2021年电力电子科普征文大赛-鼓励奖作品

华中科技大学 彭宇维

1986年的某一个夏天，一个年轻人兴高采烈地走进了老板的办公室。为了他老板给他许诺的赏钱，他已经准备了很久。

年轻人比较实诚，老板让他完成一项发明创造，本来只是说着玩儿的，他居然还真就把那玩意儿开发出来了，为了那一点微薄的薪水。

谁知道，老板看着他的发明笑了笑，内向的年轻人怯生生地问道：

先生，我的奖金……

然后他就听到了那句改变他一生的话：

你不懂我们美国人的幽默！

年轻人目瞪口呆，那时候的他可不懂毛主席“枪杆子底下出政权，笔杆子底下出人权”的道理，内向含蓄的他，就这么放弃了自己的发明，就这么一声不吭地走了。

虽然是走了，但是一颗仇恨的种子却深深埋在了他的心里。

这个年轻人，叫尼古拉.特斯拉，而这个被他一心认定的万恶的资本主义大地主，叫托马斯.爱迪生。两个不世出的天才，终究没能在一起。

那个让他满心期待的发明，叫直流电机技术，没错，就是我们今天骑小电驴用到的那个。

换作今天，特斯拉这叫职务发明，在法律上属于利用公司资源完成的创造，除了证明他本人很拽之外，也没啥可生气的，爱迪生每个月给他发工资，在当时的社会环境下，也算说得过去，至于奖金，拜托，又没签啥合同，天知地知，你知我知，资本主义社会里，你可不能对人的道德有太多的期待。说不定老板本人也是这么一路被骗过来的。不，不是说不定，聋了一只耳朵的爱迪生，比谁都明白人性的险恶，也比谁都明白发明的价值。

但我们的伟大天才可不是这样想的，他不光聪明，而且单纯可爱，这种可爱，有时也被称为傻。读到这里，是不是特别像你和导师之间的关系？不过，人家发明的那可是如假包换的电机，而你，可能真的只是发明了一个发明……

很快，傻傻的特斯拉离开了这家狠心工厂，未来的世界500强企业，通用电气公司。离职以后干了好几年的体力活儿的他，不知会不会为当时的年轻气盛放弃了大好前程而后悔，但毕竟是道上混过的（技术宅）。他随后被新老板看上，开始了他的交流电研究生涯……

然后就是世人熟知的，爱迪生与特斯拉之间的电流大战，在这场关系到电力系统采用交流输电还是直流输电的关键战役里，特斯拉一开始处于被碾压的状态，但后来，他的奇思妙想却被工业界广泛接受，主要在于以下两个关键原因：

1、发电侧的胜利，交流同步发电机在功率，容量上均有优势，建造大功率同步发电机发出单位电量的成本大为低廉

2、输电方式的胜利，交流电能够通过电力变压器升压和降压，高电压输电大大降低了功率损耗，实现了电能的大功率远距离传输。

简而言之，就是薄利多销，我发得比你多，我送得比你远，我卖得比你便宜，当然得用我。工业界不是没有给爱迪生机会，毕竟大佬的光环在那里，但任何一个老板，都无法忍受自己几十万美金的投入，却只能点亮几个灯泡。当特斯拉的技术成熟后，当纽约华灯璀璨时，当爱迪生的电椅被列入死刑工具，而尼亚加拉大瀑布的流水带着巨大的冲击力奔涌而下流进了水电站……群众的眼睛是雪亮的。

而人类有种非常特别的习惯，就是喜欢先说人家的好，然后说自己的不好，然后听人家说自己的好，最后自己心里以为自己很好，很显然，特斯拉就是这种看清了世俗伦理的科学家，完成了交流电的创举后，依然坚持在科研一线，搞了不少稀奇古怪的东西，但他也中了圈套，在爱迪生的打击和亲友的疏离之下，他选择了深居简出的生活。尽管如此，在他百年之后，这位天才光辉的思想却不可磨灭。在众人簇拥下死去的爱迪生失败了，孤独死去的特斯拉胜利了，如今我们使用的电能，大到远距离传输，小到家用电器，甚至收音机都得先用交流电，通过二极管整流桥转成直流电之后才能给内部电子元件使用，要是你觉得不方便，就用蓄电池。

没错，就是这小小的蓄电池和整流桥，给了爱迪生逆风翻盘的机会。

正如之前介绍的，特斯拉赢得电流大战，主要依靠两点，第一是发电侧，所有发电设备都遵循电磁感应定律，运动的磁场产生电场，运动是发电的基础，所以目前无论是火电，水电，还是核电，无不是将这些能量转化为动能，想来电，那就得转起来。第二则是输电侧，当时并没有经济高效的高压直流输电方案，变压器的铁芯加绕组，说白了就是一大铁块绕上了一大堆铜线，就这么个铁疙瘩就能让电能按照咱们的意愿高高低低地变化，换做谁是老板都不会放弃这大好商机，即使特斯拉不跑出来拿着大喇叭宣传，商人的逐利行为也会让这帮资本家趋之若鹜，为了让自己心安理得地挣钱，将特斯拉奉若神明以打压竞争对手爱迪生在世人心目中的地位就成为了舆论运作的首选。

然而，煤炭，石油，天然气，总有烧完的一天。

电力电子技术，总有进步的那一天。

在美国的贝尔实验室里，三位大佬琢磨着拉起了一个小团队，他们想做的事情很简单却又很麻烦，就是把从二极管这种单向导通电流的器件出发，升级得到一种受人类意志支配的半导体元件，以代替机械开关的功能，1957年，世界上第一个晶闸管诞生了。三位大佬：巴丁，肖克利和布拉顿也得到了他们心心念念的诺贝尔奖。这个连爱迪生与特斯拉终其一生都没能获得的科学界桂冠，就这么被三个臭皮匠用一个小小的晶体管拿下了，除了肖可利学术圈光环的加持之外，更重要的是这小小的晶体管背后蕴含的能量，让所有人都笃信，二十一世纪的它必将大放异彩。

步入二十一世纪后，能源危机给人们带来的恐慌已经愈演愈烈，原本我们担心的是没有大电网来搬运地球母亲庞大的能源，等到我们建好了大电网，建好了发电厂，地球却开始给我们断奶了，毕竟不论多少发明创造在先，支撑当下人类文明的，本质上是太阳照耀地球几十亿年留下的化石能源燃烧后所产生的能量，一旦这些能量耗尽，现代文明的大厦也必将倾覆。所幸的是大家提前几十年开始害怕了，开始上天入地的找能量，河流，风，潮汐，地热，阳光，这些能量的产出既不连续，又不集中，于是大家将老爱迪生的化学电池重新搬了出来，改成了更大的电化学储能站，这样一来，大容量同步交流输电在电源侧的布局就被撕开了一道口子，因为太阳能光伏板是无视电磁感应定律的，光伏电站直接将光能转化为电能并且以直流输出，风机虽然需要旋转，但机组小而分散，风力的波动性太大，忽快忽慢，无法保证稳定的出力，也就无法保证稳定的频率，储能电站更是如此，电化学领域还没有人考虑过让电池发出交流电的意义在哪里。这些变化给工程人员带来很头疼的麻烦，正如行驶在铁轨上的列车必须统一火车头以及车厢的宽度一样，我们需要一种单一性质的电力来为它设计统一的传输方式与变换设备。

高压直流输电，终于粉墨登场。

那个在高压大功率领域被遗忘了太久的技术，曾经让多少工程师尴尬无比，如果没有能源危机，温室危机，也许它只能蜷缩在收音机、电脑充电器与护眼台灯这些电子产品上发挥余热，但几十年的技术进步，让半导体可控硅技术从弱电走向了强电，现在的它，可以耐受超高压与特高压了，现在的它，可以不用卖得那么贵了，现在的它，不会用个两三年就坏了。更重要的是，直流输电只有电阻，电压，电流，只有中学生都明白的欧姆定律，没有讨厌的麦克斯韦方程组，没有电晕损耗，也没有大规模建设交流输电走廊造成的土地浪费。交流输电的第二个口子，也被撕开了，输电侧出现了适应商业运行与高压条件的直流电压变换设备。在宗师精神的指引下，在金钱的激励下，在友商们的注视下，爱迪生公司的后辈工程师们前仆后继，和同行们一起奉献了宝贵的技术。在学者们的A+B式研究下，排列组合出了直流转直流，交流转直流，交流转交流，直流转交流四种变换，意犹未尽的科学家们还捣鼓起了直-交-直，交-直-交，交-交-直，直-直-交，直-交-直-交，交-直-交-直等等电力电子变换方式，都能凑起来打好几桌麻将了。总之，第一个吃螃蟹的人有了，养螃蟹的人也会有，鱼塘里也会住满螃蟹。电力电子突然火了起来，不仅是输电侧，低压等级的配电侧也开始研究起电力电子技术来，意图将各种分布式能源以直流电或交直流混联的形式进行传输和互补，并且和交流侧大电网实现互联，进入盈利模式。这样一来，这场跨越世纪的争斗，以一种和平的方式实现了握手，而沟通他们的桥梁，电力电子技术，从一个小小的开关，变成动得很快的小开关，再变成动得很快的大开关，最后变成一堆开关……它终于用自己的努力完成了这个壮举。

未来，我们将离不开电力电子技术，电力系统将离不开电力电子技术，新能源并网也将离不开电力电子技术，只有电流大战，因电力电子技术而终结，截然不同的两个人，截然不同的两种技术，在新技术的携手下同时为人类社会的发展继续做出不可磨灭的贡献，这才是美好的结局，这便是：世间难得双全法，电力电子来当家，整流致敬爱迪生，逆变不忘特斯拉。

每每想到这里，我都不胜唏嘘，特斯拉本可以像法拉第那样，把他生命中的戴维熬到退休再替补上位，但离开爱迪生独立创业的过程，正是他作为一个年轻人不愿为世俗低头，最终华丽转身释放才华的美妙瞬间，而电力电子技术带着交直流混合输电方式走进电力系统的过程，同样是在告诫我们，永远不要轻易地怀疑任何一种合理的创新，永远不要轻易的低估人类的能力，永远不要走向技术的极端，也永远不要鄙夷任何具有革新精神的人，哪怕在他有限的生命里一无所获，百年之后的历史终会给予公正的评价，也必将记住这些真正为人类命运的转折而默默付出的英雄。沽名钓誉失其名，无心插柳柳成荫。

谨以此文献给每一个在一线默默奋斗的工程师与科研人员，你们看起来无意义的工作，无休止的争论，恰恰是支撑人类历史发展的最可爱，最可敬的事。