沃兴华 | 书法创作就是前识意图与形式理念的统一

书法归根到底是给人看的

书法是视觉艺术,归根到底是给人看的,说狂话有什么用?作品是硬道理。“百年之想”是虚幻的。百年后人会不会想你,不取决于你想不想,而取决于你的作品能不能进入他们所处时代的文化所造成的特定视阈,这种时代文化你无法预知,更无法掌握,因此所谓的“百年之想”只是一厢情愿而已。但是它有积极作用,可以让我们对当下创作怀抱一种敬畏的心情、认真的态度和勤勉的作风,我想一个真正的艺术家应当要有一点“百年之想”。

书法的形式构成

我在《形势衍》一书中说:“书法就是线条对空间的分割”,这个观点包括两方面内容,一是分割的结果,讲空间造型与关系,要求‘致广大’,追求宏观效果,使作品具有撼人的气势;二是分割的手段,讲线条本身的质量,要求‘尽精微’,追求微观细节,使作品具有耐人琢磨的韵味。空间与线条并重,片面追求一个方面而否定另一个方面都是错误的,都会损害书法艺术的魅力。因此,我在创作时力求广大与精微兼顾。然而在写文章时,强调形式构成,线质方面谈的比较少。原因是我觉得关于线质古人讲得很多,“卑之无甚高论”,充其量只能作系统化的整理,如我在《书法技法新论》的笔法章和点画章中所做的那样。关于形式构成古人极少论述,而它恰恰是当代书法发展所面临的最迫切需要解决的问题,应当大谈特谈。

这种迫切性表现为两个方面,第一,古代书法是文本式的,注重阅读,因此强调点画和结体的表现。现代书法是图式的,注重观看,因此特别强调章法,强调形式构成。第二,书法艺术的发展是内因与外因合力作用的结果,外力的推动主要来自两个方面;书写工具和展示空间。受书写工具变化的推动,书法内部应变的次序为从点画到结体再到章法,点画因为与书写工具的关系最密切而变得最重要;受展示空间变化的推动,书法内部应变的次序为从章法到结体再到点画,章法因为与展示空间的关系最密切而变得最重要。

古代书法发展的外力影响主要来自书写工具,汉代蔡邕说:“唯笔软则奇怪生焉”,毛笔的改进促进了字体书风的变化发展,从秦汉到今天,两千多年来,毛笔的性能已被充分开发,各种表现都趋于极致,当代书法家要想精微很难超越神龙《兰亭》,要想浑厚很难超越邓石如,要想跌宕很难超越米芾,要想雅致很难超越董其昌……无论想要追求什么,都会有一座高峰矗立在前,这意味着借助书写工具来促进书法艺术发展的路已经走到头了。然而从展示空间来看,由于当代建筑式样和装潢风格的改变,今天书法的展示空间与以往任何一个时代都大不相同,书法作品如果不在幅式、章法、结体、点画乃至装裱上做一番改变,就很难进入现代的展示空间,与其协调,并且相映成辉。而作品要与展示空间相结合,最重要的就是章法,就是形式构成。

先讲形式。在艺术上,人们一般都将作品所表现的情感称为内容,而将表现情感的方法称为形式。具体说,书法艺术的表现形式,有点画结体和章法三个层次,再具体来说,就是点画的粗细方圆、轻重快慢;结体的正侧大小、收放开合;章法的疏密虚实、离合断续等等,它们都是以对比关系的方式出现的,点画结体和章法所包含的各种对比关系很多,远不止这些,如果加以归并的话,可以概括为形和势两大类型。形即空间的状态和位置,如粗细方圆、大小正侧、疏密虚实等等;势即时间的运动和速度,如轻重快慢、离合断续等等。因此汉代蔡邕在《九势》中说:“夫书肇自然,自然既出,阴阳生焉;阴阳既生,形势出焉”。他所说的自然,就是书法艺术所要表现的内容,包括我们所说的情感,他所说的阴阳就是各种各样的对比关系,所说的形势就是对比关系的高度概括,书法艺术是通过各种形和势的变化来表现情感内容的。

再说构成。书法作品中的点画结体和章法都具有两重性,一方面是整体,另一方面又是局部。点画既是起笔行笔和收笔的组合,是整体,同时又是结体的局部。结体既是各种点画的组合,是个整体,同时又是章法的局部。章法既是作品中所有造型元素的组合,是个整体,同时又是展示空间的局部。

点画结体和章法的双重性格决定了双重的表现要求。当它们作为相对独立的整体时,各种组合元素的处理要完整、平衡和统一,要表现出一定的审美价值,当它们作为局部时,各种组合元素的处理要不完整、不平衡和不统一,以开放的姿态与其他局部相组合,在组合中1+1>2,产生新的审美价值。

整体和局部各有各的审美价值,书法创作应当两者兼顾,但是由于种种原因,“目不能二视而明”,人们常常会在兼顾的基础上有所偏重,比较来说,传统书法偏重于将每个层次都当作相对独立的整体,强调它们本身的审美价值,结果使得宋代以后的形式研究越来越往精细方向发展,以楷书的点画形式来说,晋唐时代只有八种,欧阳询称为《八诀》,到元代陈绎曾的《翰林要诀》变为三十六种;就楷书的结体来说,唐代欧阳询有《三十六法》,明代李淳发展为《大字结构八十四法》,到清代黄自元又进一步细化为九十二法。所有这些研究都就事论事,就点画论点画,就结体论结体,只见树木,不见森林,使得书法创作在技法表现上,一方面越来越细腻,另一方面却因为忽视了局部与局部之间的关系,琐碎呆板,没有整体感,缺乏生气,走到极端,便堕落到馆阁体的魔障里去了。当代书法家看到这种毛病,认识到它的危险性,因此主张要在关注局部之美的基础上,进一步强调局部与局部之间的组合关系之美,这种局部与局部的组合,用一个现代的词来表示,那就是构成。构成就是组合,组合就是构成。 

总而言之,形式构成的创作注重两个方面,一是形式,任何情感都必须通过点画结体和章法中的各种对比关系来表现,因此特别强调对比关系,认为作品中对比关系越多,作品的内涵就越丰富,作品中对比关系的反差越大,作品的视觉效果就越强烈。二是构成,在兼顾点画结体和章法的局部之美的基础上,特别强调点画与点画、结体与结体、章法与展示空间之间的组合关系之美。努力把点画放到结体中去表现,把结体放到章法中去表现,把章法放在展示环境中去表现,让它们在更高层次更大范围的组合中通过变形,表现出更大的审美价值。

用笔和线质的两点体会

其实在创作上我是非常注重用笔和线质的,只是在表述时因为上面两个原因而讲得少了,以后我要注意,不要讲得太偏。说改就改,现在马上就纠正一下,讲讲我对用笔和线质的两点体会:第一,线质要好无非两个方面,一是粗细方圆,造型丰富,二是轻重快慢,节奏鲜明。而无论粗细方圆还是轻重快慢都是一种对比的存在,对比双方都不能单独产生意义,只有被纳入到一个系统之内,通过有机组合,建立起对立统一关系,才能相得益彰,显示出各自的美感,而这种系统的组合形式就是笔法。

笔法的要义是将点画的书写分成起笔、行笔和收笔三个部分,让运笔走出一个过程,在这个过程中,通过提按顿挫,在造型上产生粗细方圆的变化,通过轻重快慢,在节奏上产生抑扬起伏的变化,最后通过造型与节奏的组合,使点画成为一个整体,具有相对独立的审美价值。点画有没有笔法意识,造型与节奏的表现是不是丰富而且细腻,这是写好点画的根本前提。第二,线质要好还必须避免偃卧,笔锋受压后打开,一进入行笔,就会偏向与运动方向相反的一边,使笔肚接触纸面。笔按得越重,笔肚接触纸面越多,笔锋的偏侧就越大,这种偏侧便是偃卧。它使书写的沉着之力因为笔锋的偏侧而转移为与纸面平行的力量,不能力透纸背,入木三分;而且,笔肚擦过纸面,墨色扁薄飘浮,没有注入感。因此为了在中段行笔时避免偃卧,董其昌说:“发笔处便要提得笔起,不使其自偃,乃是千古不传之语”。意思是尽量提起笔,让笔尖在纸上行走,以此保证中锋,这是帖学的中段行笔方法。包世臣《艺舟双楫》说:“盖笔向左迤后稍偃,是笔尖着纸即逆,而毫不得不平铺纸上矣。石工镌字,画右行者,其錞必向左,验而实之,则纸犹石也,笔犹钻也,指犹锤也。……锋既着纸,即宜转换,于画下行者,管转向上;画上行者,管转向下;画左行者,管转向右。”主张将笔管朝笔画运行的相反方向倾斜,抬起笔肚,让笔尖受压后强力反弹,紧紧咬住纸面逆行,保证写出苍茫浑厚的点画,这是碑学的中段行笔方法。

帖学和碑学的行笔方法不同,表现效果大相径庭,但是殊途同归,都避免了行笔过程中笔锋偃卧的毛病。帖学提笔运行的效果是清挺遒劲,适宜于写小字;碑学逆顶运行的效果是浑厚苍茫,适宜于写大字。理解和掌握这两种方法,创作时就可以根据实际情况随时应变,点画的粗与细、快与慢,力度和速度的变化,轻松与沉郁的表现,全在于这两种方法的灵活使用。

这两种用笔方法太重要了,现在有许多人写字只求痛快,不讲笔法,起笔、行笔和收笔没有变化,点画苍白空洞,尤其是不知道如何避免偃卧,运笔像拖地板一样,点画扁薄轻浮,这些运笔都被董其昌斥之为“信笔”。

我的创作方法

我就谈谈自己的创作方法,它到底是出于脑还是出于心,你去分析分析看。我认为:书法创作就是前识意图与形式理念的统一。

所谓前识意图,顾名思义就是在创作之前,对作品的一种意象性预构,它是不明确的,如老子说的:“恍兮惚兮,其中有象;惚兮恍兮,其中有精”,因此称为“前识”。而且作为一种意象,它具有强烈的表现冲动,因此称为意图。前识意图反映了作者的思想感情、审美趣味和生活状态等等,是作者生命的表现。

所谓形式理念,是书法艺术的表现形式在高度概括以后,抽绎出来的最高原则。书法的表现形式是点画结体的造型及其对比组合,具体来说,就是用笔的轻重快慢,点画的粗细方圆,结体的大小正侧,章法的疏密虚实,用墨的枯湿浓淡等,这些对比组合变化无穷,其最高原则就是四个字“以他平他”,不断地以不同的造型元素与前面的造型元素相联接,让它们相反相成,相映成辉,组成和谐的整体关系并生生不息地展开下去,这是作品生命的表现。

前识意图是作者情绪在受到某种刺激之后引起的反应,不同刺激,不同反应,造成不同的前识意图。形式理念是“以他平他”,前面的点画写得粗了、细了,后面的点画就要写得细些、粗些......前面字写正了,后面字就写得斜些;右边字写大了,左边字就写得小些;前面一行右倾了,后面一行就往左斜一些。至于怎么粗怎么细,怎么正怎么斜,怎么大怎么小,会激发出作者在平时训练中所储备的各种技法规范,王羲之的,颜真卿的,苏黄米蔡的等等,全部变成各种具体情况下的具体运用。

二是轮换做主的原则。在创作过程中,落笔的时候,线条是粗是细?是长是短?结体是方是圆?上下字是连续的还是间断的……所有表现都以前识意图为主,由前识意图定下作品的风格基调。开了头以后,形式理念逐渐显现,影响越来越大,到一件作品快要完成的时候,怎么写已经完全被形式理念所规定了,前面疏了,后面必须要密一点;前面轻了,后面必须重一点……你别无选择,只能够跟着形式理念走。尤其是落款,写在什么地方,是穷款还是长款,你不要再顾及什么前识意图,必须老老实实地根据形式理念去“以他平他”,求得通篇关系的完整与和谐。这种轮换原则古人也讲过,但不明确。王铎说,一个字中,前面的笔画好写,最后一笔难写。为什么?就是因为前面几笔根据前识意图,你可以想怎么写就怎么写,最后一笔要调整关系,必须符合“以他平他”的形式理念,落在什么地方,粗一点还是细一点,干一些还是湿一些,实际上都是被规定的,你要发现这种规定,并且把它表现出来,所以难写。书法创作的过程,前面以前识意图为主,后面以形式理念为主,这个道理与写文章一样。刘熙载在《艺概·文概》中说:“未破题前,文章由我,既破题后,我由文章”。八股文讲起承转合,“起”就是破题,破题的时候,文章怎么写,以我为主,好比书法中的以前识意图为主。“起”了之后,破题了,观点亮出来了,后面怎么承,怎么转,怎么合,就由不得你了,你必须跟着文章本身的逻辑走,好比书法中跟着形式理念走。只有这样,书法创作才能将作者的生命与作品的生命融为一体,既表现作者的思想感情,又符合传统文化的精神。

按照能量守恒定律,我国电网每天发的“多余”的电,都去哪儿了?

电话簿☎
第二次工业革命后,人类进入了电气时代。作为一种看不见摸不着的神奇能源,电能的诞生与利用促进了人类社会划时代的改变。

时至今日,我们已经无法再想象没有电的生活,平时偶尔的、短暂的局部停电已经令人相当崩溃,若是真的离开了电能,那社会将无法维持正常的运转。

中国是一个电能消耗大国,根据国家能源局发布的数据,2018年全社会用电总量达到了68449亿千瓦时,同比增长8.5%。

如此庞大的用电量,使得国家不得不重视电源生产力的发展,一批又一批发电站、发电厂被修建完善,有关电力和电气的工程项目也在有条不紊地进行之中。

我们日常生活用到的电,都是由国家电力部门向电力用户提供的。不知道大家有没有留意过家庭门口的电表,绝大多数都是峰谷电表。这种电表的其计价方式分为两种,谷电和峰电,两种电价格不一样,谷电的价格便宜了不少,仅仅是峰电的1/2。

这是因为谷电处于居民用电的低峰期,大多是夜间。这也就是说,这一时间段的电是“多余”的,如果不用就会浪费了,所以电力部门制定了相对低廉的价格,鼓励大家使用谷电。那么这些“多余”的电都去哪儿了?会被电网储存起来以备不时之需吗?

电能的产生

人们之所以会想着电力储备,是因为水坝设施可以把多余的水累积起来,等到干旱期再开闸放水使用。那么用不完的电也能够在整个电网中储存堆积起来,等到用电高峰期再释放使用,事实果真如此吗?

弄清楚了电能产生的原理,就会明白这其实是不可能的。电流只会在电源中电子移动时才会产生,发电机的原理便是导线在磁场中切割磁力线产生感应电动势,但此时是没有感应电流的,因为导线的两端并非闭合回路,尽管它已经在做切割磁力线运动,电能也不会被发出来。

发电机工作原理图

只有当导线的两端连接上电器后,感应电动势才可以通过闭合回路产生电流,与此同时发电机也开始做功,并且是用多少做多少。

也就是说,产生电能的必备条件是电子处于运动状态,加上电器进行做功。一旦这些电器停止工作,电子也就不再运动,进而不会再有电流产生。

现阶段,人们主要依靠把用于发电的动力装置将风能、太阳能、潮汐能、水能、核能等转化为电能,这一过程就是我们常说的发电。

与此相对的几种主流发电方式便是风力发电、太阳能发电、潮汐能发电、水能发电和核能发电,除此之外也还有一些其它的少见的发电方式。

风能发电

既然平时都是人们用多少发电机才发多少电,那要是发电机突然发生了故障该怎么办呢?没有多余电能如何对发电机进行检修呢?

这点无须担心,因为通常发电站都会配置备用发电机组,专门处理发电机检修或电网过载的突发状况,备用发电机组启动后就可以直接加入供电行列。

我们在日常生活中偶尔会遇到的停电事故,就是因为电缺口过大,周围没有任何能够及时补充的电网,导致发电机过载跳闸,从而造成局部区域的大停电。

发电机跳闸

那么,如何规避这种供求不平衡的状况呢?这就是电网在其中发挥调配作用。

电网的运作与调配

生产电能只是最初的环节,电还需要经过电力系统的运输、变压,以及电网的配电后才可以被送到每家每户,让居民享受用电的便利。电网可以实现电力系统的自我调节,让发电量和用电需求保持最大限度的平衡。

发电机组发出的电量本身是无法被控制的,发电机转速需要保持一定的水平才能发出相同的电压。

一个发电机组的发电容量每小时可以达到多少万千瓦,并非机组一运行就能达到,而是其在理想状态下能够产生的最大发电容量。

电力的产生、输送与消耗

假设在用电低峰期,一个城市只有20%的电器在运转工作,那么总耗电量就也就大幅下降。

在发电原料供应量不变的基础下,随着城市电器投入使用的增加,发电机组的转速便会随之下降,输出的电压也逐渐降低。

此时若是想要提升电压到额定水平,那么就得进一步加大发电原料的供应量,提高机器的转速。

等到城市全部的电器都开始工作,用电高峰期来临,发电机的原料消耗量将达到顶峰,发电机的发电量也上升至最大容量。但发电站通常都不会故意加大能源供应以提高电压,反而是根据电压高低来对能源用量进行调节。

电流与电压的关系

此外,发电厂所发的电量都是经过专门的电力调度中心实时计算后所得出的,以此最大程度上避免电力过剩的状况发生。

电力在运输过程中会有所损耗,通过发电机把电力运输到电网后,电网会通过不同电压线路送出电量,根据计算结果,始终将发电量与用户消耗量维持在一个动态的平衡之中。

中国境内的电网分为国家电网和地方电网,无论是发电、输配电、用电都是以交流电的形式进行的。在西电东输工程中,采用了一种特高压直流输电技术,但电流最终都是被逆变转换为交流才接入了电网,最终被各大住户所使用。

交流电

我国交流电有一个统一的标准——50HZ,这一频率也决定了电动机的运转频率。在低峰用电期,发电量比用户的用电量大,那么电动机的转动频率便会有所提升。

换句话说,在大部分地区用电量较低时,多余的电能会加大电动机的转速,让它保持一个高压状态持续运行与工作。

由此我们可以得知,发电机形成的多余电能并非凭空消失,而是把很大一部分转变成了促进发动机转动的机械能。

电能转换为机械能

能量守恒:多出来的电去了哪儿

这就涉及到了一个基础知识点,即能量守恒定律。能量守恒定律适用于一切领域,是自然界中最普遍、最基础的定律之一。

能量不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一个物体转移到另一个物体,并且相互之间的形式可以进行转化。

能量守恒定律当然也适用于发电,机械设备将风能、水能、光能等种种能量转化为电能,然后把电能运用在各种电器上。同样地,电能或者多出来的、没有用完的电,最后都会转换成另一种能量。

能量守恒定律

每一座发电厂都会和电网相连接的,电力被发电机运输到电网上,电网便通过各种电压的线路把电能运送到全国各地。因为多余的电力无法被大量储备,所以在电网的调配下,发电量与耗电量达到了一个平衡。

只要有新修建的发电机,都会被连接在电网上。有的地区受各种因素的影响,无法消化那么多的电能,这些剩余的电能便通过电网的线路运输到其它一些供电不足的区域去了。

如果一个发电厂产生的电力过多,导致整个电网都无法进行调配和消耗,那么电网的调度指挥中心就强行要求发电厂减少发电总量,从而保持电力与负荷的平衡。

电网的工作原理

虽然电网无法大量储备电力,但所谓的储电站其实是存在的。当用电低峰期来临时,电网就会把剩余的电力运送到一种特制的水泵中,并将水提升到高处的水库中储存起来;

当电能供不应求时,高处的水库便会被放水,这些电能回到水泵,这时候水泵会作为水轮发电机运行,产生电力并将其送到电网,弥补电能的负荷。

通常情况下,大型发电厂发出的电力都是超量的,充足的电力并不只是为了提供给当地居民使用,还会采用超高压线路运输到电网,提供超远距离供电。

例如,三峡电站发出的电便常常这般被运输到上海等大城市,因为当地的电力常常负荷,为了降低电压,防止发电机过载,这些远距离送来的电力变更很好的解决需求。

电能储存

总而言之,电网的运行是基于供应和需求之间的微妙平衡。虽然电网无法把视线发好的电储存起来再卖,但它的存在可以帮助平衡电力供需波动。另外,基于能量守恒,人们也渐渐能够实现一些低成本的电能储存方式,这种储存不仅可以让电能更加经济实惠,还具有一定的可靠性与环保性。

比如上文提到的抽水式储存。电力被输送到抽水的水库里,当水从水库中被释放出来时,它通过一个涡轮机产生电力。

此外,通过压缩空气能够有效储存电力,通常是在地下洞穴。当电力需求增加时,被释放的加压空气通过膨胀涡轮发电机能够形成电能。

压缩空气储能

电能还可以通过一种加速飞轮被保存为旋转动能。电力需要被释放时,飞轮旋转产生的动力能够启动发电机。一些飞轮使用磁性轴承,在真空中运行以减少阻力,可以达到每分钟60,000转的超高旋转速度。

热能储存也是一种不错的选择,电可以用来产生热能,并且二者相互转化。最后就是我们最常见的电池,普通的电池所储存的电量很少,但是通过充电补充电能。

现在新型的大容量电池可以储存较多的电力,等到要需要时再拿来使用。锂离子、铅酸、锂铁等都是运用比较广泛的电池技术。

目前科学家还在开发更多安全高效的新的电力储备技术,如流动电池、超级电容器和超导磁能存储等,这些设想在现今还无法实现,但未来会发生什么,一切都还没有定论,我们可以充分相信科技能够把一切“不可能”变为“可能”。

结语

电力存储将是未来技术攻坚的关键方向,因为它能够帮助人类把更多可再生能源整合到电网中,同时让发电设施处于最佳水平运行,减少使用效率较低的发电机组。此外,电力存储提供的额外容量可以延迟或避免建造额外的发电厂或输配电基础设施。

不过,电池的锂、铅等原材料如果处理、回收不当,很可能会对环境造成危害。而且,在存储过程中很可能会浪费一些电力,这种损失是如何循环利用都无法避免的。

所以我们在日常生活中,不可以毫无节制的用电费电。毕竟电量再多,也需要人们节能减排,减少不必要的消耗与浪费。喜欢电话簿就关注我吧!欢迎点赞、收藏、评论和转发呀! https://t.cn/R2WxlNJ

按照能量守恒定律,我国电网每天发的“多余”的电,都去哪儿了?

电话簿☎
第二次工业革命后,人类进入了电气时代。作为一种看不见摸不着的神奇能源,电能的诞生与利用促进了人类社会划时代的改变。

时至今日,我们已经无法再想象没有电的生活,平时偶尔的、短暂的局部停电已经令人相当崩溃,若是真的离开了电能,那社会将无法维持正常的运转。

中国是一个电能消耗大国,根据国家能源局发布的数据,2018年全社会用电总量达到了68449亿千瓦时,同比增长8.5%。

如此庞大的用电量,使得国家不得不重视电源生产力的发展,一批又一批发电站、发电厂被修建完善,有关电力和电气的工程项目也在有条不紊地进行之中。

我们日常生活用到的电,都是由国家电力部门向电力用户提供的。不知道大家有没有留意过家庭门口的电表,绝大多数都是峰谷电表。这种电表的其计价方式分为两种,谷电和峰电,两种电价格不一样,谷电的价格便宜了不少,仅仅是峰电的1/2。

这是因为谷电处于居民用电的低峰期,大多是夜间。这也就是说,这一时间段的电是“多余”的,如果不用就会浪费了,所以电力部门制定了相对低廉的价格,鼓励大家使用谷电。那么这些“多余”的电都去哪儿了?会被电网储存起来以备不时之需吗?

电能的产生

人们之所以会想着电力储备,是因为水坝设施可以把多余的水累积起来,等到干旱期再开闸放水使用。那么用不完的电也能够在整个电网中储存堆积起来,等到用电高峰期再释放使用,事实果真如此吗?

弄清楚了电能产生的原理,就会明白这其实是不可能的。电流只会在电源中电子移动时才会产生,发电机的原理便是导线在磁场中切割磁力线产生感应电动势,但此时是没有感应电流的,因为导线的两端并非闭合回路,尽管它已经在做切割磁力线运动,电能也不会被发出来。

发电机工作原理图

只有当导线的两端连接上电器后,感应电动势才可以通过闭合回路产生电流,与此同时发电机也开始做功,并且是用多少做多少。

也就是说,产生电能的必备条件是电子处于运动状态,加上电器进行做功。一旦这些电器停止工作,电子也就不再运动,进而不会再有电流产生。

现阶段,人们主要依靠把用于发电的动力装置将风能、太阳能、潮汐能、水能、核能等转化为电能,这一过程就是我们常说的发电。

与此相对的几种主流发电方式便是风力发电、太阳能发电、潮汐能发电、水能发电和核能发电,除此之外也还有一些其它的少见的发电方式。

风能发电

既然平时都是人们用多少发电机才发多少电,那要是发电机突然发生了故障该怎么办呢?没有多余电能如何对发电机进行检修呢?

这点无须担心,因为通常发电站都会配置备用发电机组,专门处理发电机检修或电网过载的突发状况,备用发电机组启动后就可以直接加入供电行列。

我们在日常生活中偶尔会遇到的停电事故,就是因为电缺口过大,周围没有任何能够及时补充的电网,导致发电机过载跳闸,从而造成局部区域的大停电。

发电机跳闸

那么,如何规避这种供求不平衡的状况呢?这就是电网在其中发挥调配作用。

电网的运作与调配

生产电能只是最初的环节,电还需要经过电力系统的运输、变压,以及电网的配电后才可以被送到每家每户,让居民享受用电的便利。电网可以实现电力系统的自我调节,让发电量和用电需求保持最大限度的平衡。

发电机组发出的电量本身是无法被控制的,发电机转速需要保持一定的水平才能发出相同的电压。

一个发电机组的发电容量每小时可以达到多少万千瓦,并非机组一运行就能达到,而是其在理想状态下能够产生的最大发电容量。

电力的产生、输送与消耗

假设在用电低峰期,一个城市只有20%的电器在运转工作,那么总耗电量就也就大幅下降。

在发电原料供应量不变的基础下,随着城市电器投入使用的增加,发电机组的转速便会随之下降,输出的电压也逐渐降低。

此时若是想要提升电压到额定水平,那么就得进一步加大发电原料的供应量,提高机器的转速。

等到城市全部的电器都开始工作,用电高峰期来临,发电机的原料消耗量将达到顶峰,发电机的发电量也上升至最大容量。但发电站通常都不会故意加大能源供应以提高电压,反而是根据电压高低来对能源用量进行调节。

电流与电压的关系

此外,发电厂所发的电量都是经过专门的电力调度中心实时计算后所得出的,以此最大程度上避免电力过剩的状况发生。

电力在运输过程中会有所损耗,通过发电机把电力运输到电网后,电网会通过不同电压线路送出电量,根据计算结果,始终将发电量与用户消耗量维持在一个动态的平衡之中。

中国境内的电网分为国家电网和地方电网,无论是发电、输配电、用电都是以交流电的形式进行的。在西电东输工程中,采用了一种特高压直流输电技术,但电流最终都是被逆变转换为交流才接入了电网,最终被各大住户所使用。

交流电

我国交流电有一个统一的标准——50HZ,这一频率也决定了电动机的运转频率。在低峰用电期,发电量比用户的用电量大,那么电动机的转动频率便会有所提升。

换句话说,在大部分地区用电量较低时,多余的电能会加大电动机的转速,让它保持一个高压状态持续运行与工作。

由此我们可以得知,发电机形成的多余电能并非凭空消失,而是把很大一部分转变成了促进发动机转动的机械能。

电能转换为机械能

能量守恒:多出来的电去了哪儿

这就涉及到了一个基础知识点,即能量守恒定律。能量守恒定律适用于一切领域,是自然界中最普遍、最基础的定律之一。

能量不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一个物体转移到另一个物体,并且相互之间的形式可以进行转化。

能量守恒定律当然也适用于发电,机械设备将风能、水能、光能等种种能量转化为电能,然后把电能运用在各种电器上。同样地,电能或者多出来的、没有用完的电,最后都会转换成另一种能量。

能量守恒定律

每一座发电厂都会和电网相连接的,电力被发电机运输到电网上,电网便通过各种电压的线路把电能运送到全国各地。因为多余的电力无法被大量储备,所以在电网的调配下,发电量与耗电量达到了一个平衡。

只要有新修建的发电机,都会被连接在电网上。有的地区受各种因素的影响,无法消化那么多的电能,这些剩余的电能便通过电网的线路运输到其它一些供电不足的区域去了。

如果一个发电厂产生的电力过多,导致整个电网都无法进行调配和消耗,那么电网的调度指挥中心就强行要求发电厂减少发电总量,从而保持电力与负荷的平衡。

电网的工作原理

虽然电网无法大量储备电力,但所谓的储电站其实是存在的。当用电低峰期来临时,电网就会把剩余的电力运送到一种特制的水泵中,并将水提升到高处的水库中储存起来;

当电能供不应求时,高处的水库便会被放水,这些电能回到水泵,这时候水泵会作为水轮发电机运行,产生电力并将其送到电网,弥补电能的负荷。

通常情况下,大型发电厂发出的电力都是超量的,充足的电力并不只是为了提供给当地居民使用,还会采用超高压线路运输到电网,提供超远距离供电。

例如,三峡电站发出的电便常常这般被运输到上海等大城市,因为当地的电力常常负荷,为了降低电压,防止发电机过载,这些远距离送来的电力变更很好的解决需求。

电能储存

总而言之,电网的运行是基于供应和需求之间的微妙平衡。虽然电网无法把视线发好的电储存起来再卖,但它的存在可以帮助平衡电力供需波动。另外,基于能量守恒,人们也渐渐能够实现一些低成本的电能储存方式,这种储存不仅可以让电能更加经济实惠,还具有一定的可靠性与环保性。

比如上文提到的抽水式储存。电力被输送到抽水的水库里,当水从水库中被释放出来时,它通过一个涡轮机产生电力。

此外,通过压缩空气能够有效储存电力,通常是在地下洞穴。当电力需求增加时,被释放的加压空气通过膨胀涡轮发电机能够形成电能。

压缩空气储能

电能还可以通过一种加速飞轮被保存为旋转动能。电力需要被释放时,飞轮旋转产生的动力能够启动发电机。一些飞轮使用磁性轴承,在真空中运行以减少阻力,可以达到每分钟60,000转的超高旋转速度。

热能储存也是一种不错的选择,电可以用来产生热能,并且二者相互转化。最后就是我们最常见的电池,普通的电池所储存的电量很少,但是通过充电补充电能。

现在新型的大容量电池可以储存较多的电力,等到要需要时再拿来使用。锂离子、铅酸、锂铁等都是运用比较广泛的电池技术。

目前科学家还在开发更多安全高效的新的电力储备技术,如流动电池、超级电容器和超导磁能存储等,这些设想在现今还无法实现,但未来会发生什么,一切都还没有定论,我们可以充分相信科技能够把一切“不可能”变为“可能”。

结语

电力存储将是未来技术攻坚的关键方向,因为它能够帮助人类把更多可再生能源整合到电网中,同时让发电设施处于最佳水平运行,减少使用效率较低的发电机组。此外,电力存储提供的额外容量可以延迟或避免建造额外的发电厂或输配电基础设施。

不过,电池的锂、铅等原材料如果处理、回收不当,很可能会对环境造成危害。而且,在存储过程中很可能会浪费一些电力,这种损失是如何循环利用都无法避免的。

所以我们在日常生活中,不可以毫无节制的用电费电。毕竟电量再多,也需要人们节能减排,减少不必要的消耗与浪费。喜欢电话簿就关注我吧!欢迎点赞、收藏、评论和转发呀! https://t.cn/R2WxlNJ


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