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为什么现在很多国家要推广电动车?(发电汽轮机工作原理)

TIME:2019-07-16   click: 971 次
Why do many countries now promote electric vehicles? (Working principle of power turbine)
表面的理由当然是节能减排。但是如果细算账的话,你会发现其实节省不了多少能源。
      我在网上查到过一个数字,这是美国一个研究机构的结论。
一台电动汽车,假设行驶90000英里,连生产它的能耗,带它用电的能耗,折算出来的二氧化碳排放,是31吨。
而一台汽油车呢?34吨。你看,没省多少。
卓克老师在书里面算的账要更乐观一点,如果把汽油车换成电动车,能节省能源12%。要知道,全世界有11亿辆车,如果能节省12%的能耗,这是个庞大的数字。
不过你可能还是觉得,这并不是一个了不得的变化。
毕竟这两个能耗是同一个数量级的。更何况,用电动车,节能了,人类要是因为节能了,用车用得更多了呢?这边节能12%,汽车数量增加个12%,这不是轻轻松松的吗?
忙了半天,能耗还是没减下来。
现在市场上很多对电动车的质疑,往往就是说,你把汽油换成电,表面上是节能了。但是本质上,不过是让能耗和污染往上游走了一级啊。
发电不要烧煤的?煤不是能源?烧煤的污染比汽油还要大好不好?
你看,这个账仅仅在数量上算,好像没有什么说服力。但是切换到我们昨天讲的“认知折叠”的角度呢,你会看到一些全新的理由。
为什么我们要把汽油车换成电动车。
汽油车,每一辆都带有一台内燃机。但是如果是电动车呢?一台巨型内燃机,也就是发电机发出来的电就可以供10万辆电动车跑了。
所以把汽油车换成电动车,也就是把10万个小型内燃机,折叠成了1个巨型内燃机。
       那你说,是管理10万个分散的小型内燃机效率高,还是管理1个巨型内燃机效率高呢?当然是后者。你看,这就是“认知折叠”,把复杂的东西折叠成简单的东西,带来的好处。
不仅如此,10万台电动车,共用一个巨型内燃机,那交通系统整体升级的可能性就大多了。
      现在主要用的是火电,但今后比如发电厂从火电升级为太阳能光热发电,风电,水电,甚至核电,这些升级的事情只是发生在发电厂里,开车的人完全可以不管,甚至没有感觉。
他们天天打交道的,只是充电桩而已。这就为产业的整体升级提供了未来的空间。不能只算眼前的账,还得算未来的账。
     当然附带还有一笔安全性的账。如果用汽油车,中国对单一能源的依赖就很深。如果用电动车,能源安全性就好得多。
刚才说的,都是电动车的好处,它很简单。但是别忘了,这种简单性,是被折叠出来的。折叠进去的东西,可是一个空前复杂的系统。
     就拿火力发电系统来说,听起来好像简单,拿煤烧开水,开水产生蒸汽,蒸汽推动发电机发电。
但是,火力发电系统,是地球上最复杂最高精尖的系统之一。
      举例来说,一台发电的汽轮机会用到50多种金属材料,叶片必须长期承受600摄氏度的高温,叶片旋转速度每秒钟100转,承受压力是270个大气压,这相当于4个成年人坐在一个指甲盖大小的面积上产生的压强,在这种高温高压的条件下还得常年工作,并且保证不变形。一套800兆瓦的汽轮机,轴向长度25米,4万多个零件组装在一起后,要求轴向长度不能超过设计长度正负0.5毫米,大家可以想象一下这是一个对精度要求多高的东西。
▼火力发电原理图
火力发电原理图
▼200兆瓦火电汽轮机
200兆瓦火电汽轮机1
200兆瓦火电汽轮机2
▼发电汽轮机叶片
发电汽轮机叶片
发电汽轮机叶片
▼发电汽轮机叶片在加工机台上
发电汽轮机叶片在加工机台上
▼发电汽轮机轴
发电汽轮机轴
▼火电汽轮机在组装
火电汽轮机在组装1
火电汽轮机在组装
火电汽轮机在组装
火电汽轮机在组装4
▼汽轮机的管道
汽轮机的管道
汽轮机的管道
▼鲁班阿曼萨拉拉发电站一期
鲁班阿曼萨拉拉发电站一期
     以上还仅仅是汽轮机身上的例子,而整套火力发电系统还有燃料供给系统、给水系统、冷却系统、电气系统等等组成部分。
     整套系统有几千个阀门和十几公里的管道,水温、水压、气温、气压、烟气中各有害成分的浓度都需要检测,关键位置不但有测量设备还有保护设备,重要节点甚至有多套保护设备。
为了保障发电机用水,需要给发电厂配备一个小规模自来水厂;为了冷却,需要大量的冷却塔;为了控制烟气中的粉尘,需要配备专门的粉尘处理厂;
为了脱硫需要各种设备,这些设备相当于一个小型化工厂;
为了脱硝也需要很多设备,这些设备的规模又相当于一个小型化工厂。
算下来一个火电厂相当于一个化工集团,下面很多子厂,而真正复杂之处还在于上面提到的任何一部分出现了问题,整套火电机组就得停机了。
还有监控系统,监控参数需要一套分散控制系统,这是火力发电系统的大脑。这套系统需要设置几万个测试点,也就是说要同时监控几万个实时变化的数据。
又因为这些测量数据极其重要,所以要做冗余配置,也就是当前系统作为主控系统,另外还要再设一个备用系统时刻监视主控系统,一旦发现有异常,立刻接管控制权,并且立刻进行备份。各测试点采集数据的频率不一样,重要的部分一秒采集几千次,不重要的部分一秒钟采集一次。
这个复杂的系统分布在几平方公里的范围里,一旦出了故障,就要判断是哪里最先发生的,所以几万个测试点都需要在时间上做对齐,对齐的精度要达到零点几毫秒,这就需要太空中的卫星GPS来保障了,现在中国的火力发电系统为了保证系统安全,在使用我国自己研发的北斗系统。
不多说了。
         你看,人类社会的这一点改进,把汽油车换成电动车,仅仅从节能上的数量算没什么了不起。但是这背后的认知折叠,可是一个系统性的飞跃。提升后端的复杂性,降低前段的复杂性,这种认知折叠,这就是人类文明进步的真实过程。

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