直流電VS交流電,「電力之戰」誰主沉浮?

2020-12-03 全國能源信息平臺

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8月28日,好萊塢影片《電力之戰》登陸各大影院。

「誰掌握了電流,誰就掌握了未來」

這場距今遙遠的「光明」之戰,你可曾知曉?

《電力之戰》講述了第二次工業革命背景下,直流電與交流電在普及應用中的競爭故事。

劇情簡介:1880年,「電燈之父」託馬斯·愛迪生(本尼迪克特·康伯巴奇 飾)與鐵路大亨喬治·威斯汀豪斯(麥可·珊農飾)為爭奪全美乃至全世界的電力供應系統,展開連場惡鬥。

愛迪生發明了直流電發電機,威斯汀豪斯研發了交流電發電機,當兩大發明家明爭暗鬥之時,神秘後起之秀尼古拉·特斯拉(尼古拉斯·霍爾特飾)突然出現……三位電力巨人會如何改變世界?

影片中,最令觀眾震撼的畫面,

則要屬黑暗中第一束光的亮起。

毋庸置疑,

這是人類文明至關重要的一大步!

這場直流電和交流電之間的戰爭,

已經不僅僅是技術和商業之間的博弈,

更是對道德和人性的考驗。

此外,本部影片,成功地將

愛迪生、特斯拉和威斯汀豪斯

這三個熟悉的名字,

從冰冷的書本or商標中的人物,

塑造地更加鮮活立體。

1

在真實的歷史上,

這場「電力之戰」是否和影片中

演繹得一樣波瀾起伏呢?

電力之戰」,究竟在打什麼?

19世紀末,愛迪生成功發明電燈之後(準確地說是改良),下一步面臨的就是如何把電燈推向市場。

愛迪生選擇了直流配電系統,他認為直流電才是最合適的供電系統。而他的對手威斯汀和特斯拉則一直在交流電的研究領域。

曾為愛迪生工作的特斯拉也有自己想法。他發明了更適合長距離輸送的交流電和交流發電機,只需要在城市中心建立一個交流發電站,然後在各小區裝上變壓器就可以保證電壓穩定,不需要滿城市建直流發電站。

尼古拉斯·霍爾特在影片中扮演尼古拉·特斯拉。

至此,直流電好還是交流電好,高下立判。然而已經建了許多變電站的愛迪生不可能看著特斯拉的交流電替代自己,一場由電流方式不同引起的商業大戰就此展開。

幾年後,這場電流大戰迎來戲劇性的轉折。在1893年芝加哥世博會上,西屋電氣公司中標博覽會照明權,特斯拉的大型交流發電機支撐起了整個會場的電力供應,到場的人群驚奇地看到了13萬盞白熾燈一齊點亮的壯觀景象。

國際尼亞加拉瀑布委員會主任羅德·開爾文也在人群之中。苦苦找尋送出尼亞加拉大瀑布能量方法的他,會後立即與西屋電氣公司達成合作意向——讓交流電系統擔此重任。

1896年11月16日,尼亞加拉水電站投入運轉,大瀑布推動電站水輪機組,帶動大功率交流發電機,產生的電流通過變電設備,升壓至22千伏輸送到77千米外的城市,水電站運行成功了!

變壓器將交流電輕而易舉地輸送到各個角落。幾年後,尼亞加拉大瀑布十多座大大小小的發電站相繼建成,滿足美國紐約州和加拿大安大略省的電力需求,而直流電的推崇者愛迪生幾乎無生意可做,這場超級「電流大戰」結束了。

直流電與交流電

電影好看,但是對於大部分觀眾而言

到底什麼是直流電?什麼是交流電?

直流電

直流電的電流是由正極,經導線、負載,回到負極。通路中,電流的方向始終不變。生活中我們常用的乾電池、鉛蓄電池採用的就是直流電。

交流電

交流電的電流的方向、大小會隨時間改變。發電廠中發電機的線圈不斷運轉,轉動的角度會影響電流大小,而每轉180°輸出電流的方向就會變換一次,生活中使用的家用220伏電源採用的就是交流電。

直流電、交流電有如下特性:

1

直流電無法通過變壓器進行升壓或降壓,只能通過專門的電子電路進行升壓或降壓。

2

交流電方便電能長距離大範圍輸送,可以很經濟方便地把各類形式的能轉化為電能,滿足工業發展的用電量需求。

3

生活中,採用直流變頻作為動力的家用電器增多了,交流電也需要經過換流器轉換成直流電源供電。

交直流輸電方式各有所長

20世紀中期以來,隨著電力電子技術的發展,直流電與交流電的轉換變成了簡單的事情,直流輸電系統又重新受到重視並獲得新的發展。

交、直流輸電方式各有所長,在電網規劃和建設中可發揮各自的優勢,相得益彰。

直流電網和交流電網的關係,就如同輸水管和蓄水池,「蓄水池越大越強,可承受的輸水能力也越強」。

如果把直流電比做企業,那麼交流電就是銀行所代表的金融體系,儲存在電網中的無功就是銀行裡的儲備資金,以備不時之需。

在直流系統扎堆的區域內,一旦電網發生擾動就可能出現連鎖反應,就好比區域內的一批企業均出現了資金緊缺問題,企業通通湧向銀行借貸以恢復生產,結果可能導致金融系統和經濟形勢的整體惡化。

所以,建設直流輸電網需要交流電網的支撐。

生活中,直流電需求在增多

所有電能終究都要離開幾百甚至上千千伏的線路,來到離人們更近的地方。一百年多年來,靈活、簡單的交流配電技術佔據主導地位,直流技術則更多地應用在了輸電領域。

但近年來,更專注用戶的直流配電,似乎又要回到人們身邊了。隨著科技的進步,越來越多的用電設備正採用直流供電,越來越多的分布式能源、電動汽車正接入到我們的家庭中,甚至連空調、冰箱、電腦也越來越多地採用了先進的直流變頻作為動力。

目前,直流電和交流電各有用武之地。

「電力之戰」並非成王敗寇,

而是共同推動著人類社會的技術進步。

愛迪生和特斯拉都是難得一遇的天才,

他們都想用自己的方式點亮世界。

作為這場電力巔峰之戰的絕對核心,

他們的一生都足夠傳奇!

是他們,為人類點亮了城市。

正如某網友所感言:

這場激烈而偉大的電力之戰中,

最大的贏家是人類!

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