陕西伏安电气科技有限公司:电力之战,谁笑到最后?

这场始于19世纪80年代的“电力大战”主角是爱迪生与特斯拉、威斯汀豪斯,其结果至今影响着世界。

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“交直流”的博弈

《电力之战》讲述了天才发明家爱迪生及其助手英萨尔,与天才工程师特斯拉及其投资者威斯汀豪斯之间进行的商业大战。

爱迪生首先发明了“直流电”,并将其推广至商业领域。为争夺电力供应市场,商业大亨威斯汀豪斯则投下重金研究“交流电”,协同“后起之秀”特斯拉将高压交流电引入输电系统,与爱迪生展开了残酷商业竞争和巅峰对决。

红方

影片中的红方男一号,“发明大王”爱迪生,在1882年从改良的电灯泡出发,设计建成了第一个实用的照明直流电网,获得世界瞩目的同时却不知仍存难题。那个时候,低电压直流线路上的能量损耗很大,只有市中心的发电站周围1英里才能享用到电力,昂贵的价格使其注定无法得到普及。

(ps:直流是什么?直流电,电流方向不会随时间变化,好比打开的水龙头,“直”着正极流到负极,生活中常见的干电池、锂电池,采用的就是直流电。)

大战的蓝方核心人物,28岁的天才尼古拉·特斯拉1884年来到爱迪生身边,却经历了一段相爱相杀的故事。于是“不懂美式幽默”(影片中爱迪生如此调侃)的特斯拉开始与“商业大亨”威斯汀豪斯合作建设交流电网。

(再多嘴解释一句:交流电,电流方向、大小都会随着时间变化,好比波浪起起伏伏,“交”替变化。生活中插座里的220伏电,就是1秒改变方向100次,“正弦波”状的交流电。)

他们建设的交流系统能更高效地利用蒸汽机、水轮机的能量,还可以把电力传输到更远的地方。特斯拉发明的异步电动机更使交流电在远方的工厂里人气大涨。

直流电和交流电的版图之争进入白热化。直至芝加哥世界博览会上交流照明方案取胜,尼亚加拉瀑布交流电站建成,在隆隆的水声和白茫茫的巨大水汽中,特斯拉代言的交流电成为阶段赢家,即将迎来崭新的光明未来。

斗转星移间,交流电网遍布世界各地,中国交流电网也逐步形成。

交流电网以其优异的生产和调压性能不断发展着。不过在长期的运行维护中,电力人也发现了交流电系统的一些棘手问题。随着电网上的发电机和线路越连越多,整个系统的控制难度也越来越大。就好比很多匹马共同拉着一辆车,不仅要速度一样(电压一致),还要步伐一致(频率、相位一致),才能跑的稳;而一匹马跑偏了,往往会带着其他马一起乱了阵脚。马越多,一起控制起来也越难。

“直流”的再度崛起

面对这些棘手问题,我们的男一号,爱迪生曾经主导的“直流”又重新回到了大家视野里。

通过直流电系统连接的两个交流系统不要求完全同步,就好比一列火车,只要速度一样就可以连在一起,车是送货还是送客,车厢里有没有人跑步都没有关系。这样就大大提高了整个系统的稳定性,尤其适合不同大区电网间的互联场景。
而且直流输电线路只需要正、负两相的两根导线,相比于交流的A、B、C三相的三根导线,价格便宜,占用空间还少。直流输电就好比是直达高铁,跑的越远,效益越高,跟我们国家的“西电东送”战略那是一拍即合!

于是乎,1987年,中国第一个高压直流输电工程,浙江第一条自行研制、施工、调试、运行的100千伏宁波-舟山直流输电工程联网试送电成功,解决了大陆向海岛输电的问题,促进了中国高压直流输电技术的成长。此后,不少特高压直流输电工程也相继投运。远方的清洁电力坐着特高压直流输电线路的“直达高铁列车”,源源不断地向我们输送而来。

特高压直流输电工程换流站

金华换流站开展高端换流变特殊试验

在浙江,电网企业还进一步研究并实用了直流输电技术的PRO版本——柔性直流输电技术。这项新技术有着更强的适应能力,更高的灵活性和弹性,让直流电的快速列车从点对点的直达到四通八达,甚至辅助交流电网运行,还具有环保性好,占地面积小的优点,能“应聘”太阳能等清洁能源并网、孤岛供电、大型城市供电等工作场景。

2014年,舟山五端柔性直流工程投运。作为世界上首个五端柔性直流工程,舟山工程填补了多项国内乃至世界的技术空白,为舟山海岛的快速发展提供了坚强电能的保障。

舟山多端柔性直流输电示范工程

舟山多端柔性直流输电示范工程阀厅

从高大上的“高压直流输电”回到日常生活中,虽然交流插座无处不在,但仔细观察就可以发现,现在的很多IT产品和家电是使用直流电的。手机、笔记本电脑有个适配器,就是为了把交流电转换成直流电。冰箱、洗衣机、空调为了有更好的性能,纷纷把变频直流电机当作卖点。连如今“特斯拉”牌的电动汽车,用的也是电池供应的直流电。

同时,太阳能、风能等清洁能源也渐渐走进我们的生活,这些可再生能源在并网前,有的天生就是直流电比如光伏发电,其他的发电形式也普遍有先转换成直流电的过程,再转换回交流电才能让电网更高效地利用。城市的大充电宝“储能电站”电池里,流动的还是直流电!

看到这里,可能有人会问,既然如此,如果省去交流转换的环节,直接从直流电源传输到直流负荷岂不是更高效?

对!直流配电网技术便这样应运而生。但这早已不再是影片中“爱迪生”年代的直流电网。

现在的直流配电网依靠依靠新技术、新方法,不仅能解决叫爱迪生头疼的电压难变换、故障难处理的问题,还能实现电网的灵活控制,完美应对直流源-网-荷-储之间的能量交互。

大江东直流配网系统现场试验

“交直流”的未来想象

说到这儿是不是觉得,新技术加持下的直流输电、配电、用电系统已经大有可为,甚至有赶超交流电系统的趋势呢?不过,谁能笑到最后还是不一定。

比如浙江,目前已建成以“两交两直”特高压电网为核心的骨干网架,在十四五规划期间还将有第三、四回特高压直流入浙。

直流异军突起,交流百年发展,技术、经济和需求才是检验它们的硬道理。目前“交流”和“直流”在世界最大的中国电网中各取所长,各司其职的模式已受到了各界的认同,就像巨轮只有依靠深水港才能平稳进出,道路只有连接起高速公路和乡间小道才能真正地“想去哪,就去哪!”也正如影片结尾爱迪生感慨着“围墙论”时,威斯汀豪斯说:“根本不盖围墙,院子就会变成两倍大!”

19世纪至今,电力系统已经经历了诞生之初的直流,种种原因下的交流胜出,直流技术的重新崛起……而当下的交直流之战也已不是纯粹的商战,更是为了能源互联网形态下的多元融合高弹性电网建设,进一步降低用电成本,提升效能,促使电网向更高的承载力,更好的互动性、自愈性发展的技术尝试与碰撞。让“交直流”一起为电网贡献更多安全高效的可能。

在知识爆炸的21世纪里,未来电力发展走向何方?留给我们的想象空间是无限的。而当它真正降临之时,相信我们也能像面对着新型白炽灯时的爱迪生那样,沉醉其中,并知道世界将会从此不同!

■慶應義塾大学 文学部 人文社会学科 一般入試

■法政大学 国際文化学部 国際文化学科 一般入試 A方式

■明治学院大学 文学部 フランス文学科 一般入試 A日程 経済学部 経済学科 一般入試 A日程 経済学部 国際経営学科 一般入試 A日程

■早稲田大学 法学部 一般入試 商学部 一般入試 文化構想学部 文化構想学科 一般入試 文学部 文学科 一般入試 文化構想学部 文化構想学科 センター利用入試 センター+一般方式 文学部 文学科 センター利用入試 センター+一般方式

※早稲田大学は英語以外の外国語を選択する場合にセンター試験外国語 の得点を利用する特殊な形態です。

➋センター試験で中国語を選択可能であった大学・学部

■青山学院大学 文学部 センター試験利用入試

法学部 センター試験利用入試

■亜細亜大学 経営学部 センター試験利用入試

法学部 センター試験利用入試

■神奈川大学 経済学部 一般入試 C方式 外国語学部 一般入試 C方式 人間科学部 一般入試 C方式 法学部 センター試験利用入試

経済学部 センター試験利用入試

経営学部 センター試験利用入試

人間科学部 センター試験利用入試

■関東学院大学 社会学部 センター試験利用入試

国際文化学部 センター試験利用入試

法学部 センター試験利用入試

■共立女子大学 国際学部 センター利用入試

■國學院大学 文学部 一般入試 V方式 神道文化学部 一般入試 V方式 法学部 一般入試 V方式 経済学部 一般入試 V方式 人間開発学部 一般入試 V方式

■国士舘大学 21世紀アジア学部 C方式入試

■駒澤大学 仏教学部 センター試験利用入試

文学部 センター試験利用入試

経済学部 センター試験利用入試

法学部 センター試験利用入試

■芝浦工業大学 工学部 一般入試 センター利用方式 システム理工学部 一般入試 センター利用方式 デザイン工学部 一般入試 センター利用方式

■成蹊大学 法学部 センター試験利用入試 C方式 文学部 センター試験利用入試 C方式 法学部 センタープラス 国公立併願アシスト入試 P方式 文学部 センタープラス 国公立併願アシスト入試 P方式

■成城大学 文芸学部 一般入試 B方式 社会イノベーション学部 一般入試 B方式

■専修大学 経済学部 センター試験利用入試 法学部 センター試験利用入試

経営学部 センター試験利用入試

商学部 センター試験利用入試

文学部 センター試験利用入試 ネットワーク情報学部 センター試験利用入試

人間科学部 センター試験利用入試

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■大正大学 文学部 センター試験利用入試

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心理社会学部 センター試験利用入試

仏教学部 センター試験利用入試

地域創生学部 センター試験利用入試

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■拓殖大学 商学部 センター試験利用入試

政経学部 センター試験利用入試

外国語学部 センター試験利用入試 国際学部 センター試験利用入試

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■津田塾大学 学芸学部 一般入試 B方式

■帝京短期大学 センター試験利用入試

■東海大学 国際文化学部 センター試験利用入試

文学部 センター試験利用入試 観光学部 センター試験利用入試 政治経済学部 センター試験利用入試

法学部 センター試験利用入試

健康科学部 センター試験利用入試

■東京女子大学 現代教養学部 3月期入試

■東京理科大学 理学部 第一部 一般入試 A方式 理学部 第二部 一般入試 A方式 工学部 一般入試 A方式 薬学部 一般入試 A方式 理工学部 一般入試 A方式 基礎工学部 一般入試 A方式 経営学部 一般入試 A方式 理学部 第一部 一般入試 C方式 工学部 一般入試 C方式 薬学部 一般入試 C方式 理工学部 一般入試 C方式 基礎工学部 一般入試 C方式 経営学部 一般入試 C方式

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法学部 一般入試 センター利用

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