这五月的天气见鬼了，有史以来最热的日子里，要是没有电那绝逼是一件令人崩溃的事情，当然这得感谢两位大神，那就是交流电的发明者特斯拉和空调的发明者威利斯·开利，但在享受现代科技的同时，估计大家都可能有个疑问，我们每天用的电是怎么储存起来的，要不然发电站停机不是没电用了吗？

电是怎么发出来的？交流电又是什么玩意儿？

早期雷顿瓶和摩擦发电我们就不说了，说说正儿八经的发电原理吧，我们一般用的电大都是如下几种方式发出来的：

交流或者直流发电机光电转换的太阳能电池燃料电池特种电源：核电池等在这几种电源中，交流电是我们用的最多的，但它的原理却和直流发电机却是差不多的，可以归结为一句话，导体在磁场中运动产生感应电动势，如果构成回路，那么就会产生电流，当然一根导线的感应电动势很低，所以我们可以用多根导线叠加构成一个线圈，产生足够的电压以便为我们所用！

交流发电机原理图

交流电：在线圈转动一个半个周期也就是度后，磁极相反，发出的电流方向也会变成反向，此时如果不用换向器将电流切换成直流，那么它发出的电流是波动的，我们在电压表中看到的指针指向就会一会左，一会右！

交流发电机输出电压方向是会变化的

直流电：直流电就是在经过半周后用换向器直接将电压方向切换回来，这样发电机输出的电压就始终是直流，不过因为发电机的特性，这个直流会有些波动，但这问题不大，可以增加磁极和线圈组数让这个曲线变得平直一些。

直流发电机原理图

使用换向器后就成了直流电，但现代发电机中纯直流已经比较少见了，除非特种需要场合，因为要将交流变成直流只需要一套整流设备，而将直流变成交流就会相当麻烦！

水电站和热电站或者核电站，都属于磁电转换的类别，无非就是一次侧能源方式不一样，最后都是推动水轮机或者汽轮机带动发电机发电！而太阳能电池与燃料电池和核电池，因为结构与原理上的原因，它们发出的电始终都是直流电，当然三者在原理上各有不同，有兴趣可以查查看。

光电太阳能

大多数设备都用直流电，为什么我们却要用交流发电机？

日常用电设备中，像交流电机这类负载用的就是交流电，当然也有直流电机，而绝大多数电子设备用的却是纯直流，即使能用交流充电也是转换设备降压后达到目的！这是因为交流电在输变电上有难以取代的优势！

三相一波电机原理图

长距离输电时电能损耗是必须考虑的，因为损耗等于电流的平方乘以电阻，因此降低电流，提高输电电压就成了长途输电首选要求，而交流电可以通过变压器非常方便的升高电压，而直流电却非常困难，早期甚至将其用机械转换成交流电，非常浪费！

因此现在大行其道的都是交流电，当然现代技术发展后可以用IGBT高效转成交流电再输变电。这里再提个题外话，我们国内的民用电规格是V/50HZ交流电，工业用电是V/50HZ三相交流电，但输变电规格中并不是这个电压，一般有10KV或者KV甚至KV和上千万伏的特高压输变电线路，而发电机发出的电，普通民用单相就是V/50HZ，工业就是V/50HZ三相交流电，但发电站的发电机输出可能是几千伏甚至几万伏。

电是怎么储存起来的？全国用电那得多大的电瓶？

我们搞清楚了交流电和直流电，那么接下来就可以简单的说说如何储存电能了，一般我们常见的就是化学能储存，这个要求必须是直流的方式，将电能转换成化学能的方式，比如铅酸电池的充电过程如下：

铅酸电池的充放电过程

因此如果要将交流电储存起来的话，首先要将它转成直流电以化学能的方式保存在电池中，需要用电时再将化学能转换成直流电，再转换成交流电供电，这个过程一来损耗太大，而来电池会有衰减，因此大规模储能中这个方法是不用的，大规模储能方式有：

抽水蓄能，综合转换效率约70%压缩空气蓄能，综合转换效率约80%大规模电池蓄能，综合转换效率80%-90%飞轮储能与电容储能约85%-90%以上是几种比较典型的蓄能方式，当然也有电解氢方式等这些不常用的方式，但无一例外这些并不是正式为发电站储能的，而是峰谷电调配，比如丰水期发电站可以满功率运行，但却不一定满负荷，或者在夜间用电低谷时，将这多余的电能可以通过抽水蓄能将它用重力势能的方式储存起来，等用电高峰时再发电补充电网，两者之间的差价就是抽水蓄能电站的利润来源！

安吉天荒坪的抽水蓄能电站蓄水湖

既然无法大规模储存电能，那么发电站检修的时候怎么办？

这是一个很有趣的话题，一般大型发电站在设计发电功率时就已经考虑好了检修时的影响，而且电网中发电站很多，相互之间也会有一个补充，因此绝大部分时候我们并不需要担心发电站停电检修这种情况带来的问题，平时停电检修也是通到你家小区的线路可能正在被电力公司维护，而不是发电站的问题。

大规模停电的几种情况

某个地区的某个电站功率占供电比例过大，如果这个电站发生大规模故障，那么停电可能是必须的，因为其他电网无法补充这么大缺口，甚至输电线路也会不堪重负，因此再智能的电网也无法应对这种情况，此时停电就成了必然结果。

汽轮机组检修

电网负荷突然增加，比如某地高温用电负荷大增，超过电网调配极限，那么电网会做保护性反应，将这个区域切断隔离出来，以免影响其他区域供电，这种情况是无解的，除了将其隔离外，最好就是抽水蓄能或者其他方式的蓄能电站在区域内待命随时补充。

用电峰谷：突增突降

还有一种是太阳高能物质抛射，也可能会影响区域供电，这个可能大家不理解，它的原理是太阳高能带电粒子会冲击地球磁场，造成磁场波动，在长距离输电线上感应出低频交流电，这个交流电波动不大，会彻底消耗在变压器的线圈内，造成发热甚至烧毁，当然变压器挂了输电线路肯定挂了，而且可能会因一地崩溃将整个区域电网拖垮，年加拿大魁北克大停电就是这样的案例。

我们用的电是随用随发的，不需要也没法用大规模的蓄电方式为我们供电！