实际上是不存在多余的电的,一个发电机有多大的负载就产生多大的视在功率 。如果负载变小,输出功率也变小;如果负载变大视在功率也变大,直到达到发电机的额定功率 。如果超负荷,可能会因为电流过大烧毁电路的薄弱处(电阻高处,例如转子线圈或其他什么地方)或者造成负荷两端电压下降 。
【发电厂多余的电最后到底去哪了,发电厂多余的电最后去哪里了】假如一个电厂并没有并入大网供电,是一个孤立的电网,当这个电厂的输出火线和零线没有接任何负载,而且电路是断路的时候,那么这个电厂就只是在火线和零线之间产生了一个电压,并没有输出任何功率 。这可以类比水厂水泵在工作但并没有输出任何的水 。而当零线火线被接通,但是没有任何的负载的话,那么电网内回路的电流将会非常大,这就是我们经常说的短路的情况,这样就可能烧毁线路甚至发电机 。

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上图:秦山核电站
另外,电厂也是分很多类型的,像是火电厂和核电厂和丰水期的水电是属于基础负载类型的电厂,它们的发电量伸缩性相对比较小,通常不大可能停机,一旦遇到负荷变小的情况就会通过调整输出容量来匹配负载 。像是火电厂就会通过减少燃煤量的方式,而核电厂会通过增加中子吸收材料的吸收面积(插入镉棒),或者采用改变燃料棒的插入构成(例如法国核电厂采用灰棒/黑棒的搭配来灵活控制输出) 。但降低输出功率实际上只是降低了电厂的额定功率(也就是电厂的能源消耗成本),如前面说的一样,如果没有负载,这些功率也是输出不了的,无论如何也不存在多余的电的问题,有的只是在炉子里白烧的煤以及反应堆白白进行的核反应,陪着空转的涡轮,以及输出端白白的电压——有电压,没电流,相当于电没送出去 。

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上图:华能瑞丽江水电站
电厂的设计师和管理人员优化的主要是输入能源(如煤和核燃料) 。发电厂会对产电输入功率(燃煤和反应堆的反应速率)有一个动态的调节,所以通常多余的能量损耗被控制到了最低 。除此之外,输电网络还会把多余的额定功率分配给高负载的区域网络,从而实现区域间的负载均衡 。但电厂总有一部分额定功率是没有被使用的,因为通常电厂的容量要略大于最高负载才好,所以除开用电高峰期大部分时候电网都是没有满负荷运行的(尤其是夜间,所以供电局才会以低价鼓励夜间用电),这部分功率就是在电厂被浪费的输入能源功率部分 。也就是说电厂花了那么多煤和核燃料在哪里提供能源,但是没有从电厂流出去 。
那么没有流出去的能量到哪里去了呢?
由煤燃烧和核燃料裂变产生的热量转化为涡轮的推动力,这个功率投入是一定的,但是涡轮带动发动机的转子产生的只是一种能量的势,即电压,当有负载的时候,发电机的转子当中的线圈就会有电流,这个电流会形成一个反向的阻力,阻碍涡轮的旋转,负载越高,电流越大,阻力越大 。但如果没有负载,电路完全断开,那么就不会有这样的阻力 。那么涡轮就是不受阻力地空转,没有能量输入到转子的线圈当中 。

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所以,没有流出去的那些由煤、核燃料释放的能量就被挡在了电路外面,也就是说那些蒸汽没有受太多的阻力就通过了涡轮,被喷出去了,最后被冷却塔冷却了 。在有输出电功率时经过涡轮的蒸汽其残余动能和内能肯定是低于没有输出电功率的时候的 。
我说明白了吗?
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答案:发电厂一般不会有多余的电,因为发电厂都是根据电力调控中心的指挥来操作发电的,如果特殊原因发电厂产生的电量大于需求,那么这些电力将经过电网被分配到电力缺乏的地区 。如果从整个电网的角度来考虑,多余的电力会被转化成抽水泵的机械能,将水运输到高处的水电站上变成势能保存起来 。发电厂产生的电能无法储存在发电厂或电网上,都是直接输出给用户的 。
现在的发电厂一般采用火力发电,煤炭烧锅炉产生蒸汽,推动汽轮发电机的转子转动,转子左右分布磁极,在磁场中转动时能产生交变电流,一对磁极的转子每秒钟转50圈,产生的交流电就是50赫兹的,这个数据会显示在电力中心的大屏幕上 。
当用户的电量需求增多时,会从家庭用电器一端产生阻抗效应,导致发电厂发电机的转子受到阻力,那么转子每秒钟转动的圈数就会下降,由原来的每秒50圈变成每秒49.8圈,电流频率也会由50赫兹变成49.8赫兹,这时电力中心的工作人员就会发出指令,要求发电站略微增加发电量,发电厂接到指令开始多加一些煤炭,锅炉的火力更旺,蒸汽更足,使发电机的转子转速增加,让电流频率始终保持在50赫兹±0.2赫兹之间,整个过程都是根据居民用电需求调整的 。
由于是人为调控,不可能非常完美,难免会出现发电量过多的情况,这些过剩的电量是不会被浪费的 。假设甲城市发电多了,多余的电力会被分配到电力相对缺乏的乙城市,这个调配过程都是由电网来运输的,电网呈现出巨大的网络分布,电网越大,整个中国的电力系统就越稳定,能源效率就越高 。
我们把整个国家的电网看成一个整体,这个整体也不可能将全国的电力分配得一点不多一点不少 。部分电力会浪费在线路上,剩下的电力会被保存到抽水蓄能发电站上,例如广州抽水蓄能电站总装机容量2400MW,是世界上最大的抽水蓄能电站 。电量多了就转化成水的势能,等到电力缺乏了就让水从高处落下变成水利发电,整个过程中能源的重新利用率高达75% 。
不少人觉得,在后半夜几乎用不到电时应该关闭发电厂的锅炉,等到早晨再启动,这个想法其实是错误的 。因为不管是火力发电还是核电站的核裂变发电,本质上都是锅炉烧水,而每一次重启锅炉都需要几十万到上百万不等,热炉需要添加的燃油就有4、5吨 。锅炉一般是不会关闭的,哪怕是凌晨3点都依然运行着,所以国家才鼓励工厂在半夜用电,也对居民实行了峰谷电 。
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