【一生粉丝无数,却在93岁拍了一部最“心碎”的片子[心]】他出生在另一个时代。在跨越近一个世纪的人生之旅中,他历经传奇,目睹过自然世界中最壮丽的奇景和最扣人心弦的戏剧性时刻。
2019年,93岁的他拍了一部纪录片,时隔一年,又写了一本书,它们有同一个名字——《地球上的一段生命旅程》。
这段旅程,记录了这个时代的悲剧——地球上生物多样性的螺旋式下滑。因为遥远,绝大多数人并不能真切地感知到自然世界的衰退,唯有他积累了厚厚的“证据”,因为这一切就发生在他的一生当中。
“若是我明明看到了危险却一声不响,我会非常内疚。”有生之年,他剩下最重要的任务就是向世人发出一份自救倡议书。
这位现年95岁高龄的老人就是大卫·爱登堡,这颗星球上的生物最年长的挚友。
因为看见 所以悲伤
爱登堡的一生,都行走在荒野中,他几乎踏遍了全世界的每一个角落。除了出于从小的爱好,他还把这一切归功于自己的好运气。
26岁那年,他给英国广播公司(BBC)的广播节目投去简历,被拒绝了。不过,有人看到他那份落选的申请信,邀他到BBC电视台工作,他选择了尝试。
那是在上个世纪的50年代,他幸运地搭上了全球航空业起飞的顺风车,才可能去到那些隐世之地,从此享受来自大自然生命的馈赠,60年不曾间断。
很多人知晓爱登堡的名字,是因为他拍摄了许许多多享誉世界的自然纪录片。
《生命的进化》《活力星球》《生命之源》《植物的私生活》《蓝色星球》《冰冻星球》《地球脉动》……通过这些纪录片,很多人才真正认识了大自然。
在他非同寻常的职业生涯里,他始终保持着幽默,充满活力,从未有隐退之意。
可就在《地球上的一段生命旅程》的镜头面前,那张熟悉的脸因为衰老而“下沉”,他的眼睛不时时地离开镜头,不发一言,他陷入了一种深深的悲伤之中。
这部纪录片和同名著作与他此前所有的作品都不同,这是他经过深刻地审视,把那些“最美纪录片”背后,来自自然的哀吟,以及他所亲眼目睹的拍摄对象发生的命运变迁,说给人们听。
“现在回看我早年拍摄的影片时,我认识到,虽然当时我自觉身处荒野之中,徜徉于一个原始的自然世界,但那其实是我的幻觉。即使在那时,很多大型动物就已经非常稀少。”爱登堡在书中写道。
上世纪70年代后期,爱登堡都在环游世界,拍摄一部梦想已久的纪录片《生命的进化》。摄制组前往39个国家,拍摄了650个物种,走过了约250万公里。而他们明显地意识到,有些动物变得越来越难找了。
1978年,他去拍摄山地大猩猩,在非洲中部森林深处,这种动物只剩下300只。当时,小猩猩的市场需求量高,非法捕猎者为了捕捉一只小猩猩,会不惜杀死数十只成年大猩猩。
爱登堡第一次见识到生态灭迹的情景是在东南亚。1950年代,婆罗洲有3/4的土地是雨林,能看到很多红毛猩猩。但到了20世纪末,婆罗州雨林面积已经少了一半,另一半变成了单种栽培的油棕园地,那是个已死的生态系统。
他从60年前第一次见到红毛猩猩起,婆罗州的砍伐作业已将他们的数量缩减了2/3。
1990年代后期,爱登堡制作纪录片《蓝色星球》,海洋生态是它的主题。可自1950年代,大型商业渔船开始进入国际水域,捕捞世界各地的海产,到了20世纪末,渔船已捞走了大海中90%的大型鱼类。海洋生物多样性热点开始消失,浅水区的海洋生态也渐渐消失。
1998年,摄制组无意间发现了一件鲜为人知的事——珊瑚礁白化现象。“期初我们觉得漂亮,后来才猛然惊觉,此景是个悲剧,因为眼前所见其实是一副副白骨。”珊瑚白化的原因是个谜,后来科学家发现,在多数发生珊瑚白化事件的地点中,都是海洋迅速变暖的地方。
2011年,爱登堡制作《冰冻星球》,那一年的全球平均气温比他出生那年高出了0.8摄氏度,这一变化速度超过了地球过去1万年中任何时候的气温变化速度。
过去30年,北极夏季的海冰减少了30%,地球上的冰盖越来越少。
也是在那时候,爱登堡在沿俄罗斯的北冰洋海岸目睹了令他心碎的一幕:
海象的主要食物是生长在北冰洋海底几个特定地点的蛤蜊。在潜水觅食的间隙中,海象会爬到海冰上休息。
可是,现在供它们休息的海冰都融化了,结果它们只得游往远处的海滩。合适的休息地点寥寥可数。
于是,占太平洋海象总数2/3的数万头海象只能挤在同一片海滩上。密密麻麻的海象挤得喘不过气来,有些海象只得顺着岩坡爬到悬崖顶上。
离开海水的海象视力很弱,但悬崖下方大海的气味是清楚无误的,所以它们就试图抄近路进入大海。一头3吨重的海象从悬崖上翻滚下来摔死的景象令人难以忘怀……
从爱登堡1950年代拍摄纪录片至今,世界上野生动物数量平均减少了一半,这个世界已经失去了当初的野性。
“这就是我的证词,这是我这一生经历过的地球退化的过程,但故事还没有结束,要是我们再不停下来,下一个时代出现的环境毁坏,将比我这一生所经历的更加严重。”
如何感知人类以外的生命
虽然爱登堡在全世界有无数的粉丝,很多人甚至是看着他的纪录片长大的,但也许鲜有人能真正体会他的内心世界。
“爱登堡的独特,是来自他孤独和心碎的一面。”资深纪录片爱好者、青年作家邓安庆告诉《中国科学报》,“因为他比我们地球上绝大多数人都活得更久,经历得更多。”
“爱登堡开始认知的世界还没有这么大规模的生态破坏,他最初选择从事自然纪录片工作,是出于对自然界的好奇,想要去探索。然后通过镜头告诉人们,这个星球是多么的多元,多么的壮美。可随着时间的推移,他亲眼见证了曾经的伊甸园一点一点崩塌,他视为珍宝的东西一点一点破碎,那种心痛是我们无法感同身受的。”
在观看、阅读爱登堡的作品过程中,邓安庆意识到他的生命已经和自然融为了一体,“他对自然理解和思考的深刻性,远非我们这些后来者能够触达的,这是有很高门槛的。”
爱登堡在他自传的结语中写道:“我之所以用这样的方式度过自己的一生且不愿停下制作节目的脚步,最根本的原因只是,我不知道这世上还有比凝望自然世界并尝试去理解它,更为深刻的快乐。”
“与此同时,他发自内心地觉得,如果人类再不努力,地球真的要走向危险了。而他自己所剩的时间已经不多了,更想争分夺秒地去工作。”邓安庆说道。
难就难在,荒野对大众来说,太遥远了。爱登堡曾在《关于自然历史电影如何激励人们》中说过:“人们不愿意去拯救他们一无所知的东西。”
所以他一辈子的事业,就是用纪录片的方式进行科普教育。把科学家研究成果中的客观数字可视化,并最大程度地去激起人们情感的波澜。
可即便如此,也未必人人都能感受得到。邓安庆的体会是,要真正与人类以外的生命产生心灵上的连接,最终要靠人们走进自然界,拉近物理距离,产生直接的接触。
不必是遥远的荒野,城郊的一片田、一座山、一条河足矣,前提是要学着观察、了解那里的一草一木,那里的动物如何觅食,如何迁徙……当人们在现实世界产生了疑问,反过来再从更多的纪录片、书本中去寻找答案,这样不断循环往复,与自然的连接才会变得牢固,并且无论走到哪里,这个世界都是不枯燥的。
给全人类的自救倡议
2018年联合国气候变化研讨会、2019年国际货币基金组织春季会议、2019年达沃斯世界经济论坛……近年来,年过九旬的爱登堡带着他的纪录片出现在各种国际会议上,他发表演讲,参与电视访谈,为人类挽救自己的最后机会奔走呼告。
爱登堡说,他用一辈子探索生物世界,终于确定了一件事,“重点不是拯救地球,而是拯救我们自己。”
当他站在30年前切尔诺贝利核电站泄漏事故的废墟上时,他惊奇地看到森林取代了城市,野生动植物接管了那里的一切。
“这是一个有力的证明,无论人类有过多大的失误,大自然最终都能克服一切,生物世界会顽强地活下去,人类却不能。”
那么,人类究竟应当如何自救?希望并非渺茫。爱登堡在纪录片和书的最后提出了重新野化世界、保持万物可持续性的观点,并针对国家和个人给出了切实可行的建议和措施。
他引用了研究地球系统的顶级科学家约翰·罗克斯特伦和威尔·斯特芬的一项重要研究成果,他们探索出了地球生命支持系统的内部运作和固有弱点,发现了9条“星球界限”,包括了生物多样性损失、空气污染、臭氧层浩劫、气候变化、海洋酸化、化学污染、化肥使用、淡水取水量、土地流转。如果人类活动产生的影响不超过这些界限,生存就是可持续的。
如果人类欲壑难填,突破其中任何一条界限,就可能动摇生命支持系统,给大自然造成永久性的损害。
针对这些生态界限,爱登堡提出要转向清洁能源,科学地管理渔业、设立海洋保护区网,退耕还林,发展垂直农业,倡导更节制、更平衡的生活方式等等,而能真正实现这一切的前提是人类要超越自身对“增长”的执念。
不过,爱登堡勾勒的并非是一个“生态乌托邦”世界。因为他清楚地知晓,人类社会内部,依然是一个发展极不平衡的世界。
他特别提到,最近的一次研究估计,人类对生命世界的冲击几乎有一半是由最富有的16%的人造成的。最富有的人在地球上惯常的生活方式是完全不可持续的。
“我们必须不仅学会在地球有限资源的范围内生活,还要学会如何更均衡地分享这些资源。”
他解释,具体而言,在筹划通往可持续未来的路径时,必须要考虑人类福祉的最起码要求,包括体面住房、医疗服务、清洁饮水、安全食品、能源使用、良好教育、足够收入、政治声音和公平正义。
在他看来,这些社会条件和之前的9条生态界限一样重要,只有同时满足了,人类才能真正维持一个稳定安全的地球。只讲生态界限,是没有意义的。
这是一位悲天悯人的老人给予这个时代最深切的叮嘱,让人无法不动容。#读书# https://t.cn/A6M2udpA
2019年,93岁的他拍了一部纪录片,时隔一年,又写了一本书,它们有同一个名字——《地球上的一段生命旅程》。
这段旅程,记录了这个时代的悲剧——地球上生物多样性的螺旋式下滑。因为遥远,绝大多数人并不能真切地感知到自然世界的衰退,唯有他积累了厚厚的“证据”,因为这一切就发生在他的一生当中。
“若是我明明看到了危险却一声不响,我会非常内疚。”有生之年,他剩下最重要的任务就是向世人发出一份自救倡议书。
这位现年95岁高龄的老人就是大卫·爱登堡,这颗星球上的生物最年长的挚友。
因为看见 所以悲伤
爱登堡的一生,都行走在荒野中,他几乎踏遍了全世界的每一个角落。除了出于从小的爱好,他还把这一切归功于自己的好运气。
26岁那年,他给英国广播公司(BBC)的广播节目投去简历,被拒绝了。不过,有人看到他那份落选的申请信,邀他到BBC电视台工作,他选择了尝试。
那是在上个世纪的50年代,他幸运地搭上了全球航空业起飞的顺风车,才可能去到那些隐世之地,从此享受来自大自然生命的馈赠,60年不曾间断。
很多人知晓爱登堡的名字,是因为他拍摄了许许多多享誉世界的自然纪录片。
《生命的进化》《活力星球》《生命之源》《植物的私生活》《蓝色星球》《冰冻星球》《地球脉动》……通过这些纪录片,很多人才真正认识了大自然。
在他非同寻常的职业生涯里,他始终保持着幽默,充满活力,从未有隐退之意。
可就在《地球上的一段生命旅程》的镜头面前,那张熟悉的脸因为衰老而“下沉”,他的眼睛不时时地离开镜头,不发一言,他陷入了一种深深的悲伤之中。
这部纪录片和同名著作与他此前所有的作品都不同,这是他经过深刻地审视,把那些“最美纪录片”背后,来自自然的哀吟,以及他所亲眼目睹的拍摄对象发生的命运变迁,说给人们听。
“现在回看我早年拍摄的影片时,我认识到,虽然当时我自觉身处荒野之中,徜徉于一个原始的自然世界,但那其实是我的幻觉。即使在那时,很多大型动物就已经非常稀少。”爱登堡在书中写道。
上世纪70年代后期,爱登堡都在环游世界,拍摄一部梦想已久的纪录片《生命的进化》。摄制组前往39个国家,拍摄了650个物种,走过了约250万公里。而他们明显地意识到,有些动物变得越来越难找了。
1978年,他去拍摄山地大猩猩,在非洲中部森林深处,这种动物只剩下300只。当时,小猩猩的市场需求量高,非法捕猎者为了捕捉一只小猩猩,会不惜杀死数十只成年大猩猩。
爱登堡第一次见识到生态灭迹的情景是在东南亚。1950年代,婆罗洲有3/4的土地是雨林,能看到很多红毛猩猩。但到了20世纪末,婆罗州雨林面积已经少了一半,另一半变成了单种栽培的油棕园地,那是个已死的生态系统。
他从60年前第一次见到红毛猩猩起,婆罗州的砍伐作业已将他们的数量缩减了2/3。
1990年代后期,爱登堡制作纪录片《蓝色星球》,海洋生态是它的主题。可自1950年代,大型商业渔船开始进入国际水域,捕捞世界各地的海产,到了20世纪末,渔船已捞走了大海中90%的大型鱼类。海洋生物多样性热点开始消失,浅水区的海洋生态也渐渐消失。
1998年,摄制组无意间发现了一件鲜为人知的事——珊瑚礁白化现象。“期初我们觉得漂亮,后来才猛然惊觉,此景是个悲剧,因为眼前所见其实是一副副白骨。”珊瑚白化的原因是个谜,后来科学家发现,在多数发生珊瑚白化事件的地点中,都是海洋迅速变暖的地方。
2011年,爱登堡制作《冰冻星球》,那一年的全球平均气温比他出生那年高出了0.8摄氏度,这一变化速度超过了地球过去1万年中任何时候的气温变化速度。
过去30年,北极夏季的海冰减少了30%,地球上的冰盖越来越少。
也是在那时候,爱登堡在沿俄罗斯的北冰洋海岸目睹了令他心碎的一幕:
海象的主要食物是生长在北冰洋海底几个特定地点的蛤蜊。在潜水觅食的间隙中,海象会爬到海冰上休息。
可是,现在供它们休息的海冰都融化了,结果它们只得游往远处的海滩。合适的休息地点寥寥可数。
于是,占太平洋海象总数2/3的数万头海象只能挤在同一片海滩上。密密麻麻的海象挤得喘不过气来,有些海象只得顺着岩坡爬到悬崖顶上。
离开海水的海象视力很弱,但悬崖下方大海的气味是清楚无误的,所以它们就试图抄近路进入大海。一头3吨重的海象从悬崖上翻滚下来摔死的景象令人难以忘怀……
从爱登堡1950年代拍摄纪录片至今,世界上野生动物数量平均减少了一半,这个世界已经失去了当初的野性。
“这就是我的证词,这是我这一生经历过的地球退化的过程,但故事还没有结束,要是我们再不停下来,下一个时代出现的环境毁坏,将比我这一生所经历的更加严重。”
如何感知人类以外的生命
虽然爱登堡在全世界有无数的粉丝,很多人甚至是看着他的纪录片长大的,但也许鲜有人能真正体会他的内心世界。
“爱登堡的独特,是来自他孤独和心碎的一面。”资深纪录片爱好者、青年作家邓安庆告诉《中国科学报》,“因为他比我们地球上绝大多数人都活得更久,经历得更多。”
“爱登堡开始认知的世界还没有这么大规模的生态破坏,他最初选择从事自然纪录片工作,是出于对自然界的好奇,想要去探索。然后通过镜头告诉人们,这个星球是多么的多元,多么的壮美。可随着时间的推移,他亲眼见证了曾经的伊甸园一点一点崩塌,他视为珍宝的东西一点一点破碎,那种心痛是我们无法感同身受的。”
在观看、阅读爱登堡的作品过程中,邓安庆意识到他的生命已经和自然融为了一体,“他对自然理解和思考的深刻性,远非我们这些后来者能够触达的,这是有很高门槛的。”
爱登堡在他自传的结语中写道:“我之所以用这样的方式度过自己的一生且不愿停下制作节目的脚步,最根本的原因只是,我不知道这世上还有比凝望自然世界并尝试去理解它,更为深刻的快乐。”
“与此同时,他发自内心地觉得,如果人类再不努力,地球真的要走向危险了。而他自己所剩的时间已经不多了,更想争分夺秒地去工作。”邓安庆说道。
难就难在,荒野对大众来说,太遥远了。爱登堡曾在《关于自然历史电影如何激励人们》中说过:“人们不愿意去拯救他们一无所知的东西。”
所以他一辈子的事业,就是用纪录片的方式进行科普教育。把科学家研究成果中的客观数字可视化,并最大程度地去激起人们情感的波澜。
可即便如此,也未必人人都能感受得到。邓安庆的体会是,要真正与人类以外的生命产生心灵上的连接,最终要靠人们走进自然界,拉近物理距离,产生直接的接触。
不必是遥远的荒野,城郊的一片田、一座山、一条河足矣,前提是要学着观察、了解那里的一草一木,那里的动物如何觅食,如何迁徙……当人们在现实世界产生了疑问,反过来再从更多的纪录片、书本中去寻找答案,这样不断循环往复,与自然的连接才会变得牢固,并且无论走到哪里,这个世界都是不枯燥的。
给全人类的自救倡议
2018年联合国气候变化研讨会、2019年国际货币基金组织春季会议、2019年达沃斯世界经济论坛……近年来,年过九旬的爱登堡带着他的纪录片出现在各种国际会议上,他发表演讲,参与电视访谈,为人类挽救自己的最后机会奔走呼告。
爱登堡说,他用一辈子探索生物世界,终于确定了一件事,“重点不是拯救地球,而是拯救我们自己。”
当他站在30年前切尔诺贝利核电站泄漏事故的废墟上时,他惊奇地看到森林取代了城市,野生动植物接管了那里的一切。
“这是一个有力的证明,无论人类有过多大的失误,大自然最终都能克服一切,生物世界会顽强地活下去,人类却不能。”
那么,人类究竟应当如何自救?希望并非渺茫。爱登堡在纪录片和书的最后提出了重新野化世界、保持万物可持续性的观点,并针对国家和个人给出了切实可行的建议和措施。
他引用了研究地球系统的顶级科学家约翰·罗克斯特伦和威尔·斯特芬的一项重要研究成果,他们探索出了地球生命支持系统的内部运作和固有弱点,发现了9条“星球界限”,包括了生物多样性损失、空气污染、臭氧层浩劫、气候变化、海洋酸化、化学污染、化肥使用、淡水取水量、土地流转。如果人类活动产生的影响不超过这些界限,生存就是可持续的。
如果人类欲壑难填,突破其中任何一条界限,就可能动摇生命支持系统,给大自然造成永久性的损害。
针对这些生态界限,爱登堡提出要转向清洁能源,科学地管理渔业、设立海洋保护区网,退耕还林,发展垂直农业,倡导更节制、更平衡的生活方式等等,而能真正实现这一切的前提是人类要超越自身对“增长”的执念。
不过,爱登堡勾勒的并非是一个“生态乌托邦”世界。因为他清楚地知晓,人类社会内部,依然是一个发展极不平衡的世界。
他特别提到,最近的一次研究估计,人类对生命世界的冲击几乎有一半是由最富有的16%的人造成的。最富有的人在地球上惯常的生活方式是完全不可持续的。
“我们必须不仅学会在地球有限资源的范围内生活,还要学会如何更均衡地分享这些资源。”
他解释,具体而言,在筹划通往可持续未来的路径时,必须要考虑人类福祉的最起码要求,包括体面住房、医疗服务、清洁饮水、安全食品、能源使用、良好教育、足够收入、政治声音和公平正义。
在他看来,这些社会条件和之前的9条生态界限一样重要,只有同时满足了,人类才能真正维持一个稳定安全的地球。只讲生态界限,是没有意义的。
这是一位悲天悯人的老人给予这个时代最深切的叮嘱,让人无法不动容。#读书# https://t.cn/A6M2udpA
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
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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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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