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01
你知道嗎，我國正在建造的第三艘新航母將會(huì)采用艦船“全電推進(jìn)”即“綜合全電力推進(jìn)系統(tǒng)”作為艦船的動(dòng)力方式。
中國新航母想象圖
什么意思呢？簡言之就是用主機(jī)先發(fā)電，電力再供應(yīng)給電機(jī)推進(jìn)。好處嘛，因?yàn)楹侥笗?huì)安裝電磁彈射器這類“耗電大戶”，如果主機(jī)專門進(jìn)行發(fā)電，電磁彈射器用電的問題就可以一并解決了。
電磁彈射器示意圖
拉開清單，現(xiàn)在世界上使用全電推進(jìn)系統(tǒng)的有如下船只：
對(duì)于全電推進(jìn)的好處：更敏捷的變速，更澎湃的推背感，這點(diǎn)跟電動(dòng)汽車很像。那對(duì)于軍用艦船來說，大功率雷達(dá)、電磁彈射，以及未來陸續(xù)登場(chǎng)的電磁炮、激光武器等無一例外都是耗電大戶，全電系統(tǒng)自然就具有優(yōu)勢(shì)了。
先進(jìn)的動(dòng)能殺傷武器——電磁炮
既然電推這么好，世界上的艦船是不是早就該都使用電推了呢？其實(shí)早在一戰(zhàn)時(shí)期，美國就在大型主力艦船上嘗試使用電推了：新墨西哥級(jí)、田納西級(jí)、科羅拉多級(jí)這種大型戰(zhàn)列艦們先后都使用了電推系統(tǒng)，這甚至都是20世紀(jì)20年代的事了。
美國科羅拉多級(jí)戰(zhàn)列艦
然而到了二戰(zhàn)，美國的各型主力戰(zhàn)艦又都回到了用主機(jī)直接通過長長的軸帶動(dòng)螺旋槳推進(jìn)的方式。這是為什么呢？究其原因，就是先用主機(jī)發(fā)電，再用電力驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的這個(gè)機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能，電能再轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的過程，會(huì)有不可避免的能量損耗，從而降低了整體的能源利用率，不如幾個(gè)大齒輪+一根大軸機(jī)械傳動(dòng)來的爽快、高效。所以后世的艦船也好，坦克也好，汽車也好，大多還是使用了簡單直接的機(jī)械傳動(dòng)。
機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖
那現(xiàn)在怎么“全電推進(jìn)”概念又復(fù)興了呢？無非是前面講過的那些新設(shè)備“用電大戶”的剛性需求以及性能靈活度等其他好處，跟能量來來回回轉(zhuǎn)化損耗所帶來的壞處之間博弈的結(jié)果。
02
說到“電推”，近幾年發(fā)展迅速的消費(fèi)級(jí)民用電動(dòng)汽車肯定是繞不開的話題。事實(shí)上，那種大型的電動(dòng)公交車，在我們的城市里不知不覺中普及的更早。
北京的"中國紅"純電動(dòng)公交車開跑長安街
但到了個(gè)人私家車領(lǐng)域，大家就會(huì)非常認(rèn)真地審視它的“效費(fèi)比”了（畢竟花的是自己的真金白銀）。在電池、操控等技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)步，以及國家“低碳環(huán)?！闭叩难a(bǔ)貼支持下，才出現(xiàn)了今天的蓬勃發(fā)展。
國家電網(wǎng)電動(dòng)汽車充電場(chǎng)站
說到“低碳環(huán)?！?，大家的腦海里會(huì)不會(huì)冒出這樣的問題：電動(dòng)車“燒”電是不排碳，但現(xiàn)在我國的主要發(fā)電方式還是燃煤發(fā)電啊，這樣碳不還是在照排么？
這個(gè)嘛，只能說先將你的私家車的能源使用接入電網(wǎng)，然后再優(yōu)化電網(wǎng)源頭的發(fā)電模式，用核電、風(fēng)電、太陽能、生物質(zhì)等清潔能源逐步替代傳統(tǒng)火電。只有先聯(lián)網(wǎng)，才更方便整體進(jìn)行優(yōu)化嘛~
其實(shí)，這個(gè)靠網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的模式早在上上次工業(yè)革命時(shí)就已經(jīng)開始了。考考大家，19世紀(jì)后半葉發(fā)生的“第二次工業(yè)革命”，其標(biāo)示性的技術(shù)是什么？就是電力和內(nèi)燃機(jī)。
四沖程三缸發(fā)動(dòng)機(jī)工作示意圖
事實(shí)上，德國的保時(shí)捷博士早在20世紀(jì)初就曾打造出過電動(dòng)賽車，但電動(dòng)車并未因此而出現(xiàn)普及，內(nèi)燃機(jī)還是在此后占據(jù)了海陸空各種載具的動(dòng)力核心地位，這說明它在單個(gè)載具上的能量使用功效和方便程度都比電力來得要好。那電力的優(yōu)勢(shì)是什么呢？網(wǎng)絡(luò)化！
03
如果從外太空俯瞰地球，人類文明最直觀的標(biāo)志是什么？就是那密布在大地上的璀璨燈光，而發(fā)出這些燈光的主力都是城市。
中國夜間燈光分布圖
伴隨著“第二次工業(yè)革命”，城市化和電力化是同步進(jìn)行的，因?yàn)榇蠹抑饾u都聚集到了城市里，就不用每家每戶都裝一臺(tái)發(fā)電機(jī)了，而是使用一張共享的電網(wǎng)。另外，與之同步的供水、排污、交通、物流等要素，在城市出現(xiàn)了聚集共享的網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)，從而大幅提高了人們的生活水平乃至平均壽命。
20世紀(jì)30年代的紐約街道夜景
以光速傳播的電，不管是作為能量還是信息的載體，都是極其高效的存在，唯快不破嘛。而且電流如水流，有著極好的通用性，利用電來組建的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，從一輛汽車到一艘艦船再到一座城市，這個(gè)系統(tǒng)越大越復(fù)雜，要實(shí)現(xiàn)的功能越多，電的優(yōu)勢(shì)就越明顯。
上海外灘夜景
在蒸汽時(shí)代，人類曾嘗試過打造通用計(jì)算機(jī)，但未能成功。到了電力時(shí)代，我們終于成功了！這證明了電確實(shí)是人類至今為止發(fā)現(xiàn)的最好用的組網(wǎng)工具。不過反過來，我們也可以理解為：人類之所以那么喜歡用電，很大的動(dòng)力就是有將各種系統(tǒng)組網(wǎng)的強(qiáng)烈傾向。在技術(shù)細(xì)節(jié)上，比如電動(dòng)機(jī)和內(nèi)燃機(jī)，電傳動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)，曾經(jīng)一度在單體競(jìng)爭中都是后者占據(jù)優(yōu)勢(shì)，但隨著技術(shù)的升級(jí)，只要雙方能夠打成平手，電的組網(wǎng)優(yōu)勢(shì)，就讓人們往往開始傾向于使用電能了。
利用激光雷達(dá)進(jìn)行的電力線路巡檢作業(yè)
總結(jié)下來，人們用電，就是為了“上網(wǎng)”。這不光在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代是這樣，電力時(shí)代到來時(shí)就是這樣。只不過現(xiàn)在人們是將信息網(wǎng)絡(luò)化，那時(shí)是將能量的使用網(wǎng)絡(luò)化，現(xiàn)在電動(dòng)汽車的普及也是將能量的使用進(jìn)一步網(wǎng)絡(luò)化。
所以說，生命在于“用電”，生命在于“上網(wǎng)”~O(∩_∩)O~
英大傳媒中國電力出版社有限公司 設(shè)計(jì)制作中心 吳迪
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