“回顧歷史，世界上第一個(gè)開發(fā)出輸電系統(tǒng)的人，就是發(fā)明了白熾燈的托馬斯·愛迪生。為了能夠在歐洲大陸普及白熾燈，愛迪生著手于電網(wǎng)的修建，當(dāng)時(shí)使用的就是直流輸電。在此之后，尼古拉·特斯拉發(fā)明了交流傳輸技術(shù)，從而引發(fā)了直流和交流究竟哪種更適合電力輸送的‘電流之爭(zhēng)’。交流電可通過(guò)變壓器自由調(diào)節(jié)電壓，憑借這一優(yōu)勢(shì)，這場(chǎng)電流之爭(zhēng)最終以特斯拉獲勝收尾?！边@段解說(shuō)，來(lái)自東芝能源系統(tǒng)株式會(huì)社電力流通系統(tǒng)事業(yè)部的高木喜久雄。

東芝能源系統(tǒng)株式會(huì)社電力流通系統(tǒng)事業(yè)部
高木喜久雄

“直流電”和“交流電”究竟如何區(qū)分？

大家都知道，電流一般分為“直流”和“交流”兩種。直流電的電流方向、大小固定不變，而交流電則會(huì)隨時(shí)間做周期性變化。但是，說(shuō)到具體的應(yīng)用以及細(xì)微之處的構(gòu)造，了解的人一定不多。

例如，廣泛應(yīng)用于電器設(shè)備的干電池有“+”和“－”兩個(gè)方向，如果把正負(fù)極安裝反的話，干電池是不能提供電力的。這種現(xiàn)象，是由直流電的方向具有固定性導(dǎo)致的。我們生活中必不可少的智能手機(jī)使用的充電電池屬于直流電。

而經(jīng)由輸電線路和配電線路送達(dá)到家庭的生活用電屬于交流電。和干電池不同，插墻式電器使用的交流電不受“+”和“－”的方向限制，無(wú)論從哪個(gè)方向插上插頭，都可以通電。

一般來(lái)說(shuō)，發(fā)電站與用電場(chǎng)所均分隔兩地為了能夠?qū)㈦娏h(yuǎn)距離輸送，需要中途上調(diào)電壓、為電力輸送提供動(dòng)力。在愛迪生時(shí)代，沒(méi)有調(diào)節(jié)直流電電壓的技術(shù)，后續(xù)發(fā)明的交流電，憑借使用變壓器，輕松調(diào)節(jié)電壓，以匹配相應(yīng)電器的電壓需求，因此得到了普及。

直流輸電最適合遠(yuǎn)距離大容量輸送電力，如今，隨著科技的發(fā)展，半導(dǎo)體技術(shù)的應(yīng)用使交流電轉(zhuǎn)換為直流電成為可能，由此大大提高了電力的應(yīng)用范圍，電力輸送領(lǐng)域的形勢(shì)也發(fā)生了巨大變化。

那么，這種能夠解決各地的能源問(wèn)題，推動(dòng)全世界范圍內(nèi)可再生能源普及的直流輸電技術(shù)的真實(shí)面貌究竟如何呢？

直流輸電技術(shù)能否改變?nèi)蚰茉次磥?lái)？

在交流輸電的情況下，輸電設(shè)施只要通過(guò)變壓器即可完成電力輸送。但是，對(duì)于直流輸電來(lái)說(shuō)，除此之外，輸電設(shè)施還須配備直流變交流、交流變直流的轉(zhuǎn)換器。單從成本來(lái)看，交流輸電似乎更具優(yōu)勢(shì)。

不過(guò)高木先生卻更直觀地介紹了直流輸電蘊(yùn)藏的優(yōu)勢(shì)：“由于交流電在輸電時(shí)的電力損耗很大，如果想經(jīng)由海底電纜進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)50公里、100公里的長(zhǎng)距離電力輸送的話，交流電不適用。但是如果使用直流輸電，即使是輸送距離長(zhǎng)達(dá)1000公里、2000公里也可以輕而易舉地解決這種技術(shù)難題?！?

也就是說(shuō)，只要發(fā)電站和受電端雙方均配備相應(yīng)的設(shè)備，就可以大大地?cái)U(kuò)大電力輸送的距離和范圍。實(shí)際上，東芝利用這些特性，將高壓直流輸電（HVDC）技術(shù)應(yīng)用在各種場(chǎng)景。下面，我們來(lái)舉一個(gè)東芝負(fù)責(zé)的意大利工程的案例。

“由于某些原因，在意大利新建核電站比較困難，他們苦惱于如何確保穩(wěn)定的大規(guī)模電源因此啟動(dòng)了一項(xiàng)電力輸送工程，在意大利半島的切帕加蒂和黑山共和國(guó)的科托爾之間，隔著亞得里亞海，鋪設(shè)長(zhǎng)達(dá)400公里的海底電纜，由黑山向意大利輸送電力?！?東芝能源系統(tǒng)株式會(huì)社電力流通系統(tǒng)事業(yè)部的佐藤純正先生介紹。

東芝能源系統(tǒng)株式會(huì)社電力流通系統(tǒng)事業(yè)部
佐藤純正

直流輸電的應(yīng)用，可以先將黑山發(fā)電站的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，再經(jīng)由海底電纜向意大利的變電設(shè)備傳送，隨后再轉(zhuǎn)換為交流電。由此，跨越海底400公里的可再生能源電力供給成為可能。這項(xiàng)投資，順應(yīng)了低碳化的時(shí)代發(fā)展趨勢(shì)，有利于可再生能源的利用。這是一項(xiàng)需要?dú)v經(jīng)數(shù)年的才能完成的大型工程，完工后將為意大利的電力事業(yè)帶來(lái)巨大的變化。

在意大利—黑山之間鋪設(shè)約400公里的海底電纜

變電站的建成效果圖（CG）

如此一來(lái)，直流輸電技術(shù)的普及，將能夠進(jìn)一步地解決全球能源危機(jī)問(wèn)題。

當(dāng)下，可再生能源的利用在日本北海道和九州等地區(qū)比較盛行，發(fā)電量已達(dá)到除了滿足當(dāng)?shù)厥褂猛膺€綽綽有余的程度。如果可以向東京和大阪等電量需求較大的都市圈進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸送的話，這將會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)可再生能源的利用。

現(xiàn)在，太陽(yáng)能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了直流電。利用直流輸電技術(shù)，即使再遠(yuǎn)的距離，也可以成功地將這些電力輸送到需求地，這對(duì)促進(jìn)可再生能源的利用有著極大的貢獻(xiàn)。雖然不能忽視建設(shè)成本的問(wèn)題，但是我們可以繼續(xù)利用已有的電網(wǎng)，采用只在重要地點(diǎn)靈活應(yīng)用變換設(shè)備的方式。對(duì)直流輸電和交流輸電各取所長(zhǎng)，追求最優(yōu)化的狀態(tài)，也許就是通向理想社會(huì)環(huán)境的途徑。盡管把握投資和效益的平衡非常重要，但是，隨著時(shí)代的發(fā)展，對(duì)于效益的評(píng)價(jià)和價(jià)值評(píng)判也會(huì)發(fā)生變化，更具前瞻性的社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施投資將變得更加重要。