電的秘密：城市最重要的能源之一

豌豆皮

在現代城市里，人們已經習慣了各種方便的家用電器。沒有了電燈、電腦、電視，生活的面貌將會大大改變。人們還用電器燒水、取暖、做飯、洗衣服和洗碗，但是要安全、方便地使用這些家用電器，需要有穩定的供電，這并不是一件簡單的事！

電力的產生

電力資源不是一種天然存在的資源，它是在發電廠里利用其他資源轉化而來，不管是火力發電、風力發電還是水力發電都是如此。發電廠總是距離城市很遠。火力發電需要燃燒大量的煤，會對周邊地區造成一定的空氣污染；水力發電和風力發電依賴于自然條件，也不可能在城市附近。在我國資源分布非常不均衡，大量用電的地區和大量發電的地區不但不重合，而且相隔遙遠，常常需要超長距離的輸送，才能把發電廠發出的電能送到需要用電的干家萬戶中。這個輸送、分配電的網絡，就是電力網絡。電力網絡的一端是發電廠，另一端是用電的各種工廠、商店、學校，當然還有住宅等等用戶。

電能很特殊

電能有兩大特點。第一個特點是很難儲存。電廠發出了多少電，把它送到電力網絡上，如果沒有用戶去使用它，這些電是沒法保留到以后再用的。所以如果電廠的發電量過高，就會造成浪費。但另一方面，為了保證大家隨時都能放心用電，發電量又需要有一定的冗余，這樣才能在大家都用電的高峰時期，不至于造成停電。我國習慣把居民的用電放在第—位，優先保證大家的生活用電，為此做出了大量努力。回想一下，你上次經歷大面積停電，是多久以前的事兒？

城市中人們的工作和生活節奏總是遵循著一定的步調，用電量在一天里也有高峰和低谷。但是電廠的發電量調整起來是非常困難的，不可能跟隨用電高峰變化，只能確保不低于用電高峰的電量，這樣就難免出現浪費。所以現在許多城市里執行階梯電價，鼓勵大家多在低谷時用電，少在高峰時用電，這樣就能盡量減少浪費。假如你希望節約資源、保護環境，就盡量把使用電器的時間安排在電價最低的時候吧！

電壓的高壓輸送

電能的另一個特點，是傳輸時總會有所損耗。電需要通過電線來傳輸，不管是什么樣的電線，都會有電阻，會讓一部分電能在通過自己的時候轉換為熱能散失掉。電能的損失和電線的材質、傳輸的距離、傳輸的電壓三者有關系。距離越長、損失越大；電壓越高，損失越小。很顯然，越是長距離的傳輸，就越需要更高的電壓才合算。

特高壓或超高壓的輸電網絡構成了電力網絡的骨架，它們容量最大、效率最高，把電能從遙遠的發電廠輸送到各個需要用電的地區。但是，這樣的高壓電是無法直接使用的，它們甚至都無法來到離城市足夠近的地方。由于電流的影響，高壓電線周圍，會產生一定強度的靜電感應磁場，電壓越高，磁場越強，離得太近對人體有害。

所以高壓輸電線路總是需要高高地架在空中，而且線路下方需要有一定寬度的保留區域。這就是“線路走廊”。一般來說，單條500干伏的超高壓線路，需要保留至少30米的凈空高度，線路走廊的寬度則需要至少45米。所以為了節省線路走廊的占地面積，往往把多條回路設計在一起，讓線路盡量緊湊。這樣的超高壓線路在進入城市之前必須再通過變電站把電壓逐步降低，所以城市內的高壓線電壓不會這么高，需要的線路走廊也不會這么寬。但在城市規劃中，高壓線路的下方也同樣必須預留出相應的走廊區域，一般設計為綠地、道路或停車場等人流量小，且人們不會長時間逗留的用途。

怎么把高壓降下來

高壓電通過一級級的變電站、變電所，逐漸把電壓降低，這就從高壓的輸電網絡來到低壓的配電網絡。最終來到我們家里的時候，它需要從最初的1000干伏、500干伏變成家用電器常用的220伏。這也就說明了為什么小區附近往往有一個變電站或變電所，因為最后這段電壓比較低的路程需要盡量短，才能最大限度降低損耗。

小區附近的這種變電站或變電所對人們的健康并沒有威脅。一方面，它的電壓不高，造成的靜電感應磁場很弱。另一方面，靜電感應磁場幾乎沒有穿墻能力，對隔著墻壁的人們沒有影響。相反，如果把最后一級變電站修到離小區很遠的郊外，那么輸送途中的電量損耗將會非常可觀，實際上相當于大量的能源浪費和碳排放，造成的環境污染會影響到我們每一個人。

我們居住的小區，不管是大型小區還是中小型小區，供電網絡一般都采用環形線路，電源來自兩個不同的變電站，或者兩條不同的母線。這樣的好處是可以保證供電的穩定和持續，如果一個電源出現問題，可以由另一個電源來繼續保障居民用電。現在，人們的生活水平越來越高，家用電器的種類和數量都不斷增加，每家每戶的用電量也在逐漸增多。工程師們在為小區設計配電網絡的時候，需要預先計算好電網的負荷量，才能為環形線路選取合理的“開環點”。電流通過地下電纜來到小區里的配電室，再分配到小區里的每一戶人家。

電力輸送的風險

從發電廠到我們的家中，電流經常需要跨越幾千公里的漫長旅途。在這期間，有無數的環節可能阻斷它的去路。雷擊、冰凍、地質災害、鹽霧、酸雨，這些都可能破壞線路、損害絕緣器件，造成電力中斷。就算在沒有出現任何災害的時候，我們在城市家中的穩定用電也建立在大量工人和工程師辛勤工作的基礎上。他們需要不斷在野外巡視和檢修高壓線路，在各種變電站和配電站值守，在城市中監控電力電纜和各種線路，隨時準備排除各種隱患和故障。電流是不會休息、不知疲倦的，在這些崗位上，24小時都有人在默默工作著。而我們要做的呢，就是注意安全用電，盡量節約用電和錯峰用電，以及按時購電就好了。