電力基礎設施全面鋪開可能還需要一個世紀
140 年前,愛迪生(Thomas Edison)開始通過2 個小型燃煤發電站開始發電,一個在倫敦(霍爾本高架橋),另一個在紐約市(珍珠街站)。雖然很多人的日常生活已經離不開電,但並非所有地區都可以輕鬆使用電,甚至在我們的有生之年或也很難實現讓全球通電。
在2022 年6 月IEEE 刊物中,發表了一篇名為《Electricity’s Slow Rollout》(電力的緩慢推出)文章。在文章中表示電力基礎設施的轉變遵循S 形曲線:增長率從慢到快,然後又回到慢。
該文章通過觀察美國發電和住宅消費方面的一些關鍵發展來證明這一點,除了電力時代的最初20 年之外,這些發展具有可靠的統計數據。
1902 年,美國僅發電6 太瓦時,百年以上的軌跡呈現出清晰的S 曲線。到1912 年,發電量為25 TWh,到1930 年為114 TWh,到1940 年為180 TWh,然後連續三個十年翻倍,到1970 年將其提高到近1,600 TWh。在繁榮時期,1930 年代是唯一總發電量沒有翻倍的十年,但在1970 年之後用了二十年翻了一番,而從1990 年到2020 年,發電量僅增長了三分之一。
在這個過程中,電力消費量的上升首先是由價格下降推動的,然後是電力用途的增加。1970 年,經通脹調整後的電價大幅下降結束,發電量在2007 年達到每年約4,000 太瓦時的穩定水平。
發電的早期擴張註定要用於工業——首先是從蒸汽機到電動機的轉換——以及商業。直到二戰後,家庭用電一直受到限制。
1900 年,只有不到5% 的家庭用上了電;最大的電氣化躍升發生在1920 年代,當時有連接的住宅的比例從大約35% 上升到68%。到1956 年,擴散幾乎完成,達到98.8%。
但接入與使用並沒有很強的相關性:在1930 年佔總發電量的不到10%,在二戰前夕約為13%。在1880 年代,愛迪生燈泡(效率低且亮度低)是第一個廣泛使用的室內電力轉換器。在接下來的三十年裡,照明仍然是家庭用電的主要用途。
新電器需要很長時間才能有所作為,因為在申請專利和推出新電器之間存在很大差距——包括電熨斗(1903 年)、真空吸塵器(1907 年)、烤麵包機(1909 年)、電動爐子(1912 年)、冰箱(1913 年)——以及它們的廣泛所有權。收音機的普及速度是最快的:到1937 年,75% 的家庭擁有了它。
直到1940 年代,冰箱和爐灶才達到同樣的主導份額——1975 年的洗碗機、1977 年的彩電和1988 年的微波爐。同樣,正如預期的那樣,這些擴散或多或少遵循有序的S 曲線。
到1960 年代後期,隨著這些電力用戶和一系列其他重度電力用戶的所有權不斷增加,住宅消費的份額達到了25%,並在2020 年達到了40% 左右。
這一份額遠高於德國的26%,也遠高於中國的大約15%。一個新的電力市場正在打開,但速度很慢:到目前為止,美國人一直不願意購買電動汽車,而且眾所周知,他們長期以來一直拒絕建立高速電動火車網絡,而其他所有富裕國家都在這樣做。