人類抗寒簡史:追逐光與熱,從鑽木取火到電網「除冰咒」

2021-01-09 澎湃新聞
人類抗寒簡史:追逐光與熱,從鑽木取火到電網「除冰咒」

2019-11-29 19:03 來源:澎湃新聞·澎湃號·政務

應是天仙狂醉,亂把白雲揉碎。

冬日與雪在很多人眼中是很美好的存在,不少童話故事也將冰雪視為神秘而純潔的象徵。然而現實裡,自然界的冰雪脾氣沒有那麼溫和。暴躁起來,冰雪災害對人們的影響不亞於其他自然災害。人們抵抗寒冷的歷史,漫長而曲折。

來源:Pixabay

中國五千年氣象史上共經歷了4次寒冷期,有歷史記載的雪災也大都發生在這4段時間。《漢書·五行志中之下》記載:武帝元狩元年十二月,大雨雪,民多凍死。《明史》中也曾提及:淮東之海冰四十餘裡,人畜凍死萬計。

距離我們最近一次的大範圍雪災是2008年中國南方雪災。2008年1月,西南暖溼氣流北上,而北方的高壓系統尚未消失,豐富的水氣在長江中下遊及以南地區凝結,給我國南方帶來一場罕見的持續降雪,這場冰雪災害導致經濟損失達1111億元人民幣。

尋找光與熱,人類的抗寒史往往伴隨著能源開發

在舊石器時代,居住在洞穴內的遠古人類使用非常基礎的取暖手段——烤火。在北京人遺址內,考古學家就曾發現用火的燒土面和灶坑。

隨著居住空間的拓展,人類取暖的手段也更加複雜高明。古羅馬人利用地熱能發明了「地暖」。「地暖」可以循環使用,並提供熱、溫、冷三種水溫。至今人們還能在龐貝古城遺蹟中看到當年的能工巧匠們搭建的浴池供暖系統。

龐貝古城 來源:Pixabay

當第一次工業革命來臨,以熱水循環加熱為原理的金屬散熱器成為新的供暖方式,燃燒煤炭也成為人們獲取能量的主要途徑。然而煤炭燃燒產生了大量有害氣體,1952年冬季,倫敦霧事件爆發,1.2萬人因空氣汙染喪生。

另一種能源——電的出現對人們的取暖方式產生了革命性的改變。電採暖清潔環保、效率高、可控性強、成本低,逐漸替代煤炭成為我國供暖主力之一。

肩負著「電採暖」責任的電網,其實也怕冷

電網不僅要保證供電穩定,還要在嚴冬中保護好自己。面對寒風、霜凍、冰雪的考驗,電網會產生一系列隱患,例如倒杆斷線、線路跳閘、絕緣子冰閃等。

我國地形多元,氣候覆雜,多種氣象災害同時對電網造成影響。在北方,電網受到冰凍、暴雪和大風的威脅。而在南方,電網還會面對另一種強大的破壞力——「凍雨」。南方溼度大,容易產生「凍雨」,而「凍雨」則會導致「凝凍」現象產生。當「冰凍」「凝凍」等災害產生時,電網在冬季面對的重大威脅也就來了——線路覆冰。

線路覆冰

相比大雪,厚重、難以消融的冰塊對電網的破壞更大。隨著覆冰程度增加,電線、絕緣子串和杆塔上所承受的冰越來越重,受風面積越來越大,進而增加了風壓。這些「生命不可承受之重」超過上述部件的強度允許值時,線路就會受到損壞。

2008年,中國南方停電就是「凝凍」造成的,人們生產生活也受到很大影響。

電網「除冰咒」核心要義——堅強且智能

《冰雪奇緣》裡愛莎的魔法不會為電網而存在,但是「我命由我不由天」的堅強電網也有屬於自己的「黑科技」。最響噹噹的當屬融冰裝置。集約型直流融冰裝置拓撲結構諧波含量低、佔用空間小、成本低,獲得國家發明技術專利。國家電網研發的融冰裝置還漂洋過海,出口海外。

 

直流融冰裝置

部分配電網也自帶「暖寶寶」。比如,有的配電環網櫃帶有加熱除凝露裝置,保證環網櫃的溫度恆定。除此之外,電網還會裹緊「大地的小被子」,以電纜的形式鑽入地下,安穩踏實,努力工作。這下供電叔叔再也不用擔心它們受到惡劣天氣的幹擾啦!

除了讓自己變得更加「堅強」,電網的「悟性」也提高了。通過配備監測預警技術,電網能隨時向供電叔叔匯報自己的健康狀況,防止「病情」進一步擴散。國網湖南電力的國家重點實驗室「電網輸變電設備防災減災實驗室」可通過對電路的實時監測,預測到不同等級的電網覆冰,不僅大大減少了人工成本,還提高了巡檢效率。國網安徽電力建立災害預警平臺,接入預警數據和氣象臺數據,還研製覆冰觀測APP,傳送遠程預警信息。

數據來源:國家能源局

電網在冬季也有「迎峰度冬」的考驗。冬季電取暖設備多,用電負荷高。為電網設備測溫、防止設備因高負荷出現異常也是冬季保供電的關鍵環節。

面對不斷向人類挑戰的極端天氣,人們從被動地接受太陽的饋贈到主動尋找新動能。隨著科技發展與進步,極端天氣對人類社會的影響也越加複雜,原本被動應對的人們也將視角望向未來,追逐著光與熱。

來源:電網頭條客戶端

特別感謝:陳天仁 王雪利

作者:張懷雨

責編:吳黎

特別聲明

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