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能源 · 环境 · 存储与电网

电力供需与储能

电力网络在每个时刻必须平衡供需。如果每日总发电量与需求不匹配,即使总量相等,也需要储能或补充电力。

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意义与机制

功率代表瞬时能量的传递速率,而存储容量代表累积的能量。为了比较这两种量,需要使用相同的单位。

当供应量大于需求量时,有可能储存能量;当供应量小于需求量时,则有可能释放能量。 即使电池具有相同的能量,其功能会因储存容量和放电输出的限制而有所不同。

关系与条件

实验确保在每个时间间隔内,供应、需求、充电、放电以及输出的限制得到满足。当分别应用充电和放电的效率时,会产生累积的损失。

该系统利用 24 小时的合成数据以及一个简单的存储模型。 实际的电网传输网络、频率调整、预测误差以及成本,是独立的问题。

观察实验中需要注意的事物

供需必须在每个小时内保持平衡。 储能系统用于储存过剩电力,但存在损耗和容量限制。

使用 24 个合成的、每小时的用电需求,以及阳光和风能的时间间隔。 储能开始时充满 50%;充电和放电效率均为 90%。 备用电源用于弥补短缺。 传输、预测误差、频率控制以及成本未包含。

关键关系与符号

Demand = Supply + Discharge − Charge − Curtailment · ΔESS = 0.9 Charge − Discharge/0.9

符号及公式中使用的单位
符号含义单位
输出能量在时间间隔内的传递速率kW 或 MW
储存能量目前储存的能量kWh 或 MWh

工作实例

当总供给超过总需求时,哪些因素来平衡这种状况?

储能系统中的充电与削减 · 供需双方每小时必须保持平衡。 储能系统通过储存多余电力,但存在损耗和容量限制。

常见误解

  • 仅仅由于每日发电量等于每日需求,并不一定意味着在任何时刻都将消除短缺。

通过实验探索这个概念

参考文献

OpenStax · 物理学:大学教材,第二卷 (英文版)