多余的电力如何消散?我知道电网是平衡的,等等。但是考虑到整个电网的某个时刻会出现瞬时过度发电,多余的电力会去哪里?例如,如果美国东北部(或电网的任何其他大型地理区域)发生重大突然停电,电网如何消除突然过剩的电流?还是有一根巨大的铜线在某处伸入地下?我不是工程师,但我是一个非常好奇的人,希望能有针对性的回答。谢谢你。
产生的多余电力进入电网会发生什么?
一个好问题。发电机驱动功率超过发电机负载将导致电网上的所有发电机开始加速。
对于较小的过功率,机械蒸汽阀和水阀将有时间开始关闭,并降低发电机的功率,这将使发电机减慢至额定速度。
对于大型过功率事件,假设在长馈线末端有一个发电站,并且馈线由于某种原因打开,然后将一组大(非常大)电阻作为安全负载切换到电站, 直到可以降低发电机的功率输入。
几年前,我读到了这样一组电阻器的测试报告,其中旧的铸铁电阻器(通过加热吸收能量)被不锈钢板电阻器(体积小得多,并且具有将能量消散到空气中)。我会看看我是否可以再次找到它并链接到它。测试持续了 30 秒,这听起来像是他们预期在关闭涡轮机的蒸汽输入之前可以通过的时间长度。
除了尼尔的回答:
对于少量的过功率(例如,当机器关闭时),剩余的连接负载会消耗多余的功率。
在过功率期间,所有负载都暴露在少量过电压下,因此它们通常会消耗更多电流并消耗更多功率。这些微小的波动通常不会被排除。相反,电网统计提供了在短期内一般恒定的功耗,因此提供恒定的电压。
对于足够多的负载(大型社区......),波动是具有小方差的统计效应。电压变化足够小,不会造成损坏。对于少量负载(便携式发电机),控制和维持波动负载的输出电压至关重要。
顺便说一句,有源负载(调节负载,如 LED、受控电机……)通常响应不同,并且不会按比例吸收更多电流。它们的功耗刚性不会改善过电压。
过电压的持续时间由控制初级电源(上电或下电)的滞后时间和/或检测此和分流假负载的滞后时间决定。
对于太阳能电池等非机械电源而言,初级功率滞后很小。关闭电源与切换功率晶体管或继电器阵列一样快。
对于机械供应,如基于叶轮的发电机(蒸汽、柴油、水力),滞后是机械动量的问题:你可以多快地加速或减速金属块的旋转。
一个完全不同的问题是保持发电效率。多余的初级电力(热、蒸汽、水)去哪儿了?
初级功率输送由初级功率消耗(例如燃料燃烧量)乘以将机械功率转换为电能的效率或功效来控制。
初级功耗相对较难调节。对于快速瞬时功率过剩,主要功率通过发电机中的旁路通风口“释放”。然而,这会立即导致效率损失。为了长期降低功率,发电机以较低的功率运行,或者它们“脱离电网”。
那么回到这个问题,多余的电力去哪里了?
- 到现有负载(连接的设备,尤其是无源负载)
- 进入假负载(根据需要分流)
- 排出(机械动力的旁路)
- 调出(降低的初级功率)
我要补充一点,电力公司经常与客户达成交易,使某些设备(例如空调)在“高峰需求”期间关闭(即与您讨论的相反)。而且我怀疑在某些情况下可以使设备(工业热水器等)在“电力过剩”期间启动,以平衡事情。
并请注意,虽然“高峰需求”时期可能会持续数小时,但“过剩电力”通常可以在几秒钟或几分钟内控制,通过使一些电源离线(如其他答案中所述),因此特别安排“耗尽”电力没有那么关键。