去年9月，石油工業(yè)出版社翻譯出版了丹尼爾·耶金著的《能源重塑世界》一書。書中第17章“美輪美奐，電力讓生活更好”里，講到愛迪生和交直流之爭，講了“能源大亨之死”。該章引言說：“愛迪生發(fā)明了電燈，開創(chuàng)了美國電力應(yīng)用先河。然而他推崇的直流輸電方式卻沒有得到社會的認可，反而是西屋公司的交流輸電方式使得電力的應(yīng)用得到進一步普及。除了技術(shù)障礙，電力工業(yè)發(fā)展還面臨著商業(yè)模式的阻礙，而電表的問世和公用事業(yè)法案的出臺恰恰為電力的進一步發(fā)展掃清了道路”。

其實當(dāng)年的交直流之爭，并不是交直流輸電方式之爭，而是從發(fā)電、輸電、配電到用電整個電力工業(yè)是用交流電還是直流電之爭，最后確立了交流電一直發(fā)展到現(xiàn)在。可惜的是《能源重塑世界》只講了1890年前后電力工業(yè)早期的交流電、直流電之爭，沒有講這130年里二者共融共榮的發(fā)展過程，也沒有講當(dāng)前二者發(fā)展的形勢和狀況，未來電力工業(yè)的發(fā)展中二者的關(guān)系。

這一段文字引起了中國電力界的興趣，多家媒體以刊發(fā)署名文章形式，參與了相關(guān)話題的討論。有觀點認為，電力工業(yè)將會出現(xiàn)一場與130年前交流發(fā)電、輸電、配電、用電替代直流發(fā)電、輸電、配電、用電同樣的變化，要用后者去替代前者，被稱為直流電“復(fù)仇”。那么，究竟應(yīng)該如何看待交直流之爭和直流電“復(fù)仇”呢？

一、19世紀末交流電替代直流電是必要的、成功的

在19世紀末交流電成功替代直流電，從而結(jié)束了技術(shù)標準和技術(shù)系統(tǒng)的爭議，發(fā)電—配電系統(tǒng)隨之成為當(dāng)?shù)氐墓卜?wù)設(shè)施。隨著低成本長距離輸電技術(shù)的發(fā)展及電廠單機容量的提高，一些區(qū)域性或國家級控股公司在第二次世界大戰(zhàn)前逐步建立了發(fā)—輸—配電系統(tǒng)，以獲取大系統(tǒng)生產(chǎn)率的實質(zhì)性提高。經(jīng)過一段時間區(qū)域間的壟斷式競爭之后，這些系統(tǒng)在連貫性、靈活性的管理基礎(chǔ)上，最終由國家或地方政府所控制。電力工業(yè)的發(fā)展出現(xiàn)了“工業(yè)生產(chǎn)模式”。交流電和電力系統(tǒng)為世界工業(yè)的發(fā)展和居民生活電氣化提供了現(xiàn)代能源，具有不可磨滅的貢獻。

二、直流電系統(tǒng)替代交流電系統(tǒng)尚缺乏堅實的基礎(chǔ)

據(jù)主張直流電回歸者說，直流電回歸緣于三個方面：一是新能源，二是高科技，三是節(jié)能。所謂新能源是指“在分布式電網(wǎng)中，太陽能光伏發(fā)電將得到最為普遍的應(yīng)用，而光伏發(fā)電產(chǎn)生的電力為直流”。高科技是指廣泛使用電動汽車、互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，用電負荷對直流電源的需求快速增長。專家預(yù)測在20年內(nèi)，電力總負荷中直流電消費比重將由目前的20%增長到50%。對于節(jié)能，專家估計使用直流電比傳統(tǒng)的交流電配置節(jié)約15%的能耗；ABB集團預(yù)計在建筑樓宇中使用直流電而非交流電可節(jié)省成本約10%至20%；還有專家這樣對比：“傳統(tǒng)的交流供電系統(tǒng)，從配電到用電設(shè)備需要經(jīng)過三次的交流和直流電的轉(zhuǎn)換，即使每次轉(zhuǎn)換效率都達到90%，三次轉(zhuǎn)換后電解的利用率也只有73%。如果導(dǎo)入直流供電的供電系統(tǒng)，從配電到用電設(shè)備僅僅需要經(jīng)過一次交流—直流的轉(zhuǎn)換，電能的利用率會達到90%以上。”

上述用直流電替代交流電的三大理由，存在幾個問題。一是從目前情況來看，非化石能源完全替代化石能源還有較長時間，究竟用什么非化石能源去替代化石能源尚無定論。太陽能發(fā)電不是惟一的替代能源，即使太陽能發(fā)電作為替代能源，除了太陽能光伏發(fā)電之外，還有太陽能熱發(fā)電。所以今后的電源是否為太陽能光伏直流電尚難定論，即使是也要幾十年甚至上百年后的事。二是直流電負荷能否像預(yù)測的那樣快速增長，如電動汽車能否很快推廣都是不確定因素，如果直流電源不多，直流負荷不大，直流代替交流理由就不充分。三是大規(guī)模推廣直流電在技術(shù)上存在一些障礙，如快速直流開斷技術(shù)、直流電的升壓降壓技術(shù)、直流電網(wǎng)的技術(shù)標準和技術(shù)系統(tǒng)，還有直流電網(wǎng)的理論基礎(chǔ)（如安全穩(wěn)定性理論、可靠運行定則、數(shù)學(xué)建模與仿真）。這些問題不解決，用直流電力系統(tǒng)去替代交流電力系統(tǒng)就難以完成。四是大規(guī)模推廣直流電從經(jīng)濟方面來說要付出沉重的代價。130年前電力工業(yè)尚屬初創(chuàng)時期，供電設(shè)施和用電設(shè)施還不多，確定交流電系統(tǒng)，否定直流電系統(tǒng)，損失不大。而如今交流電系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到巨大的規(guī)模，直流電系統(tǒng)要完全替代交流電系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、配電到用電的全部設(shè)施，需要付出巨大的代價。這個代價靠直流電系統(tǒng)的節(jié)電效益去償還是非常困難的，如果真要這么做，則屬于不計成本追求節(jié)能的錯誤傾向。

三、直流電和交流電各有各的長處，且互補性很強，應(yīng)當(dāng)采取互補共融電網(wǎng)

130年前的交直流之爭，似乎是以交流電系統(tǒng)替代直流電系統(tǒng)，但實際上是互補共融的。130年中直流用電負荷一直存在，交流發(fā)電、交流輸電，將交流電變換成直流電，供電解、電腦、電信的直流用戶；在超高壓、特高壓輸電中既有直流輸電、也有交流輸電，在用電、輸電中都是互補共融的，這是由于直流電和交流電系統(tǒng)各有長處，又各有短處。

交流電的優(yōu)點是：升降壓自如，已經(jīng)建立起區(qū)域甚至全國性的交流大電網(wǎng)；在發(fā)電量相同的條件下，交流發(fā)電設(shè)備比直流發(fā)電設(shè)備簡單，交流電動機比直流電動機簡單；有完整的技術(shù)標準和技術(shù)系統(tǒng)。

交流電的缺點是：交流電力系統(tǒng)存在穩(wěn)定問題；當(dāng)電源是交流電時，負荷是直流用電時，需要經(jīng)過多次整流、濾波才能使用。

直流電的優(yōu)點是：直流電網(wǎng)不存在穩(wěn)定問題；當(dāng)具有直流電源和直流負荷時不需要整流、濾波設(shè)備就可使用，直流電比交流電節(jié)約能耗。

直流電的缺點是：升降壓困難，無法通過變壓器升降壓，只有通過專門的電子電路才能進行升壓或降壓；發(fā)電量相同條件下直流發(fā)電設(shè)備和電動機比交流的設(shè)備復(fù)雜；到目前為止還沒有形成大電網(wǎng)的先例，也沒有形成完整的技術(shù)標準和技術(shù)系統(tǒng)。

交直流電的優(yōu)缺點互補性很強，交直流電的關(guān)系并不是你死我活的爭斗，而應(yīng)當(dāng)按照經(jīng)濟合理、節(jié)能環(huán)保等條件發(fā)展混合電網(wǎng)。

四、世界能源界、電力界還沒有把直流電系統(tǒng)替代交流電系統(tǒng)作為未來電力行業(yè)的發(fā)展趨勢

直流電系統(tǒng)要替代交流電系統(tǒng)或者要建立混合電網(wǎng)模式還沒有為世界能源界、電力界所承認。

2011年國際著名咨詢公司麥肯錫發(fā)表了一個報告：《未來電力行業(yè)趨勢和啟示》，提出了未來電力工業(yè)的五大趨勢。一是能源應(yīng)用多元化，除了化石能源發(fā)電之外，還有非化石能源發(fā)電，包括新能源發(fā)電。二是電網(wǎng)輸配智能化，主要講電網(wǎng)要向智能自控、高效高科技、更加清潔、更加互動方向發(fā)展。三是能源應(yīng)用分布化，電力系統(tǒng)的發(fā)電廠過去一直向集中化、大型化發(fā)展，未來發(fā)電廠要向分布式方向發(fā)展。四是行業(yè)垂直一體化，在未來電力行業(yè)市場化的情況下，電力行業(yè)很可能出現(xiàn)“分久必合”的態(tài)勢，未來電力行業(yè)將出現(xiàn)價值鏈上的整合。五是電網(wǎng)融合與交流的國際化。中東歐與西歐電網(wǎng)的融合，伴隨著電網(wǎng)在局部地區(qū)融合，以及跨國界的電力合作業(yè)務(wù)，在未來極大地促進電力行業(yè)包括技術(shù)、理念、管理模式等各個方面進行國際間的溝通與交流。

這五大趨勢中并沒有直流電系統(tǒng)要替代交流電系統(tǒng)的趨向。在五大趨勢中并沒有絕對化的提法，如多元化中并沒有提新能源替代化石能源，在智能化中并沒有提智能化電網(wǎng)替代非智能化電網(wǎng)，在分布化中并沒有提用分布式能源系統(tǒng)替代集中式發(fā)電系統(tǒng)。所以，發(fā)展直流電系統(tǒng)也不可能用直流電系統(tǒng)完全替代交流電系統(tǒng)。

第三次工業(yè)革命和第三次能源大轉(zhuǎn)換在發(fā)展之中，隨著新技術(shù)、新材料、新設(shè)備的不斷涌現(xiàn)，直流電和交流電的利弊在變化，電力在能源消費中的比重在提高，電力的重要性在提高，電力行業(yè)要摒棄“交直流之爭”、“直流電‘復(fù)仇’”，走向互補共融，實現(xiàn)和諧電力。

（作者系原能源部政法司副司長）