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火电厂不需要存电,因为它是最早的“分布式储能”系统,可将能量提前储存在线圈(电磁能)、轴系(动能)、汽轮机(蒸汽能)、锅炉(化石能)中。
新能源只能存电,因为存不了风(风能)和光(太阳能)。
一、火力发电为什么不需要存电
下图红线为负荷曲线,绿线为火电出力曲线。
供电的要求是:用绿色的火电出力曲线去尽量拟合负荷曲线。
可以允许两条曲线在小范围内存在偏差。
当有出力与负荷存在偏差时,电网的频率就会上下波动,详见之前的回答。
我国的交流电的频率是 50 赫兹,发电厂是怎么确保内部的发电机是每分钟转 3000 圈,一圈不多一圈不少的?
火电是如何做到不存电,还能紧紧的跟住负荷变化的呢?
因为火电厂可以提供全尺度的响应,线圈提供微秒级响应(电磁暂态级),轴系提供秒级响应(机电暂态级),汽包残存热量提供一次调频,锅炉通过增减燃料提供二次调频。
PS:以前的火电是利用汽包中残存的热量进行一次调频,现在的火电靠调速器调节汽轮机进气门进行一次调频。
新能源代替火电需要面对的问题
为了能做到全尺度响应,火电将能量提前储存在线圈、轴系、汽轮机、锅炉中。
线圈里有电磁能,轴系里有动能,汽轮机里蒸汽能,锅炉里烧的煤是化石能,因此电厂中存在大量的能量形态,而电能只是其中一种形态。
这可以说是最早的多能互补,而且在一个单元中就实现了。
系统每增加一台同步机组,就增加一个分布式储能,整个电力系统增加了发电能力的同时也增加了调节能力,这是一种设计上的优势。
中国电力系统的设计有什么进步的空间?
二、新能源为什么要存电?
新能源为主的电力系统下供电的要求依然是:用发电出力曲线去尽量拟合负荷曲线。
但由于新能源是“靠天吃饭”的,不可控,仅靠新能源拟合负荷曲线几乎不可能。
下图绿色部分为负荷>风电的电量,红色部分为风电>负荷的电量。
但如果我们能将红色部分“腾挪”至绿色部分,就可能实现发电出力曲线包住(多余的新能源可以弃掉)负荷曲线。
这时就涉及电力的“存”与“放”。
所以不是火电不能存电,而是在传统电力系统下,火电几乎不需要存电(存电需要成本),就已经可以保证正常的供电。
这也是 2018 年前我们几乎没听过大范围限电、缺电的新闻的原因(电厂一般存煤天数可达 20~30 天)。
2018 年后,新能源快速增长至全国总装机的一半。这种情况下,我们不仅需要储电,而且对应传统火电,我们还需要全尺度的储电。
全尺度的储电意味着:不仅需要提供微秒级、秒级的飞轮储能、锂电池储能,还需要能提供小时级~日级的抽水蓄能、压缩空气储能,更需要跨季节的氢储能。