水力发电大省却无电可用?我为75万新能源车主算了笔帐!

原创 电动车公社 2024-09-05 23:46
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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”。



当然,四川也选择了“多管齐下”的方针。


目前,四川已经从新疆和甘肃买电,新建了两个特高压直流+工程,将1600万千瓦电力从西北导入四川。形成“网对网”连接后,也有利于国家对四川电网的全局调控。


最后,四川还保证了火电厂的“存量”作为底牌。

《四川省电源电网发展规划 (2022~2025年) 》中提到,明年,四川水电、火电、风电、光伏发电占比将从77.8%、15.9%、4.6%、1.7%调整为64.1%、16.6%、6.0%、13.3%,形成多能互补的局面。


这,或许就是中国式余裕的浪漫吧。




写在最后:



20世纪初期,各省投入发展建设时,没人能预料到会有这么大的用电缺口,更没人会想到电力缺乏,居然会成为经济生产发展的最大掣肘!


当时四川作为水力发电大省,甚至面临电厂马上投产却无人需要的地步。


幸而国家早有预料,在二十几年前就开始了全国范围的电网调控,研发了特高压进行远距离传输,甚至抢先一步发展出绿色清洁能源、动力电池、新能源汽车市场。


时移世易,可历史依旧重演。


19世纪,使用煤炭的货车虽然增加了交通运输效率,但也大幅度增加了能源消耗;21世纪的工业发展、乃至未来的人工智能,也同样如此。

国际能源署(IEA)预测,到2026年,全球数据中心每年使用的能源量将相当于日本的电力消耗量;人类对于能源的消耗,也将呈指数增加。

所以,微软、Alphabet和Meta等大型科技公司在投资数十亿美元建设数据中心基础设施的同时,也大举投资了核电站等能源设施。


就比如亚马逊,就曾经花费6.5亿美元购买核动力数据中心。


视角回到四川,新增电量缺口除了居民、商业用电乃至新能源车之外,还有一个最显著的增量,那就是新增的工厂、科技企业和数据中心……加大了电网的压力。

在炎热的艰难时节,不少四川工厂为了保证居民用电,都已进入停工停产阶段。

而当大数据时代的车轮碾过,川渝地区作为内陆经济发展的核心地区,从数据中心到汽车工业、制造业都在进一步爬坡。

这条路上,电能不该、也绝不会成为绊脚石。



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如果价格划算,你会卖电吗?

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