01

你知道嗎，我國正在建造的第三艘新航母將會采用艦船“全電推進”即“綜合全電力推進系統”作為艦船的動力方式。

中國新航母想象圖

什么意思呢？簡言之就是用主機先發電，電力再供應給電機推進。好處嘛，因為航母會安裝電磁彈射器這類“耗電大戶”，如果主機專門進行發電，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，現在世界上使用全電推進系統的有如下船只：

圖片

對于全電推進的好處：更敏捷的變速，更澎湃的推背感，這點跟電動汽車很像。那對于軍用艦船來說，大功率雷達、電磁彈射，以及未來陸續登場的電磁炮、激光武器等無一例外都是耗電大戶，全電系統自然就具有優勢了。

先進的動能殺傷武器——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？其實早在一戰時期，美國就在大型主力艦船上嘗試使用電推了：新墨西哥級、田納西級、科羅拉多級這種大型戰列艦們先后都使用了電推系統，這甚至都是20世紀20年代的事了。

美國科羅拉多級戰列艦

然而到了二戰，美國的各型主力戰艦又都回到了用主機直接通過長長的軸帶動螺旋槳推進的方式。這是為什么呢？究其原因，就是先用主機發電，再用電力驅動電動機的這個機械能轉化成電能，電能再轉化成機械能的過程，會有不可避免的能量損耗，從而降低了整體的能源利用率，不如幾個大齒輪+一根大軸機械傳動來的爽快、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械傳動。

機械傳動結構示意圖

那現在怎么“全電推進”概念又復興了呢？無非是前面講過的那些新設備“用電大戶”的剛性需求以及性能靈活度等其他好處，跟能量來來回回轉化損耗所帶來的壞處之間博弈的結果。

02

說到“電推”，近幾年發展迅速的消費級民用電動汽車肯定是繞不開的話題。事實上，那種大型的電動公交車，在我們的城市里不知不覺中普及的更早。

北京的"中國紅"純電動公交車開跑長安街

但到了個人私家車領域，大家就會非常認真地審視它的“效費比”了（畢竟花的是自己的真金白銀）。在電池、操控等技術領域進步，以及國家“低碳環保”政策的補貼支持下，才出現了今天的蓬勃發展。

國家電網電動汽車充電場站

說到“低碳環?！保蠹业哪X海里會不會冒出這樣的問題：電動車“燒”電是不排碳，但現在我國的主要發電方式還是燃煤發電啊，這樣碳不還是在照排么？

這個嘛，只能說先將你的私家車的能源使用接入電網，然后再優化電網源頭的發電模式，用核電、風電、太陽能、生物質等清潔能源逐步替代傳統火電。只有先聯網，才更方便整體進行優化嘛~

其實，這個靠網絡優化的模式早在上上次工業革命時就已經開始了?？伎即蠹?，19世紀后半葉發生的“第二次工業革命”，其標示性的技術是什么？就是電力和內燃機。

四沖程三缸發動機工作示意圖

事實上，德國的保時捷博士早在20世紀初就曾打造出過電動賽車，但電動車并未因此而出現普及，內燃機還是在此后占據了海陸空各種載具的動力核心地位，這說明它在單個載具上的能量使用功效和方便程度都比電力來得要好。那電力的優勢是什么呢？網絡化！

03

如果從外太空俯瞰地球，人類文明最直觀的標志是什么？就是那密布在大地上的璀璨燈光，而發出這些燈光的主力都是城市。

中國夜間燈光分布圖

伴隨著“第二次工業革命”，城市化和電力化是同步進行的，因為大家逐漸都聚集到了城市里，就不用每家每戶都裝一臺發電機了，而是使用一張共享的電網。另外，與之同步的供水、排污、交通、物流等要素，在城市出現了聚集共享的網絡效應，從而大幅提高了人們的生活水平乃至平均壽命。

20世紀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，利用電來組建的網絡系統，從一輛汽車到一艘艦船再到一座城市，這個系統越大越復雜，要實現的功能越多，電的優勢就越明顯。

上海外灘夜景

在蒸汽時代，人類曾嘗試過打造通用計算機，但未能成功。到了電力時代，我們終于成功了！這證明了電確實是人類至今為止發現的最好用的組網工具。不過反過來，我們也可以理解為：人類之所以那么喜歡用電，很大的動力就是有將各種系統組網的強烈傾向。在技術細節上，比如電動機和內燃機，電傳動和機械傳動，曾經一度在單體競爭中都是后者占據優勢，但隨著技術的升級，只要雙方能夠打成平手，電的組網優勢，就讓人們往往開始傾向于使用電能了。

利用激光雷達進行的電力線路巡檢作業

總結下來，人們用電，就是為了“上網”。這不光在互聯網時代是這樣，電力時代到來時就是這樣。只不過現在人們是將信息網絡化，那時是將能量的使用網絡化，現在電動汽車的普及也是將能量的使用進一步網絡化。

所以說，生命在于“用電”，生命在于“上網”~O(∩_∩)O~

英大傳媒中國電力出版社有限公司 設計制作中心 吳迪

來源: 中國電機工程學會