常熟供电局峰谷电费价格,电网上没用掉的电去哪里了?
电网上没用掉的电去那了呢?其实与专业知识、各种定律、各种公式没有半毛钱关系,答案非常非常简单——它一直在电线里,哪也去不了!
电能的消耗体现在负载的做功上,当我们需要电能时把开关接通,电能就会顺着导线形成电流回路驱动负载做功;当我们不需要电能时就把开关关闭掉,导线上的电流无法形成回路,负荷也就停止做功了,而此时电能则一直停留在导线的另一端,这也是开关再次接通后负载立即得电做功的原因。
我们可以用家庭用电220V电路做一个实验来说明这个问题:假设家中一共有20盏灯,分别由20个开关控制,当我们把所有的开关闭合,那么20盏灯将会全部得电点亮,这是因为所连接灯泡的所有线路全部接通形成了回路。
当我们只需要其中10盏灯来照明时,可以关闭其中控制这10盏灯的开关,这时候这些灯就失电熄灭了,即电路被切断,电流无法形成回路。
这个实验证明了电路只有在形成回路时负载才能得电,换句话说就是只有电路形成回路时,电路才会有电,那么问题就来了——当20盏灯中有10盏被关闭,那这些被关闭的灯的线路中的电都去了哪里呢?
▼下图为家用单向开关以及插座接线方法示意图,当开关断开时只是将火线(红线)和零线(绿线)的回路切断,零线因为没有回流的电流,所以没电,但是火线中却一直有电流存在,这就是我们说“一直在电线里,哪也去不了”的原因,因此居家线路维修时千万不要以为开关关闭了就万事大吉,火线里一直有电的,必须断开总开关才能确保安全。
答案自然也是这样的:一直都在电线中!准确来说应该是一直都在线路中的火线中。家用220V线路由两根电线组成,一根为火线,另一根为零线。
当火线与零线形成回路时,电能被接通;当火线与零线断开时,电能被切断,即火线负责供电,零线负责回流电能,以此形成回路,这就是开关控制电路的原理。
在火线与零线断开的状态下,零线已无电流回流,因此它是没有电的,而做为负责供电的火线则一直保持着有电状态,这也是电工在施工时必须用绝缘胶带包裹裸露线头的原因,如果不慎触碰火线就会引发触电危险。
如何来证明火线中始终处于有电的状态呢?我们可以用验电笔来做这样一个实验:手指搭在验电笔的屁股上,然后用它来接触火线,这时候验电笔的指示灯点亮。
这个实验证明了火线是始终带电的,当验电笔触碰后亮灯的现象说明火线→人→大地形成了回路,所以电工在带电作业时只要脚下垫上一层绝缘材料就可以徒手触摸火线也不会发生触电伤害,同时也是偷电者把零线插入地下以后可以用电而电表却不计量的原因。
说了这么多,这与“电网上没用掉的电去哪了”这个问题有什么关系呢?
其实不管是低压的家用照明220V电路还是远程输电网的10KV高压电网,它们的原理都是一样的,家用照明220V电路供应20盏灯所需电能与10KV高压电网供应20个社区所需电能在原理上没有任何区别。
▼下图为插入插板后指示灯亮起的验电笔,指示灯亮起说明插入的孔相对应的线路就是火线,当验电笔与火线接触时电流由验电笔流经人体,最后流向大地,形成了回路,所以验电笔的指示灯被电能驱动点亮,电能会一直存在于火线中,因此在遇到裸露电线时千万不要徒手触碰,当脚下的鞋不足以隔绝电流时,触及火线就会引起触电伤害。
所以当20个社区均处于用电低时段时,电网就会出现系列剩余电压,这时候供电所只须把其中10个高压供电电网的高压电闸切断,就达到了降低电网供电量的目的,而这些被切断的高压电就相当于“没用掉的电”,它一直都在火线的线路里,哪也去不了。
只要没有合闸,高压供电线路就无法形成回路,电能就没有被使用,一旦即将到达用电高峰期,供电所就开始依次将断开的电闸合上,这些高压电就又形成了回路,电网的供电量就提上去了。
人们利用这个原理制造了以计算机为核心的电网供电控制系统,以多个这样的系统构成供电枢纽,以此来调度国家供电网络,即供电调度中心。
所谓的供电调度中心的工作原理是这样的:假设某供电局域网负责3个城市的供电,我们分别用A城、B城、C城来表示,如果A城因为某一时段工厂集中开工,用电量猛增,而B城、C城用电量保持稳定,那么供电调度中心就会断开为B城、C城输电线路其中的几个供电闸门,降低这两城的供电量,转而将电闸门向A城接通,这就实现了电能供应的合理调度。
在转换供电方向的过程中,B城、C城的高压电输电网中的数个线路被切断,这就相当于这些线路中的电能“没用掉”,它们并没有去哪,而是一直都在火线中;当电门被转换至A城供电网线路时,这些“没用掉”的高压线路与A城高压线路形成回路,电能就输送到A城了。
那么新问题又来了——假设所有的高压输电网从电厂就全部断开,那这些电又去了哪里呢?
答案仍然是“一直都在电线里”,只不过由于从电厂就断开了,因此它只能在发电机的电能输出端的电线里。
这时候并不是说发电机就停止发电了,在关闭发电系统之前,发电机仍然在蒸汽或者水力的推动下高速旋转发电,只不过由于电路被断开,电能无法形成回路,发电机相当于不做功的空转而已,所发出的电一直存在于输出端的火线中,一旦电路恢复导通形成回路,所发出的电能就又被输送到电网上了。
▼下图为供电所高压输电线与高压配电线开关断开瞬间产生的电弧,图中开关的触头已经完全分离,但是它们之间仍然产生了耀眼的电弧,说明火线中一直存在电能,开关的断开只是切断了输电线与配电线之间的回路,电能将一直存在于火线中等待使用,哪也去不了。
综上所述我们可以得出这样的结论第一、电网上没用掉的电一直都在电线里,因为当供电网控制系统监测到用电量下降时,会将电网中的数个电门断开,降低供电网供电量,而被断开的供电线路中的火线始终带电,只是没有形成回路,电能无法输送而已。
第二、没用掉的电哪里也去不了,只会一直在线路中的火线里等待被使用,因为电路需要形成回路才能有电,在未形成回路时,发电机虽然一直向电网供电,电流却并未回流,所以电能就只能一直存在于火线中,除非发电机停止发电。
结语
其实我们是可以用水管供水原理来理解电网供电的,比如说当我们打开水龙头时,水管里的水就流动了,当我们关掉水龙头时,水就停止流动,它们哪也去不了,只会一直存在于水管中等待使用。
水管流出的水在使用过后就会排入大地,故而供水系统的水管只需要一根水管就能形成“回路”,而供电网的电是不能被“排入”大地的,所以电路需要两根电线,一根供电,一根回流,以此形成回路。
倒不是说将电能“排入”大地会造成什么危害,而是如果有人直接把本应回流的电“排入”了大地,那么计量用电量的电表就不转了,如果人人都这么干,那么供电商岂不亏钱了?
▼下图为供电局查获的工地偷电线路,样的偷电行为这只有老电工才干得出来,因为这是典型的零线接地偷电,这段零线没有接入电表与配电网形成回路,而是直接“排入”大地形成回路来用电,在这种情况下电就去了大地这个巨大的电容里了。
发展氢能与燃料电池汽车?
氢燃料电池汽车既未叫好也未叫座,这一错误方向似乎已经走到死胡同。
所谓的氢能或燃料电池汽车,其本质为氢燃料化学电池增程式电动汽车。这种车是以普通的电动汽车为基础,增加了燃料电池增程器成为混动汽车;正常运行的模式为加注在液态氢罐的氢与氧在燃料电池组中反应实现电流,电流输送到动力电池组促进锂离子正负极的转换,也就是所谓的充电;车辆行驶依靠电机驱动,电能由动力电池组供应,这种模式说白了与燃油动力增程式汽车完全相同,区别只是消耗氢与消耗燃油的区别。
然而制造氢的方式会很受限制,由石油、天然气或煤炭制造氢与电动汽车的环保概念背道而驰,工业副产品得出的氢还要用回工业制造领域,并没有足够余量为驱动汽车提供充足的动力。那么剩下制造氢的方式则只剩下电解水,曾经一段时间号称氢能有发展潜力是因为有弃电,大量的电能无法得到利用不如去电解水制氢。但是弃电的比例一天天的减少,目前已经没有足够的弃电去制造氢了;而且建设一个制氢站的成本动辄数亿甚至十几亿,这种高昂的投入也是不合理的。
因为电动汽车的动力电池有很大的价值,在汽车上使用一轮并达到报废标准后,其真正的价值才开始体现。这些报废电池会源源不断的送入电力领域作为储能电站的电池使用,其作用是在夜间储存大量发出的电能,在日间耗电量大的时候送入电网以平衡峰谷电耗。这种方式能减少大大减少弃电,同时也是为新能源发电方式实现快速增长,最终替代火力发电的唯一方式。所以与其投入重资建设制氢站,不如直接补贴动力电池拉低其成本,让汽车可以以低成本装入大容量的电池组,这样既解决了续航问题也促进了动力电池的梯次利用量。而氢燃料汽车用来发电的燃料电池组没有梯次利用的价值,这就是氢燃料增程电动汽车在源头就被否定的原因。
而且利用电解水制造一公斤氢需要消耗约60kwh的电,这一公斤的氢在汽车的燃料电池中只能反应出20kwh左右的电量,从源头计算等于直接浪费了40度电。在弃电无法满足制氢的前提下,利用工业用电制造氢必然会有很高的成本,在海外推广氢能汽车最多的国家日本,其氢价也达到60元以上一公斤。一公斤氢短短的续航决定了用车成本与2.0T中等排量的燃油车相当,高用车成本换来的是一台普普通通的代步车,有什么理由接受这种高价且无趣的买菜车?
重点是氢燃料增程式电动汽车成本很高,因为在三电系统之外另加入了燃料电池组,这种发电电池需要使用大量的铂,也就是俗称的白金。一个小功率发电组需要数十克的铂,制造一个组的成本就是数万元,想要性能车则费用更高。一台性能仅相当于10万以下的入门级汽车的氢燃料汽车,其价格也在30万以上,这种车如果能热销那真得是“钱多、人傻、速来”。
日系车以丰田为首真就是这么想的,日本推广氢燃料汽车只是因为在化油器时代为了搞垄断除了被超量的铂,但在电喷替代化油器之后铂在汽车领域用不到了;为了消耗这些铂只能依靠燃料电池组,这才是推广氢燃料汽车的原因。可是高价、低质、用车成本高且潜在安全风险很大的氢车,集N多缺点为一体的汽车在哪都不会得到认可。日本推广了五六年氢燃料汽车之后,其全国保留量也不过只有几千台,其中不乏试验车或公共交通;建设的加氢站想要不亏损则需要一天2000余台氢车加氢,所以加氢站都在亏本运营。
氢燃料汽车在其“发源地”等于宣告失败,其氢能汽车理事会会长龙野广道将实现转向中国汽车市场,丫挺可能真的认为这块市场是“钱多、人傻”,然而经过多年的汽车保有量暴涨之后,中国汽车消费者的水平已经有了大幅提升。所以这种问题车在国内市场也没有任何起色,包括试验车以及试验公共交通也不过几千台,相比2.4亿台汽车已经可以忽略不计了。至于加氢站就那么集中的几十个,与十万座左右的加油站对比也可以忽略不计。
简单消耗大量的电发出少量的电是愚蠢的,使用数万元的高成本制造燃料电池是车辆达到几百公里的续航,为什么不把这些成本直接扩容动力电池组,续航突破500玩一样。至于充电时间长一些但用车成本低太多,在续航合理的前提下用车成本还能足够低,多出20分钟怕是9成以上的人都能接受了。所以氢燃料增程式电动汽车的出现就是错误,利用氢作为汽车能源是足够愚蠢的。
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