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电力基础设施全面铺开可能还需要一个世纪

2022-05-27 17:30 · 稿源: cnbeta

140 年前,爱迪生(Thomas Edison)开始通过 2 个小型燃煤发电站开始发电,一个在伦敦(霍尔本高架桥),另一个在纽约市(珍珠街站)。虽然很多人的日常生活已经离不开电,但并非所有地区都可以轻松使用电,甚至在我们的有生之年或也很难实现让全球通电。

在 2022 年 6 月 IEEE 刊物中,发表了一篇名为《Electricity’s Slow Rollout》(电力的缓慢推出)文章。在文章中表示电力基础设施的转变遵循 S 形曲线:增长率从慢到快,然后又回到慢。

该文章通过观察美国发电和住宅消费方面的一些关键发展来证明这一点,除了电力时代的最初 20 年之外,这些发展具有可靠的统计数据。

1902 年,美国仅发电 6 太瓦时,百年以上的轨迹呈现出清晰的 S 曲线。到 1912 年,发电量为 25 TWh,到 1930 年为 114 TWh,到 1940 年为 180 TWh,然后连续三个十年翻倍,到 1970 年将其提高到近 1,600 TWh。在繁荣时期,1930 年代是唯一总发电量没有翻倍的十年,但在 1970 年之后用了二十年翻了一番,而从 1990 年到 2020 年,发电量仅增长了三分之一。

在这个过程中,电力消费量的上升首先是由价格下降推动的,然后是电力用途的增加。 1970 年,经通胀调整后的电价大幅下降结束,发电量在 2007 年达到每年约 4,000 太瓦时的稳定水平。

发电的早期扩张注定要用于工业——首先是从蒸汽机到电动机的转换——以及商业。直到二战后,家庭用电一直受到限制。

1900 年,只有不到 5% 的家庭用上了电;最大的电气化跃升发生在 1920 年代,当时有连接的住宅的比例从大约 35% 上升到 68%。到 1956 年,扩散几乎完成,达到 98.8%。

但接入与使用并没有很强的相关性:在 1930 年占总发电量的不到 10%,在二战前夕约为 13%。在 1880 年代,爱迪生灯泡(效率低且亮度低)是第一个广泛使用的室内电力转换器。在接下来的三十年里,照明仍然是家庭用电的主要用途。

新电器需要很长时间才能有所作为,因为在申请专利和推出新电器之间存在很大差距——包括电熨斗(1903 年)、真空吸尘器(1907 年)、烤面包机(1909 年)、电动炉子(1912 年)、冰箱(1913 年)——以及它们的广泛所有权。收音机的普及速度是最快的:到 1937 年,75% 的家庭拥有了它。

直到 1940 年代,冰箱和炉灶才达到同样的主导份额——1975 年的洗碗机、1977 年的彩电和 1988 年的微波炉。同样,正如预期的那样,这些扩散或多或少遵循有序的 S 曲线。

到 1960 年代后期,随着这些电力用户和一系列其他重度电力用户的所有权不断增加,住宅消费的份额达到了 25%,并在 2020 年达到了 40% 左右。

这一份额远高于德国的 26%,也远高于中国的大约 15%。一个新的电力市场正在打开,但速度很慢:到目前为止,美国人一直不愿意购买电动汽车,而且众所周知,他们长期以来一直拒绝建立高速电动火车网络,而其他所有富裕国家都在这样做。

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