电的秘密：城市最重要的能源之一

豌豆皮

在现代城市里，人们已经习惯了各种方便的家用电器。没有了电灯、电脑、电视，生活的面貌将会大大改变。人们还用电器烧水、取暖、做饭、洗衣服和洗碗，但是要安全、方便地使用这些家用电器，需要有稳定的供电，这并不是一件简单的事！

电力的产生

电力资源不是一种天然存在的资源，它是在发电厂里利用其他资源转化而来，不管是火力发电、风力发电还是水力发电都是如此。发电厂总是距离城市很远。火力发电需要燃烧大量的煤，会对周边地区造成一定的空气污染；水力发电和风力发电依赖于自然条件，也不可能在城市附近。在我国资源分布非常不均衡，大量用电的地区和大量发电的地区不但不重合，而且相隔遥远，常常需要超长距离的输送，才能把发电厂发出的电能送到需要用电的干家万户中。这个输送、分配电的网络，就是电力网络。电力网络的一端是发电厂，另一端是用电的各种工厂、商店、学校，当然还有住宅等等用户。

电能很特殊

电能有两大特点。第一个特点是很难储存。电厂发出了多少电，把它送到电力网络上，如果没有用户去使用它，这些电是没法保留到以后再用的。所以如果电厂的发电量过高，就会造成浪费。但另一方面，为了保证大家随时都能放心用电，发电量又需要有一定的冗余，这样才能在大家都用电的高峰时期，不至于造成停电。我国习惯把居民的用电放在第—位，优先保证大家的生活用电，为此做出了大量努力。回想一下，你上次经历大面积停电，是多久以前的事儿？

城市中人们的工作和生活节奏总是遵循着一定的步调，用电量在一天里也有高峰和低谷。但是电厂的发电量调整起来是非常困难的，不可能跟随用电高峰变化，只能确保不低于用电高峰的电量，这样就难免出现浪费。所以现在许多城市里执行阶梯电价，鼓励大家多在低谷时用电，少在高峰时用电，这样就能尽量减少浪费。假如你希望节约资源、保护环境，就尽量把使用电器的时间安排在电价最低的时候吧！

电压的高压输送

电能的另一个特点，是传输时总会有所损耗。电需要通过电线来传输，不管是什么样的电线，都会有电阻，会让一部分电能在通过自己的时候转换为热能散失掉。电能的损失和电线的材质、传输的距离、传输的电压三者有关系。距离越长、损失越大；电压越高，损失越小。很显然，越是长距离的传输，就越需要更高的电压才合算。

特高压或超高压的输电网络构成了电力网络的骨架，它们容量最大、效率最高，把电能从遥远的发电厂输送到各个需要用电的地区。但是，这样的高压电是无法直接使用的，它们甚至都无法来到离城市足够近的地方。由于电流的影响，高压电线周围，会产生一定强度的静电感应磁场，电压越高，磁场越强，离得太近对人体有害。

所以高压输电线路总是需要高高地架在空中，而且线路下方需要有一定宽度的保留区域。这就是“线路走廊”。一般来说，单条500干伏的超高压线路，需要保留至少30米的净空高度，线路走廊的宽度则需要至少45米。所以为了节省线路走廊的占地面积，往往把多条回路设计在一起，让线路尽量紧凑。这样的超高压线路在进入城市之前必须再通过变电站把电压逐步降低，所以城市内的高压线电压不会这么高，需要的线路走廊也不会这么宽。但在城市规划中，高压线路的下方也同样必须预留出相应的走廊区域，一般设计为绿地、道路或停车场等人流量小，且人们不会长时间逗留的用途。

怎么把高压降下来

高压电通过一级级的变电站、变电所，逐渐把电压降低，这就从高压的输电网络来到低压的配电网络。最终来到我们家里的时候，它需要从最初的1000干伏、500干伏变成家用电器常用的220伏。这也就说明了为什么小区附近往往有一个变电站或变电所，因为最后这段电压比较低的路程需要尽量短，才能最大限度降低损耗。

小区附近的这种变电站或变电所对人们的健康并没有威胁。一方面，它的电压不高，造成的静电感应磁场很弱。另一方面，静电感应磁场几乎没有穿墙能力，对隔着墙壁的人们没有影响。相反，如果把最后一级变电站修到离小区很远的郊外，那么输送途中的电量损耗将会非常可观，实际上相当于大量的能源浪费和碳排放，造成的环境污染会影响到我们每一个人。

我们居住的小区，不管是大型小区还是中小型小区，供电网络一般都采用环形线路，电源来自两个不同的变电站，或者两条不同的母线。这样的好处是可以保证供电的稳定和持续，如果一个电源出现问题，可以由另一个电源来继续保障居民用电。现在，人们的生活水平越来越高，家用电器的种类和数量都不断增加，每家每户的用电量也在逐渐增多。工程师们在为小区设计配电网络的时候，需要预先计算好电网的负荷量，才能为环形线路选取合理的“开环点”。电流通过地下电缆来到小区里的配电室，再分配到小区里的每一户人家。

电力输送的风险

从发电厂到我们的家中，电流经常需要跨越几千公里的漫长旅途。在这期间，有无数的环节可能阻断它的去路。雷击、冰冻、地质灾害、盐雾、酸雨，这些都可能破坏线路、损害绝缘器件，造成电力中断。就算在没有出现任何灾害的時候，我们在城市家中的稳定用电也建立在大量工人和工程师辛勤工作的基础上。他们需要不断在野外巡视和检修高压线路，在各种变电站和配电站值守，在城市中监控电力电缆和各种线路，随时准备排除各种隐患和故障。电流是不会休息、不知疲倦的，在这些岗位上，24小时都有人在默默工作着。而我们要做的呢，就是注意安全用电，尽量节约用电和错峰用电，以及按时购电就好了。