为了避免空气中砂石对光伏板造成伤害,就撒了很多牧草种子,结果却出乎意料,1年多时间,牧草直接长高到遮挡了光伏板,想象一下,之前光秃秃的土地,现在绿油油一片!为啥?

原来光伏板不仅做了植被的风屏障,加上定期清洗光伏板,清洗后的水渗到了光伏板下面,由于光伏板遮挡,蒸发作用减弱,土地涵养水能力增加,所以1年多时间,牧草直接长高到遮挡了光伏板,而且冬天时候异常干燥,成为诱发火灾的源头。

负责人傻眼了,感觉自己"草率了"。咋整?如果人工除草,成本为不过,于是灵机一动!请羊来帮忙,于是乎,高科技发电项目变成了传统的放牧业,很多工作人员吐槽"想不到自己读这么多书,最后工作居然是放羊!"

工程师红利变成"牧民",确实大材小用,于是领导和当地农民商量"老乡,你们放羊,收益你们的,也可以帮忙除草,工资一起算。"

结果自然就是一拍即合!

于是光伏+养殖+扶贫+环境改善,良性循环产业链成型!,绝对是一个"无心插柳柳成荫"的好案例。

回到之前说的,光伏发电,因为光伏发电有特殊性,所以并不能持续提供稳定的电源,白天还行,没了太阳就不灵了,风电也不用说了,一样。

水电呢?水电也是靠天吃饭的,我认识大部分水电站的站长,一天到晚就盼啥?

盼台风来,这样就会下雨,才会有来水量,所以他们一听见台风来了就起劲,毕竟水就是银子啊。但是就比如今年,没什么台风,估计连额定发电量都没完成,整天唉声叹气,都说估计今年年终奖要泡汤了。

所有的电源中,最稳定的就是核电和火电,目前火电占发电比重约85%左右,核电份额很小,毕竟核电站不是那么容易建的。

火电发电要受啥影响?自然是煤了,现在大型超临界火电厂发电,一般都是按3000多大卡的煤设计的炉,约310克煤可以发一度电。

首先,土澳的煤由于成分和燃值都非常优秀,所以一般都是适合拿来冶炼用。这里普及个小知识,很多发电机的炉子和冶炼的炉子都是根据自己的煤源成分设计的,只有这样才能将煤的利用率发挥到最大,而且炉子的寿命也最久,说到底就是经济效益最高,所以并不是说只要是煤就可以拿去发电或者冶炼的。

其次,很多网上人士也给出了结论,就是土澳的煤占我们全国总用煤比例非常低,所以对于发电来说,真没啥影响。

一般我们为了使发电厂处于最优的经济运行状态,就要保持发电机组的利用率,让发电机保持80%左右的功率,并且留有一定的旋转备用量等,而且并不是每台机组都发,还要保持一些机组定期检修等等,所以发电厂一般都要排好发电计划,按这个计划保持一定时期的发电量,最后根据发电计划保持一周左右的煤库存量。

总之,就是发电量是早早就按计划排列好的,当然也预备了一些备用容量,但是假如用电量突破了这个备用量,就要注意了,因为第一段已经说过了,不平衡的时候会有非常大的损失。

那接下来我们来看看用电量是什么组成的。

03用电量由什么组成的?为啥会突变?

我们来了解一下用电结构,一般分四类,第一产业就是农林牧渔就不说了,一般用电量最大的就是第二产业,也就是我们熟知的工业负荷一般占67%左右,第三产业和城乡居民用电分别是14%和16%很少,大家看下图就明白了。

所以现在大家知道了吧,限的就是第二产业,而其他的肯定没啥影响。

好了,下面我就来分析下为啥会限电,上文已经说过了,发电量是计划好的,那是如何做计划的呢,这个就涉及到用电量预测了,一般都是根据往年的用电量,加上各种统计,然后根据经验算出来的,预测都有很多种方法,我自己就写过用BP神经网络算法去预测用电量的论文。

但是大家要知道,预测归预测,毕竟很多因素会导致预测不准的,正如今年的气温是断崖式降温,这就会导致很多人开取暖器,而取暖器是非常耗电的,所以城乡居民用电量激增。

其次就是准备到圣诞节了,我看过一篇报道,全世界大部分的圣诞节礼物、饰品都是我们义乌来生产的,加上今年疫情的影响,估计全世界的量都到我们这里生产了。

这还只是圣诞节的产品,在疫情影响下,全世界的制造业很多都停摆了,基本也就只有我们在生产,而现在制造业基本都在南方,所以南方第二产业用电量也极速上升。

本来蛋糕就这么大,由于天气原因居民用电量突然飙升,加上各种工厂开足马力生产,这些导致了用电量大幅上升,以至于就算备用容量也无法满足要求,所以才需要限电。

有兴趣的可以买这本书去看看,也讲了不少原理,适合普通人阅读。

04总结

有些人说电厂赶紧多开几台机组不就行了?

这真是开玩笑,光是启动一台超临界机组,350MW的,启动用油就要35吨,加上热机,补水,调试各种参数,最少都要好几天,而且如此天气要调煤过来,物流肯定有滞后,所以限电也说了,也就限一段时间,这段时间就是赶紧让电厂组织生产,尽快开起来。

其实说这么多就是要表明一点,限电并不是受什么澳煤的影响,但是有些人为了博眼球,蹭热度,然后就开始乱说一气。对于电力行业来说,我们的很多技术都已经走在了世界的前列,所以没啥可以担心的,限电也只是暂时的,过段时间就完全解决了,大家无需担心。

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