直流電VS交流電 | 看完《電力之戰》才明白電是多麼偉大的發明!

2021-02-13 北極星儲能網

文丨國網江蘇電力、國網浙江電力

「發明狂人」愛迪生,「曠世奇才」特斯拉,兩大天才陣營間,一場勢為「電」亮世界的巔峰對決,一觸即發!火爆院線的電影《電力之戰》帶大家回到了19世紀80年代,在那個以煤油燈火點亮世界的年代!

文末有彩蛋

一位充滿傳奇色彩的男人,相傳每天只睡2個小時,有700多項專利發明,聯合專利1000以上。雖然現在特斯拉已不在世,但江湖上還流傳他的傳說以及電動汽車特斯拉!

一位偉大的發明家、企業家。年僅32歲就發明(改良)了人類歷史第1盞有廣泛實用價值的白熾燈!在此之前,愛迪生已經憑藉自己的多項發明成立了公司,妥妥高富帥一枚。

19世紀末,愛迪生發明電燈(準確地說是改良),並發明了直流電,他認為直流電才是最合適的供電系統。

不過直流電的缺點是輸送過程中容易損耗,直流發電機產生的110V電壓,經過幾公裡的運輸,電能都損耗在線路上了,到用戶家中可能只有不到60V,所以必須建立大量的發電站。

而曾為愛迪生工作的特斯拉有自己想法,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。

直流電 VS 交流電

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。

兩位電流界的鼻祖,為了決出交流電機和直流電機究竟誰更勝一籌,進行了一場曠日持久的大戰,直至一方傾家蕩產……

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220V電源採用的就是交流電。

一百多年前的這場電流大戰

雖然交流電「笑到了最後」

但如今隨著時代發展、科技進步

交流電和直流電已不再是「死對頭」

它們可以相互轉換「化敵為友」

更好地為我們用戶服務

直流轉交流的過程稱為逆變,交流轉直流的過程稱為整流,電動車充電就是一種典型的整流方式。

在特定情況下,直流電比交流電更有優勢。當輸電距離超過800千米時,高壓直流輸電的成本比交流電更低(發電功率一定,高壓直流輸電的電流很小,損耗更小),例如海底電纜。但高壓直流輸電也有缺點,就是不能沿途供電,只能點對點傳輸。

從高大上的「高壓直流輸電」回到日常生活中,雖然交流插座無處不在,但仔細觀察就可以發現,現在的很多IT產品和家電是使用直流電的。手機、筆記本電腦有個適配器,就是為了把交流電轉換成直流電。冰箱、洗衣機、空調為了有更好的性能,紛紛把變頻直流電機當作賣點。連如今「特斯拉」牌的電動汽車,用的也是電池供應的直流電。

同時,太陽能、風能等清潔能源也漸漸走進我們的生活,這些可再生能源在併網前,有的天生就是直流電比如光伏發電,其他的發電形式也普遍有先轉換成直流電的過程,再轉換回交流電才能讓電網更高效地利用。城市的大充電寶「儲能電站」電池裡,流動的還是直流電!


新技術加持下的直流輸電、配電、用電系統已經大有可為,甚至有趕超交流電系統的趨勢呢?不過,誰能笑到最後還是不一定。目前「交流」和「直流」在世界最大的中國電網中各取所長,各司其職的模式已受到了各界的認同,就像巨輪只有依靠深水港才能平穩進出,道路只有連接起高速公路和鄉間小道才能真正地「想去哪,就去哪!」也正如影片結尾愛迪生感慨著「圍牆論」時,威斯汀豪斯說:「根本不蓋圍牆,院子就會變成兩倍大!」

19世紀至今,電力系統已經經歷了誕生之初的直流,種種原因下的交流勝出,直流技術的重新崛起……而當下的交直流之戰也已不是純粹的商戰,更是為了能源網際網路形態下的多元融合高彈性電網建設,進一步降低用電成本,提升效能,促使電網向更高的承載力,更好的互動性、自愈性發展的技術嘗試與碰撞。讓「交直流」一起為電網貢獻更多安全高效的可能。

在知識爆炸的21世紀裡,未來電力發展走向何方?留給我們的想像空間是無限的。而當它真正降臨之時,相信我們也能像面對著新型白熾燈時的愛迪生那樣,沉醉其中,並知道世界將會從此不同!

公眾號後臺回復 「電力之戰」 即可觀戰

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