這五月的天氣見鬼了,，有史以來最熱的日子里，要是沒有電那絕逼是一件令人崩潰的事情,，當(dāng)然這得感謝兩位大神,，那就是交流電的發(fā)明者特斯拉和空調(diào)的發(fā)明者威利斯·開利，但在享受現(xiàn)代科技的同時,，估計大家都可能有個疑問,，我們每天用的電是怎么儲存起來的，要不然發(fā)電站停機不是沒電用了嗎,？

電是怎么發(fā)出來的,？交流電又是什么玩意兒？

早期雷頓瓶和摩擦發(fā)電我們就不說了,，說說正兒八經(jīng)的發(fā)電原理吧,，我們一般用的電大都是如下幾種方式發(fā)出來的：

• 交流或者直流發(fā)電機

• 光電轉(zhuǎn)換的太陽能電池

• 燃料電池

• 特種電源：核電池等

在這幾種電源中，交流電是我們用的最多的,，但它的原理卻和直流發(fā)電機卻是差不多的,，可以歸結(jié)為一句話,，導(dǎo)體在磁場中運動產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，如果構(gòu)成回路,，那么就會產(chǎn)生電流,，當(dāng)然一根導(dǎo)線的感應(yīng)電動勢很低，所以我們可以用多根導(dǎo)線疊加構(gòu)成一個線圈,，產(chǎn)生足夠的電壓以便為我們所用,！

交流發(fā)電機原理圖

交流電：在線圈轉(zhuǎn)動一個半個周期也就是180度后，磁極相反,，發(fā)出的電流方向也會變成反向，此時如果不用換向器將電流切換成直流,，那么它發(fā)出的電流是波動的,，我們在電壓表中看到的指針指向就會一會左，一會右,！

交流發(fā)電機輸出電壓方向是會變化的

直流電：直流電就是在經(jīng)過半周后用換向器直接將電壓方向切換回來,，這樣發(fā)電機輸出的電壓就始終是直流，不過因為發(fā)電機的特性,，這個直流會有些波動,，但這問題不大，可以增加磁極和線圈組數(shù)讓這個曲線變得平直一些,。

直流發(fā)電機原理圖

使用換向器后就成了直流電,，但現(xiàn)代發(fā)電機中純直流已經(jīng)比較少見了，除非特種需要場合,，因為要將交流變成直流只需要一套整流設(shè)備,，而將直流變成交流就會相當(dāng)麻煩！

水電站和熱電站或者核電站,，都屬于磁電轉(zhuǎn)換的類別,，無非就是一次側(cè)能源方式不一樣，最后都是推動水輪機或者汽輪機帶動發(fā)電機發(fā)電,！而太陽能電池與燃料電池和核電池,，因為結(jié)構(gòu)與原理上的原因，它們發(fā)出的電始終都是直流電,，當(dāng)然三者在原理上各有不同,，有興趣可以查查看。

光電太陽能

大多數(shù)設(shè)備都用直流電,，為什么我們卻要用交流發(fā)電機,？

日常用電設(shè)備中，像交流電機這類負(fù)載用的就是交流電,，當(dāng)然也有直流電機,，而絕大多數(shù)電子設(shè)備用的卻是純直流,，即使能用交流充電也是轉(zhuǎn)換設(shè)備降壓后達到目的！這是因為交流電在輸變電上有難以取代的優(yōu)勢,！

三相一波電機原理圖

長距離輸電時電能損耗是必須考慮的,，因為損耗等于電流的平方乘以電阻，因此降低電流,，提高輸電電壓就成了長途輸電首選要求,，而交流電可以通過變壓器非常方便的升高電壓，而直流電卻非常困難,，早期甚至將其用機械轉(zhuǎn)換成交流電,，非常浪費！

因此現(xiàn)在大行其道的都是交流電,，當(dāng)然現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展后可以用IGBT高效轉(zhuǎn)成交流電再輸變電,。這里再提個題外話，我們國內(nèi)的民用電規(guī)格是220V/50HZ交流電,，工業(yè)用電是380V/50HZ三相交流電,，但輸變電規(guī)格中并不是這個電壓，一般有10KV或者110KV甚至550KV和上千萬伏的特高壓輸變電線路,，而發(fā)電機發(fā)出的電,，普通民用單相就是220V/50HZ，工業(yè)就是380V/50HZ三相交流電,，但發(fā)電站的發(fā)電機輸出可能是幾千伏甚至幾萬伏,。

電是怎么儲存起來的？全國用電那得多大的電瓶,？

我們搞清楚了交流電和直流電,，那么接下來就可以簡單的說說如何儲存電能了，一般我們常見的就是化學(xué)能儲存,，這個要求必須是直流的方式,，將電能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能的方式，比如鉛酸電池的充電過程如下：

鉛酸電池的充放電過程

因此如果要將交流電儲存起來的話,，首先要將它轉(zhuǎn)成直流電以化學(xué)能的方式保存在電池中,，需要用電時再將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成直流電，再轉(zhuǎn)換成交流電供電,，這個過程一來損耗太大,，而來電池會有衰減，因此大規(guī)模儲能中這個方法是不用的,，大規(guī)模儲能方式有：

• 抽水蓄能,，綜合轉(zhuǎn)換效率約70%

• 壓縮空氣蓄能，綜合轉(zhuǎn)換效率約80%

• 大規(guī)模電池蓄能,，綜合轉(zhuǎn)換效率80%-90%

• 飛輪儲能與電容儲能約85%-90%

以上是幾種比較典型的蓄能方式,，當(dāng)然也有電解氫方式等這些不常用的方式,，但無一例外這些并不是正式為發(fā)電站儲能的，而是峰谷電調(diào)配,，比如豐水期發(fā)電站可以滿功率運行,，但卻不一定滿負(fù)荷，或者在夜間用電低谷時,，將這多余的電能可以通過抽水蓄能將它用重力勢能的方式儲存起來,，等用電高峰時再發(fā)電補充電網(wǎng)，兩者之間的差價就是抽水蓄能電站的利潤來源,！

安吉天荒坪的抽水蓄能電站蓄水湖

既然無法大規(guī)模儲存電能,，那么發(fā)電站檢修的時候怎么辦？

這是一個很有趣的話題,，一般大型發(fā)電站在設(shè)計發(fā)電功率時就已經(jīng)考慮好了檢修時的影響,，而且電網(wǎng)中發(fā)電站很多，相互之間也會有一個補充,，因此絕大部分時候我們并不需要擔(dān)心發(fā)電站停電檢修這種情況帶來的問題，平時停電檢修也是通到你家小區(qū)的線路可能正在被電力公司維護,，而不是發(fā)電站的問題,。

大規(guī)模停電的幾種情況

某個地區(qū)的某個電站功率占供電比例過大，如果這個電站發(fā)生大規(guī)模故障,，那么停電可能是必須的,，因為其他電網(wǎng)無法補充這么大缺口，甚至輸電線路也會不堪重負(fù),，因此再智能的電網(wǎng)也無法應(yīng)對這種情況,，此時停電就成了必然結(jié)果。

汽輪機組檢修

電網(wǎng)負(fù)荷突然增加,，比如某地高溫用電負(fù)荷大增,，超過電網(wǎng)調(diào)配極限，那么電網(wǎng)會做保護性反應(yīng),，將這個區(qū)域切斷隔離出來,，以免影響其他區(qū)域供電，這種情況是無解的,，除了將其隔離外,，最好就是抽水蓄能或者其他方式的蓄能電站在區(qū)域內(nèi)待命隨時補充。

用電峰谷：突增突降

還有一種是太陽高能物質(zhì)拋射,，也可能會影響區(qū)域供電,，這個可能大家不理解，它的原理是太陽高能帶電粒子會沖擊地球磁場,，造成磁場波動,，在長距離輸電線上感應(yīng)出低頻交流電,，這個交流電波動不大，會徹底消耗在變壓器的線圈內(nèi),，造成發(fā)熱甚至燒毀,，當(dāng)然變壓器掛了輸電線路肯定掛了，而且可能會因一地崩潰將整個區(qū)域電網(wǎng)拖垮,，1989年加拿大魁北克大停電就是這樣的案例,。

我們用的電是隨用隨發(fā)的，不需要也沒法用大規(guī)模的蓄電方式為我們供電,！