城市的电,怎样连着太阳
夏天的傍晚,厨房开始做饭,商场还在营业,写字楼里的空调也没有停。太阳快落山了,城市的用电量却可能正在上升。电饭锅、冷柜、地铁和电脑,看上去各做各的事,背后都需要电。供电的地方往往很远,有些在山间,有些在海边,有些是一排排太阳能板。
屋顶的太阳能板与太阳的关系最容易看见:阳光照来,它就能发电。用这些电给水泵、机器或汽车供能,人便不必为同样一份用电需求再燃烧燃料。过去,阳光主要照亮房屋、晒热地面;如今,人们还能让它直接参与工厂生产、交通运输和城市运转。
太阳没有直接照到发电设备时,也有许多电与它有关。水电站用的是从高处流下的水,风电场等的是吹过旷野或海面的风。太阳推动着水循环和空气流动,水电站和风电场借水流、借风发电,供工厂和城市生活使用。落在远方山里的雨,吹过海面的风,都能经由电网影响一户普通人家。
烧煤、烧气的电厂又把时间拉得更远。许多化石燃料中保存的能量,可以追到古代生物得到的阳光。那些生物早已不在,留下的一部分能量却一直存到人们开采燃料的时候。城市深夜仍能用电,不少时候就借着这些很久以前积下的能量,延长了今天的工作和生活。
按国家统计局公布的2025年中国全年发电量计算,火电约占59.8%,水电约占13.8%,风电约占10.7%,太阳能发电约占11.1%,核电约占4.6%。太阳直接或间接参与供给的电,显然远不止太阳能发电这一项。核电与太阳照射无关;火电混合着不同来源,水电中又包括抽水蓄能,这些大类还不足以算出准确的太阳来源比例。各地每个时刻的供电,也不同于全国全年的比例。
电网把不同地方、不同来路的电接在一起,才让人们用电时不必只等眼前的晴天。城市下雨,远处可能有风;太阳落山,也还有其他电源和先前存下的电接续。太阳的影响因此越过了白昼和天气的限制,进入夜班工厂、地下车站、全天运行的医院和通信设备。
这种联系有时也会因天气而显露出来。2022年夏天,四川持续高温、降雨偏少,人们需要更多电来降温,河流来水却不足。成都地铁取消了强冷车厢设置,车站公共区域减少照明,广告灯箱也关了。山里的水变少,城里乘车时的温度和灯光就跟着改变,平时藏在电线背后的联系,变得可以亲身感受到。
同一个太阳,一面参与供给人们使用的能源,一面又通过日晒和天气改变用电需求。夏日的阳光越过窗户,空调便要多做些降温的工作;日落以后,人们又打开电灯。城市既在利用太阳带来的能量,也一直在适应太阳带来的变化。
菜市场里的四季供应
冬天走进菜市场,北方一些地方的田地已经收完庄稼,摊位上却仍摆着鲜绿的青瓜、紫亮的茄子和一捆捆叶菜。这些菜并不是都在附近长成的。产地、季节、棚室和运输,一起决定了这座城市今天能吃到什么,而太阳一直参与着它们的生长和来到餐桌的过程。
海南是冬季蔬菜的重要产地。北方进入寒冷时节,那里仍有适合许多蔬菜生长的光照和温度。当地农业部门记录的冬菜生产中,青瓜、茄子在田里采收、装箱,再通过冷链送往北京、上海等市场。相隔很远的地方,接受阳光的条件不同,人们便把适宜产区的收获送到别处,补进当地的冬季菜篮子。消费者买到的这批鲜菜,利用的是较温暖产区仍能生长作物的条件,餐桌因此不必只依靠附近田地当季的收获。
温室大棚把这种利用带到了更多地方。透明覆盖让阳光进入,同时为作物挡住一部分寒冷和风雨,许多原本不适合露地种菜的日子,也能继续生产。棚膜、保温设备和人的管理改变了种植环境,作物生长却仍要得到足够的光。大棚没有让植物摆脱太阳,而是帮助人们更长久、更稳定地利用当地的阳光。
因此,种菜的人会关注连阴天,也会防备炎热季节里棚内过热。阳光少了,作物生长和收获可能放慢;日晒太强、温度过高,又可能伤害作物。城市里的人只看见一把菜的大小、新鲜程度和价钱,产地的人却需要天天照看这些变化。太阳影响的是田间的生长,传到市场上,就成为供应多少、何时上市以及品质怎样的差别。
餐桌上的肉、蛋、奶,也有植物生长的支撑。牧场上的草、田里的玉米和大豆,许多会成为动物的食物。养殖场每天都需要稳定的饲料补充,种植区的收成便会影响肉、蛋、奶的生产。作物歉收时,除了直接出售的粮食减少,养殖场也可能需要寻找别的饲料来源。太阳通过作物和牧草的生长,参与着比蔬菜摊大得多的食品生产。
食品离开田地以后,还会继续用到能源。需要冷藏的食物,要经过冷库、冷藏车和商店冷柜,才有机会在较远的地方保持合适的品质。这些设施用的电,又与前面那些电源相连。在这里,同一批收获能服务多远的消费者,不只取决于田里长成多少,还取决于有没有能源维持运输和保存。太阳相关电源参与这项持续用电,让远处的收获有机会走上更多人的餐桌。
有些食品加工至今还直接借太阳的热。谷物收下来要干燥,一些水果会被晒成干果,鱼也可以制成干货。水分少了,许多食物更便于保存和运输。采用日晒的地方,可以少用一部分燃料或电来完成干燥;遇上持续阴雨,则要推迟晾晒或改用其他干燥办法。天气在这里直接影响加工安排和所需的能源。
衣柜里的棉田、牧场和石油
服装店里,一边是棉衬衫,一边是羊毛衫,运动服的标签上又写着聚酯纤维。它们的手感、用途和价格不同,离开工厂以前走过的路也不同。太阳对衣着的影响,就在这些不同的材料里:有些是今天的植物长出来的,有些经过动物,有些则与很久以前留下的石化原料相连。
棉花最直接。棉株在田里开花、结铃,成熟的棉铃裂开,露出细软的白絮。阳光帮助棉株生长,最后长出的纤维被人们采收,做成纱和布。一块棉布可以变成衬衫、床单、毛巾,也可以出现在工作服和各种日常织物里。
亚麻等植物也能提供纺织纤维。它们原先是植物身体的一部分,经过人的加工,成了柔软、透气的衣料。植物靠阳光生长,人们又利用这些生长出来的材料遮身、保暖、吸汗。
动物纤维把这层联系藏得深一些。羊毛长在羊身上,蚕丝来自蚕,但牧草、饲料和桑叶都要先长出来。太阳支持这些植物的生长,也就支持着羊毛和蚕丝的生产。牧场、桑园、养殖和纺织连在一起,一件衣服的原料能从田野走进城市,是这一整套生产共同完成的事。
以中国的棉花供应为例,2025年,全国九成以上的棉花产自新疆。国家统计局在当年的生产解读中提到,新疆棉花生长发育期间光热充足,天气条件总体有利于生长。一个主要产区得到的光和热,就这样参与了远远超出当地人口需要的原料生产,供应着后续纺织行业。
充足的光热要与合适的品种、种植管理等条件一起,才能成为田里的收成。纺织厂可以在远处建起车间,却不能只靠机器在车间里长出棉花。主要产区能收多少棉、什么时候采收,会沿着原料供应影响后面的纱、布和成衣。衣服在商店里已经不怕一场雨,生产原料的土地却仍在依靠合适的生长条件。
合成纤维让衣料有了另一批来路。常见的原生涤纶使用石化原料,尼龙等材料也有常用的石化生产路线。石油中的许多有机物,可以追到古代生物留下的物质。那些生物的成长,曾直接或间接依靠阳光。今天,人们把这批古老原料做成纤维,太阳与衣着的联系便跨过了远远超过一季庄稼的年月。
石油在这里承担的角色,与汽车油箱里的燃料不同。原料没有都被烧掉,有一部分成为衣料本身。运动服、雨衣、结实的背包和各类混纺织物,能利用这些材料获得不同的使用特点。
衣服穿过以后,太阳还会直接参与它的下一次使用。洗净的衣物挂到室外,阳光和风能帮助它们变干;遇上阴雨,改用烘干机,这项平时由阳光和风帮忙完成的需求,就得转由电来承担。
房子里的木材、玻璃和钢筋
工地上,一车车建材送进来,木料、钢筋、玻璃和水泥各有用处。房子盖好以后,大部分材料会藏进墙、楼板和门窗里。住进去的人每天依靠它们挡风雨、承受重量、分隔空间,却很少再看到生产它们时所需的土地、矿山、工厂和能源。
木材是在生长中得到的建材。树木利用阳光长出枝叶、加粗树干,把木材一年年积起来。人们用它做梁柱、门、地板和家具,原先支撑树木的材料,又被用来支撑人的居住。树在阳光下长出的材料,离开枝叶以后,仍能在人们的房屋里使用很久。
木材供应也需要时间和土地。锯木、切割和运输可以加快,树木生长却有自己的速度。人们要长期得到木料,就得保有能够继续生长的森林,安排采伐和更新。建筑对木材的需求,因而会把一座城市的住宅,与远方林地许多年接受阳光、持续生长的过程连在一起。
玻璃、钢筋和水泥的主要原料,则来自矿物。砂石和铁矿不是今天的阳光长出来的,人却需要大量能源,才能把它们变成可以盖房的材料。一座矿山只提供了原料,工厂里的炉火、机器和运输,还得有人为它们供能。现代城市能大量使用这些材料,与人们调动能源的能力密切相关。
普通窗玻璃用砂等矿物制成,生产时离不开高温。人们用燃料或电取得这样的热,才有了成片、平整、能透光的窗户。很多供热燃料和电源与太阳有直接或间接的来路。一扇窗并非由阳光变成,它的制造却可能借了太阳通过燃料或电提供的能量。
钢铁与煤还有更紧密的工业联系。常见的高炉炼铁会使用由煤制成的焦炭,既供热,也帮助从矿石中取出铁,再进一步制成钢材。与古代生物有关的原料,不仅让机器和炉子有能量可用,也能直接参加材料生产。
水泥生产同样需要高温。石灰石等原料要借助工厂的能源,才能成为进入墙、梁和楼板的建材。住房不只需要把矿物从地下搬出来,还需要为大规模改造这些材料持续供热、供电;人们能盖起多少房屋,也受到这种生产能力的制约。
屋顶也能直接为日常热水借太阳的力。洗澡、洗漱和清洁每天都要用水,采用太阳能热水的住宅,可以让阳光承担一部分加热工作。家里用到热水时,水不一定刚刚由燃气或电烧热,其中一部分热已经在白天日晒时得到。住宅得到的太阳,因而不仅改善采光和温度,也能减少电或燃气的用量。
这已经不是少量样板房里的尝试。国际能源署框架下的太阳能供热制冷合作项目,在2025年报告中估计,2023年底,仅中国独户住宅生活热水系统的集热器面积就已超过3亿平方米。具体一户能由太阳供多少热水,要看日照和使用情况;日照不足时,还可以由电或燃气等补热。人们仍能安排日常洗浴,同时让有阳光的日子少消耗一部分其他能源。
房子建成以后,又开始直接接受日晒。冬日阳光照进房间,既能帮助室内变暖,也能让白天少开些灯;夏季强烈日晒落在墙面和窗户上,却会增加降温的需要。住户关不关窗帘、是否需要开灯和空调,都会受到太阳的影响。建筑从生产材料到日常居住,始终与太阳有关。
车轮、航班和远洋货船
清晨的公交站开始有人等车,公路上的货车在送货,机场和港口也有旅客、货物不断出发。一座城市能满足多少人的通勤需求,市场能收到多远的货物,工厂能从哪里买进原料,都与运输能力有关。太阳通过人们使用的动力和材料,参与着这些每天都在发生的移动。
汽油、柴油和不少航空、航运燃料来自石油。人们把石油中的能量用在交通工具上,就能载着许多人、许多货物,越过只靠人的体力难以承担的距离。燃料烧掉的同时,一部分古代生物曾经积下的能量被释放出来,成了今天让车辆、航班和船只前行的条件。
这种联系改变了人的生活范围。人们可以住在离工作地点较远的地方,去另一座城市看病、读书,也能与相隔很远的家人见面。远方发生的生产和收获,可以通过运输进入本地生活。交通工具怎样设计、路线怎样安排,都有人的工作在里面;支撑它们持续移动的能源,则让这些安排成为可能。
海运的变化尤其容易看出太阳在不同年代里的作用。风帆曾让船只借风远航,船期和航线需要适应海上的风。后来,燃料动力让许多船不必再等合适的风来出发。人们减轻了对眼前风况的依赖,却又在许多航程中用上与古代阳光相连的燃料。
电动交通又把动力接向更多电源。地铁、高铁和电动公交车由电来支持运行,风电、水电和太阳能发电因此都有机会参与一趟通勤或长途旅行。具体来路取决于供电情况,电网中也有与太阳照射无关的电源。过去供给交通的许多燃料,连着古代生物积下的能量;现在,白天新发出的太阳能电也可以进入铁路和充电设施。交通行业能够选择的能源,由此多了直接利用当代阳光这一条。
运输也要靠材料。普通汽车的轮胎会用到天然橡胶和合成橡胶,前者来自橡胶树,后者有常见的石化原料路线。公路中的沥青常来自石油,路面同时还要使用大量砂石。太阳对交通的影响,既能通过燃料让车跑起来,也能通过植物和有机原料,进入轮胎、路面和交通工具的许多部件。
人自己也是出行的一部分。走路、骑自行车,用的是身体从食物中得到的能量。早餐里的米面、油和其他食物,沿着生产来路,又与植物得到的阳光有关。太阳既参与了远洋货轮使用的某些能源,也能通过一顿饭,支持一个人走到车站、骑车去学校。
洗涤用品和塑料包装
超市里,洗洁精和洗衣液装满了一排货架。厨房的油碗要洗,穿脏的衣服要洗,桌上的油渍也得擦掉。人们每天用去一些清洁用品,工厂便要不断补上新的货。在这些日常使用的液体里,有些清洁成分的原料,来自田里的玉米和热带生长的椰子、油棕。
巴斯夫生产的一类清洁成分,就用到了玉米提供的糖,以及椰子油或棕榈仁油提供的原料。制成的成分可以用于洗碗、洗衣和清洁桌面。人们从植物那里取得的,不只有入口的食物;植物长出的油和糖,还能经过加工,帮助人们除去生活中的污垢。
这些植物生长时,需要阳光。田里的玉米、椰树上的果实,原本各有各的样子,进入工厂后却能成为同一类清洁用品的原料。太阳支持植物一年年长出新的果实和种子,也让这条原料来源能够随着种植和收获继续下去。家庭、餐馆和洗衣店持续消耗的用品,就有一部分靠这样的收成来补充。
还有些清洁成分采用石化原料。石油、天然气除了能当燃料,还能提供制造用品的原料。这些原料与古代生物、古代阳光的联系,到了化工行业里,就落在了今天需要不断补充的清洁用品上。一瓶洗洁精往往含有多种成分,实际用了哪种来源的原料,要看产品和厂家的说明。
这类非燃料用途需要的原料,并不是石油使用中的零星部分。国际能源署在2018年的报告中指出,用作石化原料的石油,已占全球石油需求约12%。这些石油进入的是制造材料和化工产品的生产,用途不同于供车辆烧掉的燃料。对人类来说,与古代阳光有关的这批资源,既能提供动力,也提供了大量可以加工成日用品的物质。一个家庭不断用掉的清洁用品和包装,背后有持续的工业原料需求。
超市生鲜区里的包装,把同样的原料用在了保护食品上。肉和蔬菜外面常包着一层薄膜。有些食品保鲜膜用石化原料制成,薄薄一层便能把食品与外界隔开,帮助减少水分散失,也减少运输、摆放时的直接接触。食物从产地到商店,再到家里的冰箱,要经过不少次搬运,包装在这些时候持续保护着里面的东西。
包装本身不代替清洁和冷藏,但让食品更便于分开、运送和存放。太阳支持作物长成,而一些与古代生物有关的材料,又帮助人们保护收获。人们住得离农田很远,仍能得到较新鲜的食物,合适的包装也参与了这件事。
同样来自石化工业的塑料,还能制成装液体的瓶和袋。燕山石化披露过一种医用塑料的去向:它被用于药企装注射液的软袋和塑料瓶。与古代阳光相连的这批有机原料,在这里成了医用容器本身。
盐田里,太阳替人做工
浙江象山的海边,有人把海水引进盐田,借日光和风晒盐。2017年夏天的一篇当地报道,记录了伏天盐田里的生产:天气好,盐民忙着引海水、晒盐;盐池里出现白盐后,再把盐收起来。海水看上去是一片水,晒过以后,人们却能从中取得成堆的原盐。
海水里原来就溶着盐。太阳照在盐田上,水吸收热量,逐渐蒸发到空气里,盐便留了下来。海风也能帮助水分蒸发。人们把海水铺在开阔的盐田中,让大片水面直接接受日晒,太阳每天送来的热便参与了生产。
如果用烧火的办法从盐水里取得盐,就得不断供给燃料,把水加热蒸发。日晒盐田则借用了照到地面的阳光,承担这项大量用热的工作。这样取得原盐,仍需要盐田、设施和人的劳动,但不必把蒸发海水所需的热全靠烧燃料来供应。开阔的海边盐田,由此成为借助日晒持续取得原料的生产场所。
这份好处也使晒盐紧紧依靠天气。晴天多,日晒充足,水分便能不断蒸发;雨落进池中,却会把盐水重新冲淡。象山的报道写到,下雨前,盐民会把卤水转到有覆盖物的池中,雨后再引回盐池。卤水就是已经晒得较咸的盐水,保护它,也是在保住此前日晒和劳动取得的成果。收盐时间也就得跟着晴雨安排。
收起的原盐还要根据用途,经过相应的加工和质量检查。适合食用的盐可以进入家庭,也可以用于食品加工。人们做饭时只取少许盐,食品工厂却要持续采购;海边日晒取得的原料,便能通过这样的供应进入许多地方的厨房和食品生产。我们吃的盐还可以来自井矿和盐湖,海边盐田是其中一条来源。
盐的去向也不限于餐桌。工业盐可以作为制造烧碱、纯碱等基础化工产品的原料,这些产品又用于造纸、玻璃、洗涤用品等行业。海盐若进入这样的生产路线,太阳在盐田里承担的蒸发用热,就帮助人们取得了后续工业需要的一批原料。盐田与纸张、玻璃之间,隔着工厂和加工,却存在实实在在的材料供应关系。