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既然交流電不能儲存,那麼發電廠發出多餘的電能,到哪裡去了?

科學 星辰大海路上的種花家

100多年前的愛迪生和特斯拉之間的交直流之戰,對於特斯拉的粉絲來說,那肯定是如雷貫耳,當然結果也很清楚,現代工業與民用都是交流電,直流只有在小範圍內使用,而且它也不是專門發出來的,只是將交流電轉換為直流電!

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交流電的好處到底在哪裡?

1893年的芝加哥“哥倫比亞世界博覽會”選用了西屋電氣的交流電(創始人喬治·威斯汀豪斯購買了特斯拉的交流電專利),整個場館照明,主供電電纜和直流電纜公佈的直徑相比小了許多,優點是顯而易見的,至少在線纜一項上節省就讓投資者看到了巨大的優勢!

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交流電比直流電優勢強太多了,比如交流電可以簡單的使用變壓器即可提高與降低電壓,在電力輸電線路中和終端供電可以使用不同電壓,輸電提高電壓,降低線損,也降低線纜直徑,終端降低電壓,提高安全性方便施工等。

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而直流電變壓很麻煩,需要直流電機發電提升電壓,比交流電不知道要高多少倍,如果省去這個發電提高電壓的環節,那麼電纜的粗細將變得難以控制,簡單的說直流電無論怎麼折騰,都無法和交流電比拼成本,最終在利潤的驅使下,投資者用腳投票,將愛迪生的直流電掃進了垃圾桶!

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當然在應用上也同樣具有優勢,比如亮燈,當時都是白熾燈,只有有效電壓一樣,那麼亮度就不會改變,用戶不會反彈,而交流電機還少了換向器,壽命大大提高,交流發電機也不再需要換向器,維護成本大幅節省,甚至只要加註黃油保持潤滑和冷卻即可。

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而直流則僅僅應用在範圍,比如高精度直流電機等,電子設備以及直流蓄能場合等

交流電那麼多好處,那麼它究竟是怎麼儲存的?

我們先給出答案,從化學儲能角度來說,交流電是無法被儲存的!也許各位不太清楚,發電機要遠遠晚於電池的發明,最早科學家就已經使用原電池做實驗,到後來發明了各種奇奇怪怪的儲電設備,比如雷頓瓶(電容),另外可充電的鉛酸蓄電池也在1859年由法國人普蘭特(Plante)發明,所以各位想不到的是電動車甚至很久以前就出現了!

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這是鉛酸蓄電池能量比實在不太高,完全無法幾乎同期發明的內燃機相比!所以一直到現代,電動車才從垃圾堆裡被再次翻出來!化學蓄電池需要一個穩定正負極的充電環境,否則蓄電池要崩潰的,所以交流電無法被化學電池儲存!

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不過交流電要變換成直流電也是很簡單的事情,一套整流設備即可,但倒過去就麻煩了,將直流變成交流需要逆變,機房中使用的UPS就是一臺平時將交流轉變為直流儲存,斷電時就將直流電轉換為交流電!原理是用功率管分別導通,經過電感整流稱正弦波,然後直接使用或者經過隔離變壓器輸出。

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交流電只能用物理方式儲存

交流電也能儲存,只是比較麻煩一點,比如抽水蓄能電站,用電低谷時期抽水到山頂水庫,然後在峰電期放水發電,從而達到蓄電的目的,其實這叫做蓄能,不叫蓄電,不過總算是實現了儲存浪費的能量!

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既然交流電無法儲存,那麼發電廠多餘的電去哪裡了?

其實準確的說,並沒有所謂多餘的電,所有的電流都在迴路中,沒有一絲多,也沒有一絲少,發電站發多少電客戶端用多少電,因為這一個閉合迴路,即使有變壓器,它同樣在閉和迴路內!因為電子需要從負極流出,正極流入才算是做功了!

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所以發電站最喜歡平直的用電曲線,對於高高低低的用電負荷很是頭疼,而且那些瞎操心什麼環保的人士還搞什麼地球一小時,這種突然升降的符合真的很要命,無論是用還是不用,對電網都是衝擊!

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打個比方說,你正在快樂的喝牛奶,突然有人堵住了你的吸管,然後過會又有人在你的牛奶利樂包裝上猛拍一下,估計牛奶都能飆到你鼻孔裡,要是誰和我開這樣的玩笑,老子一巴掌扇過去!

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而這種所謂的環保一小時、地球一小時還被提倡,這供電局心頭真是一萬頭曹尼瑪奔騰而過,還得昧著良心表示,你瞎折騰吧!

延伸閱讀:直流輸電技術

其實隨著技術成熟,直流輸電技術也沒那麼不堪,至少它好處還是多多的,比如直流對絕緣要求相對也會降低(一般的油浸電纜,直流工作電壓是交流的三倍)。

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而且導線線損小,沒有感康和容抗,也沒有趨膚效應,更沒有空間電荷效應!所以在未來直流還是有非常廣泛前景的!

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