电为什么不能直接存储

一、电是什么物质形态？
关于“电”，早在远古时代人类就已经观察到摩擦生电的现象，后来逐渐认识电有正、负两种，同种相斥、异种相吸。

原子都由带正电的原子核和带负电的电子组成。

正常情况下，原子中正负电量相等，物体就呈中性。

而当由于摩擦等原因而失去一部分电子时，就带正电。

反之，物体获得额外电子时就带负电，电荷的定向流动形成了电流。

电虽然也是一种物质现象，但在微观世界里，它既不是气态也不是液态或固态。

高原上的闪电
二、电为什么不能直接存储？
在宏观世界，一个物质要直接存储，必须是固态或者液态或者气态等常态，电是一种物质现象，既不是气态也不是液态或固态，所以是无法直接存储。

在已知科技范围内，既不是气态也不是液态或固态的物质，几乎是不能直
接存储的，比如光、火。

有科学家做过一个存储光的实验，在一个内部都是反面镜的球体内放一束光，光就会在球体
内一直反射，从而“存储”了光，但是也是理论上可行。

随着科学技术的进步和观测领域的延伸，物质的形态也早
已突破经典物理学的框框。

例如，人们发现电离的气体具
有与普通气体很不相同的运动形态，故称之为等离子体；
又如液态氦出现了无粘滞性的流体状态，称之为超流性。

这些都不能用物质三态来归纳的物质，有人就把它叫做物
质的第四态、第五态……而随着研究领域拓展到各种基本
粒子构成的微观世界以及数以亿万光年计的宇宙空间时，
旧时的物质形态区分和牛顿力学就愈来愈显示出其局限性，量子力学和相对论也就应运而生。

扯得有点远了，结论是：电不能直接存储。

或许以后科技发达到发现新的物质形态，可以将电直接存储起来。

等离子形态
三、电为什么是转瞬即逝的？
有人就提出疑问，电不是一直存在吗，家里打开开关，电立马就有了，如果不是一直存在，那为什么以打开开关
就有了电？现在电网发达，供电才能够一直有保障，在电
厂生成电以后就立马输送到电网上，加上本地电网有储能，在电厂没有发电时也能供电，所以造成了一直有电的现象。

电是一个物质现象，既不是气态也不是液态或固态，是无
法直接存储的，所以电是转瞬即逝的。

从能量方面讲，电是一种能源，电同时伴有电压、电阻、电流、电场、磁场，有电阻的存在，就会一直消耗能量，通过磁场也可以转成其他能量（也包括电能），如果
想要电一直保存，就要去掉这两样，这两样东西就是电本
身自有，无法去除。

电也是无形的能源，不像化学能，有
具体的形态，比如煤炭的固态，石油的液态，天然气的气态，因此电无法形成物质的常态，犹如烟花一样转瞬即逝。

转瞬即逝的烟花
四、电网如何保持平衡的？
电是不能直接存储的，电厂发电后要输送到电网，那电网知道用户的需要多少电，电厂需要发多少电？这是一个很复杂的问题，关于电网平衡是电力系统的第一核心控制问题，需要且已有数本专著才能真正说清楚，这里就很简单的介绍一下。

1.调频
全世界电网的频率都是50/60Hz，我们国家用的是50Hz 的频率，发电侧、输电侧、配电侧、用电侧都统一50Hz，这样电网只要维持发电测50Hz的频率，可以保证电网的平衡，说起来很容易，做起来实际上的非常复杂的过程。

电网
当发电侧输出功率小于用电侧的有功负荷时，即供小
于求时，则各个电厂发电机组频率下降，低频率运行时，
危害体现在以下几方面：1.发电设备损坏，例如汽轮机叶片振动加大，汽轮机的低压叶片可能发生共振，致使叶片很
快产生裂纹，甚至发生叶片断落事故；2.影响产量，电动机处于低频率运行，功率远不及额定功率高，其他动力设备
亦是如此；3.降低产品质量。

例如：频率下降时，会引起电动机转速下降，废品率上升，如：纸张厚薄不匀、棉纱粗
细不匀、平板玻璃厚薄不匀；等等一系列危害，甚至引发
电网崩塌事故。

当发电侧输出功率大于用电侧的负荷(包括厂用电负荷
及线路损失负荷)时，即供大于求时，电网就会发生高频率
运行。

高频率运行对电力系统及用户同样会产生重大危害，特别是在安全方面更为严重。

当电网高频率运行时，发电机、电动机和所有旋转设备转速均增加，功率增加，设备
往往会因超过原设计的机械应力而遭到损坏。

高频率运行
也会使发电厂自动化设备误动作，影响通信、电视、广播
的工作质量。

当频率超过额定值很大时，汽轮机可能会由
于危及保安器动作而使机组突然甩负荷运行。

说了这么多频率的重要性，那是怎么保证频率保持的，简单来说就是发电侧的一次调频和二次调频，还有无形存
在的三次调频。

发电、用电类似于天平的两端，电力调度
机构就是使用各种手段使天平两边保持时刻平衡。

当前主
要手段是调整发电机组出力跟随用电负荷的变化。

天平的两端
保证发用电平衡最基本的策略就是一次调频跟二次调频。

打个比方，在冬天你想要房间温度比较宜人，一次调
频就像是这台电暖器，它会按照不同的档位去调整自身的
发热强度；二次调频就是你的手指，通过调节电暖器档位
实现环境温度让你觉得舒服。

电暖器与档位
一次调频是各发电设备通过控制气门开度等，在大约一两秒秒到几十秒的时间范围内响应的本地下垂控制（输入随频率下降线性增大）。

现在有直流和电力电子变换器接入的发电设备参与一次调频后，响应时间可以缩短一两个数量级。

二次调频，我们俗称机组的自动发电控制（AGC），它
可以根据电网的发供电情况，实时控制位于各个区域的发
电机组，使它们及时服从电力调度机构的指挥。

调节过程
就比如你每时每刻都在用手旋转电暖器档位，使整个房间
的温度始终宜人。

现在随着新兴能源的建设，AGC的大脑更加强大了，控制范围也逐渐扩大。

现在能够控制火电、水电、风电、光伏、储能、抽水蓄能等各类能源。

自动发电控制平台
三次调频一般不属于自动控制概念，主要由调度员手
动下达调度命令，辅助一二此调频，或者消除一二次调频
导致的运行状态越限等。

有人把经济调度也视为三次调频
范畴（注：如果经济调度或能量市场也算三次调频，那么
调频就包含预测控制，不只是频率负反馈了）。

不难猜出，若非针对计划扰动有事先准备，三次调频的响应大概需要
若干分钟或更久。

2.调峰
如果发电侧发电供应不上用电侧，这时候就可以利用调节负荷的手段，俗称调峰。

发电这边有时候无法满足了，可以引导用户用电，比如在高峰少用电、低谷多用电。

围绕用电侧可以做的文章可就多了。

现在在电网上安装了各种类型的装置，有精控负荷、百万秒级负荷响应、电力营销需求侧响应等资源，可以根据电网备用缺口大小合理安排毫秒级、秒级、分钟级的负荷资源响应电网调度控制，从而进一步保障发电和用电的平衡。

有序用电平台
3.储能
调频和调峰，还是不能满足电网的供电需求，那还可以在发电剩余的时候，把电转化成其他能量存储起来，在需要的时候再此转成电能，保证电网稳定供应。

依据存储能量形式和转换方式的不同，可分为四大类，即电化学储能、机械储能、电磁储能和相变储能。

目前相变储能还没有研究出来，还只是停留在概念阶段。

蓄水储能。