近日天气炎热，人昏沉沉的，有点懒得看书了。看看书桌上堆着的近二年的世界地理杂志，拿了最近的几期翻翻，看一下目录和图片。无意中在今年7月份的一期内发现了一篇“21世纪的电网”的文章，引起了我的兴趣；立即浏览了一遍，感到值得编译一下，介绍给大家。　

更主要的是，这可是我为之服务了二十多年、人们生活一天也离不开的电力工业啊。

出口美国和日本，与电瓷绝缘子配套的附件，诸如马铁钢帽、底座；球铁金具；锻钢吊销，等等，都是电网上不可缺少的标准件。但是，上世纪八、九十年代，美国和日本，电力需求早已处于饱和阶段，电力工业成了少不了、也发不起的夕阳产业了，只是在维护电网的正常运转方面做些修修补补的工作。当然，他们也有些出口方面的生意和业务，但规模有限，难成气候。电力工业的发展远远地滞后于现代信息技术的进步。

本世纪2003年8月14日发生在美国俄亥俄州克利夫兰附近的电网事故，阶式连锁反应，最终引发了美国8个州和加拿大渥太华地区持续一天半时间的大面积停电，造成60亿美金的直接经济损失。由此，再次引起了人们对电网的重视和思考。

回顾一下电的发明和产生，很有意思。1879年10月22日，爱迪生点燃了第一盏真正有广泛实用价值的电灯。接着，1881年，他又创造一种供电系统，使远处的灯具能从中心发电站配电，这是一项重大的工艺成就，也就是现代电网的雏形。

现在，电网的电已经渗透到了人们生活的各个角落，大家对它毫不介意，就像对待空气和水一样，熟视无睹，若无其事。一旦停电，一切失调：电脑停机，许多企业将无法正常工作，航空、交通、银行等首当其冲；家庭生活不可或缺的冰箱中的保鲜、冷冻食品，如何处理？再者，夜间在黑暗中摸索电筒或蜡烛的日子，可堪回首？

电网可真神奇，我们都太漠视它了；专家们说它太陈旧、落伍了，不是人们需求的21世纪电网。现在的电网虽然可靠，但远远不够，尤其是在美国，在先进、神奇的数字元件雨后春笋般发展的美国。停电、灯火管制、或是电站故障，使美国每年损耗大约800亿美金。21世纪的电网应该更加的可靠，极大地提升处理包括绿色清洁能源在内的不同类型能源的能力。这样，别的不说，需要多条传输线路，把遥远地区的风能和太阳能送到大城市去。

最重要的是，电网必须智能化。对智能化的定义，工程师们不一定千篇一律。它的要旨是智能化的电网应当更加自动化、更加能自我诊治，从而远离故障。同时，按今后的远景规划，它的兼容性更强，小规模不同能源的太阳板、风机，都能联网；还可以通过给电动汽车蓄电池充电、或也许是向一个巨大的山洞里充压缩空气，来储存能量，平衡电网的波动。

相应地，智能电网，首先就要求用户都成为精明的电量消费者。用户都明白自己花了多少钱的电费，并且会在电网峰值、电费最高的时段，节电或断电。这无疑给用户和供电部门节约了很多钱，附带还减少了污染。一句话，用户不再是被动的电力消费者了。在21世纪，用户要成为这庞大、貌似不可认知的智能电网管理的积极参与者，实践我们的文明。

今天，世界六大洲都有电网，而且说不定哪一天欧洲电网会跨越地中海到非洲，把撒哈拉大沙漠的太阳能传送到斯堪的纳维亚半岛去。在加拿大和美国，电网承载着数千万兆瓦的电能，横跨数千万英里的传输线路。它被称为是世界上最大的机器。美国国家工程学院称它是上世纪最伟大的工程成就。

十九世纪末，爱迪生发明了电，对直流电的研发投入很大，他的低压灯泡取得了巨大的成功。但他错误地认为交流电没有直流电安全，更适合于用来处死罪犯。事实上，电子不是一个方向流动，而是在给定的频率内上下振荡的交流电，并不比高压直流电更危险；同样，高压直流电在数百英里电网的电量传输上，损耗也很小。在电网传输上，交流电之所以胜过直流电，乃在于它可以方便地通过变压器升压，传输，又方便地通过变压器降压到安全的110伏或220伏的家用电压。1890年，交流电线路就从新建的尼亚加拉瀑布发电站拉到了20英里远的水牛城去。近来，在很长距离的传输线路上，也有倾向使用高压直流电的，虽然制造上比交流电的困难，但电能的损耗更少。

电的使用，由工厂企业和富人的公寓别墅扩展到中产阶层的家庭，其间花费了几十年的时间。迄至1920年，全美国的能源供应，电力只占到不足百分之十的份额。但它从容地渗透进了日常的生活。电力的使用，比起煤、油、气来，清洁多了，无声无嗅，无影无踪，充其量也许只是稍有些轻微的嗡声。当你开启一盏电灯时，你不会想到数英里外的一座巨大的电厂，在噪声、煤烟和臭气的笼罩中正在发着电。现在，人们使用的能源，大约百分之四十是用来发电的。

起初，管理部门是地方操作，经营发电厂和输配电的。微小电网的拼凑覆盖了全美国。管理部门及时地意识到，可以通过连接他们的传输网络，来改进可靠性，实现规模经济。1965年大片美国东北地区的停电事故后，许多电网，转由横跨数州的地区性管理部门来控制了。至今，美国仍无单独的电网；而是有三个近乎独立的电网：即东部、西部和德克萨斯电网。

它们运行的是已过时的技术了；接触的电网部件有待改进。电力公司如何检测用户的使用电量？派抄表员上家庭和企业去查电表。通常，管理部门没有电网上电流量情况足够的即时信息，许多线路没有任何的数据资料。

“电网”的作者，物理学家菲利普.谢尔韦（schewe）说，“电网，基本上依然只能是上世纪六十年代的技术。因特网的时代了，家用电表还是上世纪20年代的技术。”有时候，停滞不前，本身就是一个问题。

当你打开一个电灯开关时，只在数分之一秒的瞬间里，数英里外的电流点亮了电灯泡。你不知道电流是哪里产生的，因为许多个州的数以百计的发电厂都在把电输向同一个电网。以今天的技术，电还不能够大规模地储存，必须立即消费掉。每一个瞬间，整个电网上发电量和需求要保持平衡。电网控制室内，工程师们监控着电流量，试图保持电网电压和频率的稳定，避免电涌对用户设备和电网的损害。

现在，电脑从网上65000个监测点，采集数据，跟踪线路发热的情况。电流量过大，线路过热，会造成线路膨胀、衰减的故障。工程师们试图保持交流电频率稳定在60赫兹。用电量增加，网路频率会降低，如果频率低于59.95赫兹，管理部门会通知电厂多输电；如果频率增高，超过60.05赫兹，则要求电厂减少输电。这好像很简单。决不可掉以轻心！电网上，任何一个失控的小故障，可能迅速地酿成事故，毁坏整个电网。

停电事故和全球变暖的现状，促动了电网的改造。美国联邦政府刺激经济发展的一揽子计划，安排了45亿美金给智能电网项目，60亿给新传输线路的建设。

智能电网可以帮助阻止停电事故。首先，电网状态快速、更详细的信息反馈，可以帮助操作者，在阶式连锁事故发生前设法制止它。其次，操作者协调供销双方，电网更容易平衡了。位于科罗拉多州博尔德附近，美国能源部国家再生能源研究所的史蒂夫.豪泽指出：“百年前，设计和建设电力系统时，基本上是按照爱迪生和西屋公司的模式，只重在创建供电方面，很少考虑到控制消费。”

与再生能源研究所共同工作的xcel能源公司把智能电网技术带到了博尔德。第一步，就是智能电表的安装，通过光纤电缆（或是无线方式）传送数据给电力公司。这些表使用户了解一天内不同时段的实际电费：峰值期，电费更高些。

当用户了解了价格差，自然会选择少使用电价昂贵的电，多使用廉价时段的电。例如，把洗、干衣和碗碟的工作，放在晚上。下一步，可以让电网操作者来选择，除了增加电量供应满足消费外，也可以减少消费。

消费管理，节省能源，还可以帮助电网处理可再生能源。太阳能和风能类的可再生能源的一个最大的问题，就是它们的间歇性。当消费在峰值时，它们不是总有供应的。减小峰值，缓解了这一矛盾。

一些国家，诸如，意大利、瑞典，在提升电网情报方面，已经领先美国。博尔德项目，今年初出炉，但仅有大约百分之十的美国用户，采用了最原始的这类智能电表。这是昂贵的。管理部门使用陈旧的机械式转盘电表，仅花费40元美金；而智能电表，有一个软件的芯片，还要无线通讯，得花费200元美金，是旧表的的五倍。对管理部门来说，这笔开支是巨大的。波尔德项目让xcel能源公司的支出，超出预算二倍。

大家都明白，更好、精准、清洁的智能电网的需求，最终的目标依然是便宜的电。在美国，一半的电能来自烧煤：烧煤的火力发电，产生了三分之一的水银辐射；三分之一的煤烟；三分之二的二氧化硫；和三分之一，使我们行星变暖的二氧化碳——按最近期的估算，每年大约25亿吨。

不算水力发电厂，美国的电能，仅有百分之三来自可再生能源。主要原因在于火力发电便宜，一度电只需几美分，而可再生能源的电费就贵些了。通常，可再生能源的竞争性，全赖政府政策的支持和减免税收的刺激。

实际上，美国已经能在水电站储存大约百分之二的夏季电能；而欧洲可能做得更好些。晚上，电费便宜，有些管理部门，用电把水泵入后山高位的水库里去，为下一天储存可转换电能的势能。阿拉巴马州的一个小电站，做法颇相类：晚上，它把空气压缩进一个地下岩洞，压强大于每平方英寸1000磅；白天，释放的压缩空气，转动汽轮机发电。过去的年代，能源部曾发过奖励金给几家使用过压缩空气项目的管理部门。艾奥瓦州的一个项目，是使用风能来压缩空气。

另一个储存电能的方法，当然，是使用蓄电池。

使用清洁能源，电网不仅需要更多的储存，而且需要更多的高压输送线路。到易于发电地方的输送电路是不够的。连接克恩小镇风电站与洛杉矶地区，在建的传输线路长达250英里，名为tehachapi可再生传输项目。据称一项加州法律，要求管理部门至少百分之二十的电能产自可再生清洁能源。

如果美国的三家准独立的电网间的联系，进一步扩大和加强，清洁能源的利用也会得到提升的。一个名为“tres　amigas”超级电站的提议项目，将使用德克萨斯州的风能和亚利桑那州的太阳能来供应芝加哥或是洛杉矶。在新墨西哥州的克洛维斯市，三大电网几乎会合，并且将用50兆亿瓦容量的超导电缆环，把彼此联系起来。这样，三大电网实际上将变成一个单独的电网，更加合理的“国家”电网。

随着检测方式的变化，电网也会有变。今后十年，电力工业的变化将比过去一百年来得还大。我们拭目以待。

2010年8月31日（星期二）编译

-全文完-