现代电力系统选择交流而非直流,本质是其在远距离输电和电压转换上的不可替代优势:
高压输电损耗低,成本可控
电能传输时,损耗功率与电流的平方成正比(公式:P 损 = I²R)。交流电源可通过变压器(仅对交流电有效)轻松将电压升高(如从发电站的 10kV 升至 500kV 超高压),此时电流大幅降低,输电线路的损耗可减少 90% 以上 —— 这是直流电源(传统技术下难以低成本变压)无法实现的,也是全球电网采用交流的核心原因。
降压便捷,适配不同设备需求
高压交流电输送到城市后,可通过各级变电站(如 110kV→10kV→220V)逐步降压,最终适配家庭 220V、工业 380V 等不同场景,变压器的成本远低于直流变压设备。
发电机效率高,技术成熟
交流发电机的结构比直流发电机更简单(无需 “换向器" 来改变电流方向),故障率低、维护成本低,适合大规模量产和长期稳定运行。