人类自第二次工业革命后,开始发展成为电气时代,可以说电的发现与发展,进一步推动了人类社会发展进程。

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现如今人类对电能是极度依赖的,需求也越来越高,所谓有需求就会有市场,每个国家为了保证居民的正常生活,都会持续稳定地发电、输电。

像是我们国家,就有着无数各种类型的发电厂,那里日以继夜产生的电能源会通过国家电网持续输送进每家每户。

但是,电这种能源也是比较特殊的,它不同于天然气、石油、煤炭等自然资源,电能是没有大规模存储性的。所以说如果我们根据能量守恒定律而言,中国那么多家煤炭、风力、水利以及核电厂每天都会持续发出那么多的电,如果有用不完的时候,电最终都去哪了呢?

电力系统自我调节

电的本质其实属于实物的一种天生属性,同时它也是能量的表达方式,也是电离子运动状态所改变的。

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其实简单来讲,电就像风一样,当空气不再流动的时候,风自然也就不会产生,同样当电离子不运动时,自然也就无法产生电能了。

很多人也并不了解发电机的原理,要知道电和磁铁是相似的,因为它也具有正负极,发电机就是通过导线切割磁场中的磁力线,产生了感应电动势,从而产生了电能。

在切割磁场这一过程中,我们需要“右手定则”判断电动势方向,但这一过程中却无法产生电流。

所以我们看似发电机一直处于持续发电状态,但却受导线两端未完整闭合回路影响,无法产生实际电流。只有当导线的两端同电力相连后,闭合回路才可形成,才能感应电动势,通过回路使电离子运动起来,这样也才会产生电流。

我们的国家电网其实就相当于一个巨大的发电机,在任何时候,电网内部都具有感应电动势,但却没有电流,只有当人们有用电需求后,才会形成完整的闭合路,电流也在这时才会被输送过来。

简单来讲就是我们并不是持续性无差别发电,发电量是根据用户的需求,需求高自然就发电量大,需求少自然就发电量小。

这种情况下自然也就没有多余的电这一理论,因为电网电力系统具备的自我调节功能本来就不会发出无用的电。

发电与输电过程

发电的模式我们上文中已经简单提及,像我们都比较常听到的火力发电、水力发电、风力发电以及核电。

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但无论是哪种方式,原理都是一样的,就是通过不同势能来源,来带动内部转轮机的转动,因此产生电流。

就像是水力发电,就是利用了水流的动力,水流产生的动力驱动发电机组转动,而电流正是在转动过程中形成的。

但水力发电机输出的电流往往都是几千伏的高压电能,这种电能生活中自然是无法使用的,所以我们还需要进一步优化,将产生的高压电进行变电处理,我们可以通过初级次级匝数降低电流后再输送至每户使用。

当电流被转换成标准后,就可以准备向发电站的供电范围地区进行输送了,发电站供电范围根据该电站规模而定,最远可能达到数千公里,但在输电的过程中,距离越远,往往损耗也就会越大。

电能存储

上文中我们提到,电的能量其实与风十分相似,但区别是电又可以细分为交流电和直流电。我们生活中也有很多小型储电工具,像是锂电池、铅酸电瓶等等。

我们可以借助这些设备存储电能,但是,此类设备储存的电能往往都是直流电,并且储存的电量也都十分有限。

如果以这种形式想要储存电网中的电,那时十分不现实的,我们先不说这需要多么巨大的成本,只说电池的能量密度,以及电流转换效率,想要平时多发些电储存起来,以备不时之需,可以说是十分鸡肋的,十分不划算的。

现如今比较常规的储电方式其实大部分都是储能水电站。

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严格意义上来讲,这其实就是储存水,并不是“储电”,但有水有动力就可以产生电,所以我们会在电力充足时将水抽调到高处储存起来,当出现电力短缺或电压不稳的时候,则就可以开闸放水,利用水流动力持续发电,补充电能。

总结:

电是存在于自然界中的,像是早在远古时期,人类就知道天上爆发的雷电含有巨大的能量,也正是在电的引导下,人类才逐渐掌握了“火”,加速了发展进化。

但人类对于电这种能源的真正应用,还是要从第二次工业革命之后,富兰克林在雷雨天放风筝,让人类发现了它,也给人类带来了清洁能源希望,点亮人类发展进程。

对于我们中国而言,可以说我们是错过了第二次工业革命的,相比于其它发达国家,我们国家电网起步较晚。但这却也没有阻止我们发展的脚步,随着中国经济与科技的不断发展,我们只用了十多年的时间,可以说已经一跃成为了世界上最完善,也是最强大电力系统的国家。

现如今人类对电力领域的探索早已不再是发电、储电,如今人们寻求找到将天上的电被人类利用的方法,并且这并不算是痴人说梦,而是具有很大希望的事情。