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水力发电大省却无电可用?我为75万新能源车主算了笔帐!

电动车公社  · 公众号  · 电力 科技自媒体  · 2024-09-05 23:45

主要观点总结

本文关注四川成都的电力问题,特别是限电现象对当地经济和居民生活的影响。文章介绍了成都举办车展时的炎热天气背景,指出新能源车在车展上的普及与现实中车主们遭遇的充电难问题形成对比。接着详细分析了限电的原因,包括天气、电力需求、水电发电量以及电网配额制度等。同时探讨了四川电网的现状和未来面临的挑战,包括用电量激增和电网负荷等问题。文章还介绍了电力储能设施的重要性以及电动汽车在电力调节中的潜在作用。最后,通过国际合作和国内电网调整等多方面的策略来应对电力问题,同时展望未来的能源发展趋势。

关键观点总结

关键观点1: 关注四川成都的电力问题,特别是限电现象带来的挑战。

文中描述了成都在举办车展时的炎热天气,指出了新能源车主遭遇的充电难题,分析了背后的深层次原因。

关键观点2: 探讨限电现象的深层次原因。

文章详细分析了限电的原因,包括天气、电力需求、水电发电量以及电网配额制度等,并指出这些原因与物理学有关。

关键观点3: 介绍四川电网的现状和未来面临的挑战。

文章指出四川电网面临用电量激增和电网负荷等问题,同时介绍了电力储能设施的重要性以及电动汽车在电力调节中的潜在作用。

关键观点4: 强调电网与新能源汽车发展的互动关系。

文中提到新能源汽车的发展对电网的影响,包括电动汽车的V2G技术及其在电力调节中的潜在作用。

关键观点5: 多元化的应对策略和对未来的展望。

文章提出了多元化的应对策略,包括建设储能设施、调整能源结构、引入新技术等,并展望了未来的能源发展趋势。


正文

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不知道为什么,成都每到举办车展的时候,天气都非常炎热。 据公社小伙伴从前线传来的战报,整个车展甚至是酒店都 “不是很凉快,像是空调只开了一半”。


而就在 新能源车在车展上大杀四方的时候 ,75万成都新能源车主居然因为“限电”,陷入了一桩难求的局面!



因为 部分充电桩白日里无法充电,只能晚上使用, 所以营运车辆或是没有家充桩的车主们只能选择去往远处排队,甚至有人要跑到临近的高速公路上去充电。


这一切,让很多“电动黑”认为电动车暴露了最大的软肋,燃油和混动车赢麻了。


那么问题来了, 作为水电发电量第一的大省,四川怎么会连自己的省会都“喂不饱”?电动车在成都到底能不能跑?


今天,我们就来好好聊一聊。




01. 你一定得知道的限电真相 ‍‍‍‍



关于成都限电的理由,相信大家都听过不少。最首当其冲的就是天气炎热、电力需求量大,一旦水电站发电量不够,电力当然会供应不足。


但这个理由在2022年大旱时期或许有说服力,可是今年雨水充沛, 7月份四川水电发电量还同比增加了34.4%,怎么看都不像是水电的锅。


而很多人心里,也有一个最大的疑问: 四川作为一个“卖电大省”,家里没有余粮的时候为什么不能“截胡”一些电能,优先供给自己呢?



(四川外送电力表,图源世界资源研究所)


或许有人曾解释过, 西电东送是“配额制”,也就是说合同上写了要输送出去多少就不能反悔 ,所以四川不能截留自用。

这句话也让很多本地人产生了误会,甚至引起过一场地域阵营大战。 但事情的真相,却足以让双方都陷入沉默:

因为 电力领域的“配额制”,很多时候是物理层面的配额!

简单来说,就是四川 大多数水电站是直接并入外送的特高压电网 采用“点对网”的送电模式, 比如四川往华东送电为单向送电, 仅有个别电站与四川当地的电网连接。

也就是说,想让这些电站支援本地自用的电网,在物理上根本做不到


而之所以有这个“硬件上的bug”,也是因为物理学给电网“上了锁”。

众所周知咱们生活中所有电器需要的220V 电压 、50赫兹 交流电的 工作条件,这里电压其实还算好满足,最重要的是保证50Hz的交流电频率。

对于交流电器来说,50Hz频率就是跳大绳摇绳的频率, 一旦频率改变会造成整个电网震荡 ,所有连接的电力设备、电器、线路会发生事故。

没错,当频率震荡时, 最先受损停止的并不是电网中的用电器,而是发电设备!

因为在物理学中频率f(=转速n*对数/60)这个看起来似乎只和发电机的转速n有关的数据, 在实际运行中还因为发电机和原动机(带动发电机转动)的物理连接轴承,而和 功率息息相关。

当天气炎热,家家户户争相打开空调后, 电网负荷激增,总功率P也就跟着上涨。这时就要求发电机总功率上涨,会直接向原动机“索取更多功率”。

此时原动机部分动能将被抽走,进而导致转速n降低,但水电站开闸放水补足功率,需要一点时间才能完成。

正是这个短短的时间差,才容易让整个电网频率降低,直至损毁中断发电设备!

上世纪,湖北丹江口水电厂就因操作失误意外断网,原定输送给武汉、黄石等地区的18万千瓦电力凭空消失, 导致武汉供电骤减,电网相当于是突然多出了18万千瓦的总负荷功率。


湖北电网当机立断给2万千瓦用电设备直接拉闸,并加急调控了众多水电站、火电站加强“输出”,可最终依旧没来得及挽救。

短短十分钟内 电厂失电、锅炉熄火、发电机停机,全省10多家发电厂崩盘, 整个鄂东地区电网崩溃,造成大面积停电,直接经济损失达2430余万元

可见, 保证发电总功率约等于(减掉损耗后)的总输出功率,和经济民生息息相关。


但好在一个城市的用电总功率基本可控,火力发电厂就能够直接通过调整发电机组数量来控制频率,让电网维持在安全范围内。


所以在任何一家发电厂在建设、接入电网之初,它所生产的电力能够配送到哪里,就已经是在硬件线路和软件调控这两个层面“计划”好了。



毕竟, 全中国的电力就是一张会呼吸的网。


既然如此,为什么不能给夏季的成都“多计划”一些?又到底该用什么办法彻底解决高温用电带来的压力呢?




02. 限电解药“三件套”:设备、时间和储能



2022年,成都经历了历史上的酷夏。可没过两年,又再次遭逢破纪录的高温天气,地表温度一度超过70℃!


可以预料到,未来成都的气温会“逐年递增”。 结合之前说的电网必须“配额”运行的办法来看,似乎只需要增加发电量,就可以完美解决问题了。


很遗憾,这还是不行, 因为成都还卡了一个巨大的bug:城市电力设备。


对于跳闸这件事,相信大家都不陌生。


尤其是经历过90年代全国限电的人来说,当家里同时使用空调、电饭锅的时候,就不能再插电热烧水壶、电吹风了, 不然保险丝分分钟“跳”给你看。


而这保险丝,“保”的就是总功率!


当时受条件所限,每个小区的“总闸”能承受的功率有上限。所以各家各户只能分到有限的功率,否则就会导致整个小区电力设备瘫痪。大学宿舍不让用大功率电器,也是同样的道理。


如今家用电器大范围普及, “匀”给各家各户的总功率也在不断提升。 这背后,离不开国家电网的支持:实际上,我们已经进行过好几次大范围的电气设备升级了。



但在 2024年,成都的电力负荷已经高于2038万千瓦。要知道 2019年才只有1334万千瓦, 短短五年内用电量就增长了60%!


好家伙,这增速大概只有新能源销量才能赶超, 电力设备的余量肯定早就“登顶”了。


再放眼 整个四川,仅这5年内的用电增长量就达到2700万千瓦, 四舍五入就是多了一个英国在“耗电”, 哪怕我们再修一个三峡大坝也覆盖不住。


而未来几年内,随着四川的发展和新能源车的普及,用电量 显而易见地还是会大幅激增, 整个四川电网的安全负荷上限还需要进一步升级。


今年,成都就增加了5套构网型静止无功发生器(SVG)安装在变电站,相当于新增100万千瓦时用电量,可以开启100万台1.5匹的家用空调,让100万户成都家庭不再“限电”。

成都电网的安全承载能力也终于突破了2040万千瓦的历史新高,几乎与本次最高用电功率齐平。 相信后续还会有更多设备 在加班加点地安装中, 接下来就只需要给电网一点时间。

故事的最后,只差一场“电力增配”的东风,可 成都新增的电能到底应该从哪里配?

度过夏季用电高峰后,其他时间闲置的电力又该如何处理?


要知道,目前执行 电力现货省份中,早在2019年12月就出现过负电价。2023年5月1日山东实时现货出清负电价时段长达22个小时, 最低价格为-85元/兆瓦时。

毕竟水利、光伏这些供电设备不能像火电厂一样“随叫随停”,所以在用电需求低的月份,电厂为了“卖电”平衡掉总功率风险,可能还得倒贴钱给那些停运企业。

于是,真正解决问题的办法已经呼之欲出:就是 储能。



03. 储能的底层逻辑:用地、用时



在咱们国家,“广积粮”、“事有余裕”可以说是祖传的美德了。


没有什么事情是 “囤”解决不了的,真有的话那一定是“囤”的不够多,比如电能。


诸如光伏、风力、水力发电等电能项目里,最受诟病的缺点也恰恰就是发电状况不稳定,要“看天时、季节、气候”吃饭。于是,储能设施就成了非常好的调节方式。


在传统储能领域最常见的, 其实不是大家想象中的动力电池储能,而是抽水蓄能!



在电力富裕期间,可以将大量的水从山下抽到山上的水库中形成“重力势能”储存。需要的时候,只需放水发电即可。


只不过抽水蓄能对地理环境的要求很高,也只能应多对用电需求没那么大的场景。但如今动辄上千万瓦时的电能缺口,就需要新的能源布局了。


目前,咱们优先选用的是锂离子电池作为储能方式。 今年上半年就已经累计装机4444万千瓦时,增幅超过40%!


同时,今年6月21日四川省阿坝州也投产运行了首个大型集中式“光伏+储能”光伏电站——华电金川新能嘎斯都一期,共计20万千瓦的光伏项目全面投产运行。

凭借这些储能设备,成都电网的稳定性可以得到进一步的保证。那么这一切又和咱们普通用户有多少关系呢?


答案,就藏在75万成都新能源车主的电池里。


或许很多人都听说过 电动汽车的V2G技术,也即是通过可以充放电的充电桩在用电高峰时向电网“卖出电量”。


按每块电池70度电、每天只有10%的新能源车主“反向输电”来粗略计算,能给电网提供大约50万千瓦时的余量,接近3个新落成的 华电金川新能嘎斯都光伏电站了!



而随着V2G家充桩的铺设、以及新能源保有量持续增长,通过闲置的新能源车来提供电力调峰,并不是天方夜谭。


再加之 动力电池领域的技术进步, 充放电次数的增加、乃至后续动力电池回收产业的完善,都会进一步拉低 电池价格,从而反哺车主的用车成本,形成“正循环”。







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