電的秘密：城市最重要的能源之一

豌豆皮

在現(xiàn)代城市里，人們已經(jīng)習(xí)慣了各種方便的家用電器。沒有了電燈、電腦、電視，生活的面貌將會(huì)大大改變。人們還用電器燒水、取暖、做飯、洗衣服和洗碗，但是要安全、方便地使用這些家用電器，需要有穩(wěn)定的供電，這并不是一件簡(jiǎn)單的事！

電力的產(chǎn)生

電力資源不是一種天然存在的資源，它是在發(fā)電廠里利用其他資源轉(zhuǎn)化而來，不管是火力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電還是水力發(fā)電都是如此。發(fā)電廠總是距離城市很遠(yuǎn)?；鹆Πl(fā)電需要燃燒大量的煤，會(huì)對(duì)周邊地區(qū)造成一定的空氣污染；水力發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電依賴于自然條件，也不可能在城市附近。在我國(guó)資源分布非常不均衡，大量用電的地區(qū)和大量發(fā)電的地區(qū)不但不重合，而且相隔遙遠(yuǎn)，常常需要超長(zhǎng)距離的輸送，才能把發(fā)電廠發(fā)出的電能送到需要用電的干家萬戶中。這個(gè)輸送、分配電的網(wǎng)絡(luò)，就是電力網(wǎng)絡(luò)。電力網(wǎng)絡(luò)的一端是發(fā)電廠，另一端是用電的各種工廠、商店、學(xué)校，當(dāng)然還有住宅等等用戶。

電能很特殊

電能有兩大特點(diǎn)。第一個(gè)特點(diǎn)是很難儲(chǔ)存。電廠發(fā)出了多少電，把它送到電力網(wǎng)絡(luò)上，如果沒有用戶去使用它，這些電是沒法保留到以后再用的。所以如果電廠的發(fā)電量過高，就會(huì)造成浪費(fèi)。但另一方面，為了保證大家隨時(shí)都能放心用電，發(fā)電量又需要有一定的冗余，這樣才能在大家都用電的高峰時(shí)期，不至于造成停電。我國(guó)習(xí)慣把居民的用電放在第—位，優(yōu)先保證大家的生活用電，為此做出了大量努力?；叵胍幌?，你上次經(jīng)歷大面積停電，是多久以前的事兒？

城市中人們的工作和生活節(jié)奏總是遵循著一定的步調(diào)，用電量在一天里也有高峰和低谷。但是電廠的發(fā)電量調(diào)整起來是非常困難的，不可能跟隨用電高峰變化，只能確保不低于用電高峰的電量，這樣就難免出現(xiàn)浪費(fèi)。所以現(xiàn)在許多城市里執(zhí)行階梯電價(jià)，鼓勵(lì)大家多在低谷時(shí)用電，少在高峰時(shí)用電，這樣就能盡量減少浪費(fèi)。假如你希望節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境，就盡量把使用電器的時(shí)間安排在電價(jià)最低的時(shí)候吧！

電壓的高壓輸送

電能的另一個(gè)特點(diǎn)，是傳輸時(shí)總會(huì)有所損耗。電需要通過電線來傳輸，不管是什么樣的電線，都會(huì)有電阻，會(huì)讓一部分電能在通過自己的時(shí)候轉(zhuǎn)換為熱能散失掉。電能的損失和電線的材質(zhì)、傳輸?shù)木嚯x、傳輸?shù)碾妷喝哂嘘P(guān)系。距離越長(zhǎng)、損失越大；電壓越高，損失越小。很顯然，越是長(zhǎng)距離的傳輸，就越需要更高的電壓才合算。

特高壓或超高壓的輸電網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成了電力網(wǎng)絡(luò)的骨架，它們?nèi)萘孔畲?、效率最高，把電能從遙遠(yuǎn)的發(fā)電廠輸送到各個(gè)需要用電的地區(qū)。但是，這樣的高壓電是無法直接使用的，它們甚至都無法來到離城市足夠近的地方。由于電流的影響，高壓電線周圍，會(huì)產(chǎn)生一定強(qiáng)度的靜電感應(yīng)磁場(chǎng)，電壓越高，磁場(chǎng)越強(qiáng)，離得太近對(duì)人體有害。

所以高壓輸電線路總是需要高高地架在空中，而且線路下方需要有一定寬度的保留區(qū)域。這就是“線路走廊”。一般來說，單條500干伏的超高壓線路，需要保留至少30米的凈空高度，線路走廊的寬度則需要至少45米。所以為了節(jié)省線路走廊的占地面積，往往把多條回路設(shè)計(jì)在一起，讓線路盡量緊湊。這樣的超高壓線路在進(jìn)入城市之前必須再通過變電站把電壓逐步降低，所以城市內(nèi)的高壓線電壓不會(huì)這么高，需要的線路走廊也不會(huì)這么寬。但在城市規(guī)劃中，高壓線路的下方也同樣必須預(yù)留出相應(yīng)的走廊區(qū)域，一般設(shè)計(jì)為綠地、道路或停車場(chǎng)等人流量小，且人們不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間逗留的用途。

怎么把高壓降下來

高壓電通過一級(jí)級(jí)的變電站、變電所，逐漸把電壓降低，這就從高壓的輸電網(wǎng)絡(luò)來到低壓的配電網(wǎng)絡(luò)。最終來到我們家里的時(shí)候，它需要從最初的1000干伏、500干伏變成家用電器常用的220伏。這也就說明了為什么小區(qū)附近往往有一個(gè)變電站或變電所，因?yàn)樽詈筮@段電壓比較低的路程需要盡量短，才能最大限度降低損耗。

小區(qū)附近的這種變電站或變電所對(duì)人們的健康并沒有威脅。一方面，它的電壓不高，造成的靜電感應(yīng)磁場(chǎng)很弱。另一方面，靜電感應(yīng)磁場(chǎng)幾乎沒有穿墻能力，對(duì)隔著墻壁的人們沒有影響。相反，如果把最后一級(jí)變電站修到離小區(qū)很遠(yuǎn)的郊外，那么輸送途中的電量損耗將會(huì)非?？捎^，實(shí)際上相當(dāng)于大量的能源浪費(fèi)和碳排放，造成的環(huán)境污染會(huì)影響到我們每一個(gè)人。

我們居住的小區(qū)，不管是大型小區(qū)還是中小型小區(qū)，供電網(wǎng)絡(luò)一般都采用環(huán)形線路，電源來自兩個(gè)不同的變電站，或者兩條不同的母線。這樣的好處是可以保證供電的穩(wěn)定和持續(xù)，如果一個(gè)電源出現(xiàn)問題，可以由另一個(gè)電源來繼續(xù)保障居民用電?，F(xiàn)在，人們的生活水平越來越高，家用電器的種類和數(shù)量都不斷增加，每家每戶的用電量也在逐漸增多。工程師們?cè)跒樾^(qū)設(shè)計(jì)配電網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候，需要預(yù)先計(jì)算好電網(wǎng)的負(fù)荷量，才能為環(huán)形線路選取合理的“開環(huán)點(diǎn)”。電流通過地下電纜來到小區(qū)里的配電室，再分配到小區(qū)里的每一戶人家。

電力輸送的風(fēng)險(xiǎn)

從發(fā)電廠到我們的家中，電流經(jīng)常需要跨越幾千公里的漫長(zhǎng)旅途。在這期間，有無數(shù)的環(huán)節(jié)可能阻斷它的去路。雷擊、冰凍、地質(zhì)災(zāi)害、鹽霧、酸雨，這些都可能破壞線路、損害絕緣器件，造成電力中斷。就算在沒有出現(xiàn)任何災(zāi)害的時(shí)候，我們?cè)诔鞘屑抑械姆€(wěn)定用電也建立在大量工人和工程師辛勤工作的基礎(chǔ)上。他們需要不斷在野外巡視和檢修高壓線路，在各種變電站和配電站值守，在城市中監(jiān)控電力電纜和各種線路，隨時(shí)準(zhǔn)備排除各種隱患和故障。電流是不會(huì)休息、不知疲倦的，在這些崗位上，24小時(shí)都有人在默默工作著。而我們要做的呢，就是注意安全用電，盡量節(jié)約用電和錯(cuò)峰用電，以及按時(shí)購(gòu)電就好了。