风和光伏"看天吃饭",一会儿多、一会儿少;可我们开灯、充电,要的却是随时都有的电。电网用了哪些"平衡术",才能把忽多忽少的发电,变成稳稳当当的用电?
粮食能囤在仓库里,水能存在水库里,可电"不好存"——到目前为止,大规模储存电能仍然又贵又难。
所以电网必须做到一件事:发电和用电,随时相等。发多了、用少了,多出来的能量没地方去;发少了、用多了,电又不够用。这两种情况,都会让电网的"心跳"乱掉。
这个"心跳"就是电网的频率。我国电网的频率是 50 赫兹(Hz),意思是电流每秒来回变化 50 次。它正常时应该稳稳停在 50,一旦偏上或偏下,就说明发和用"对不上"了。
现代电网不只是"发电—用电"两方,而是四个角色协同的大家庭
火电、水电、核电、风电、光伏、氢能……负责"造"出电。其中火电、水电、核电"听指挥",风光却"看天吃饭"。
特高压和密密麻麻的输电线路,把电从发电的地方送到用电的地方。我国能源多在西、北部,用电多在东、南部,于是有了"西电东送、北电南供"。
工厂、商场、家庭、电动汽车……都是用掉电的一头。用电有规律,也有"脾气"——早晚高峰用电特别多,深夜却很少。
抽水蓄能、锂电池……像一个巨大的"充电宝":电多的时候先存起来,电少的时候再放出来,帮电网"削峰填谷"。
面对忽多忽少的发电,电网主要靠这三招把节奏稳住
调度中心就像乐队的指挥,提前预测明天发多少、用多少,安排各电厂什么时候多发、什么时候少发。计划分"日前"和"实时"两级,当天还要随时微调。
电多时把能量存起来,电少时再放出来。代表是抽水蓄能:电多时用电把水抽到山上水库,电少时放水下山发电;还有锂电池储能,响应比抽水蓄能更快。
不再只让发电追着用电跑,也让用电"配合"发电。通过分时电价等办法,鼓励大家在电多、电便宜的时候多用电——比如夜里给电动汽车充电、把空调温度调一调。
把"用电减去光伏"得到的曲线画出来,它活像一只鸭子的侧影
白天太阳大,光伏拼命发电,电网真正需要"其他电源"补的那部分(净负荷)被压得很低;傍晚太阳下山了,可大家下班回家、用电猛涨,净负荷又陡然抬升。
于是电网要在短短一两个小时里,多供出好几亿千瓦的电——这就需要"随叫随到"的灵活电源(水电、天然气发电、储能)及时补位。这道"陡坡",正是"新型电力系统"要解决的核心难题之一。