智能電網(wǎng)還是綠色電網(wǎng)？

當(dāng)下，人們正在熱議“到底什么是智能電網(wǎng)”。我們可能會(huì)想象智能網(wǎng)絡(luò)就是能讓電網(wǎng)運(yùn)作更經(jīng)濟(jì)和更多功能，同時(shí)在非正常和緊急情況下為用戶迅速恢復(fù)電力供應(yīng)的一系列設(shè)備。這個(gè)“綠色電網(wǎng)”是高效電網(wǎng)運(yùn)作，能源發(fā)電和負(fù)荷控制的必然產(chǎn)物。

智能電網(wǎng)的初期實(shí)施必定將改善我們的電網(wǎng)運(yùn)行，如電壓控制、無(wú)功控制和高效地分配剩余電力，為我們提供一個(gè)節(jié)省能源和降低二氧化碳排放的高效綠色環(huán)保電網(wǎng)。舉個(gè)例子，PPL電力公司有著一個(gè)具備以上特征的智能電網(wǎng)計(jì)劃，預(yù)計(jì)能為用戶節(jié)省大約2.5%的用電量。PPL電力公司的這項(xiàng)計(jì)劃得到了由美國(guó)投資振興法案資助的1900美元美國(guó)能源部聯(lián)邦基金。這筆資助來(lái)自美國(guó)智能電網(wǎng)投資撥款項(xiàng)目DE-FOA-0000058。同時(shí)，PPL電力公司將聯(lián)手德雷克塞爾大學(xué)和科技先驅(qū)阿爾卡特朗訊、通用電力以及洛克希德馬丁一起設(shè)計(jì)和執(zhí)行這個(gè)計(jì)劃。

我們的初步計(jì)劃將讓電網(wǎng)運(yùn)行實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，讓電網(wǎng)故障斷電并獨(dú)立于整個(gè)電網(wǎng)，從而在非故障的線路上更快地為用戶恢復(fù)電力供應(yīng)。這個(gè)智能電網(wǎng)將實(shí)現(xiàn)對(duì)全電網(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)，非故障線路輸電以及恢復(fù)用戶的供電服務(wù)。這需要電力控制和終端設(shè)備的雙向交流來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集。這些數(shù)據(jù)的分析將進(jìn)一步優(yōu)化電力網(wǎng)絡(luò)。

這些在電網(wǎng)中采集的額外信息和控制設(shè)備將實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)電壓的動(dòng)態(tài)控制，為所有用戶提供最優(yōu)化供電電壓，最終節(jié)省能源。目前，供電電壓往往在電線鋪設(shè)的時(shí)候就設(shè)定了，只有在電路負(fù)荷發(fā)生顯著變化時(shí)才進(jìn)行周期性調(diào)整。這種設(shè)定模式將造成某些用戶得到比實(shí)際需要高的電壓，相反某些用戶卻得到比最優(yōu)電壓低的電壓。無(wú)論是哪一種情況，都會(huì)造成電力資源浪費(fèi)。目前的電網(wǎng)設(shè)計(jì)設(shè)置了獨(dú)立運(yùn)作的調(diào)整設(shè)備。雖然這個(gè)獨(dú)立運(yùn)作的設(shè)備大多數(shù)情況下能有效地調(diào)節(jié)供電電壓，它仍不是最優(yōu)的選擇。

另一方面，智能電網(wǎng)的初期設(shè)施必將為用戶提供用電信息，并讓用戶決定如何使用這些信息。因此，這很有可能導(dǎo)致智能電網(wǎng)未能如預(yù)期般節(jié)省能源。譬如說(shuō)，在不直接控制用戶用電設(shè)備的情況下，用戶必須主動(dòng)采取節(jié)能措施。最近有一個(gè)嘗試，以發(fā)光圓球來(lái)提示用戶電力的使用情況并示意用戶注意減少使用量。然而，這種信息提示反饋效果并不理想，大多數(shù)情況可能是提示發(fā)生作用的時(shí)候用戶正在外工作，或用戶不想手動(dòng)調(diào)節(jié)用電量或改變他們的舒適度。

現(xiàn)在有一個(gè)很好的機(jī)會(huì)去延伸與用戶之間的交流從而直接地控制用電設(shè)備。某些用戶會(huì)因?yàn)閮A向于“設(shè)定并忘記”科技而選擇更為便捷的自動(dòng)控制，這將顯著提高電網(wǎng)的運(yùn)作效率。當(dāng)在用電負(fù)荷高峰期間，選擇性的一些負(fù)荷將被關(guān)閉，從而使每個(gè)負(fù)荷的開(kāi)支節(jié)省并同時(shí)減少二氧化碳排放，提高現(xiàn)有用電設(shè)施的用電效率。大多數(shù)的用電設(shè)備計(jì)劃循環(huán)使用控制電荷，例如，關(guān)閉15分鐘負(fù)荷回路然后重新打開(kāi)45分鐘便可以減少潛在的電路負(fù)荷約25%。

降低電網(wǎng)在高峰時(shí)期的負(fù)荷運(yùn)作會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)更加綠色環(huán)保。發(fā)電尤其考慮成本因素，成本最低的基荷機(jī)組將優(yōu)先配電，其次是成本較高的燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組，最后是用電高峰期使用的最高成本的發(fā)電設(shè)備。成本較低并不一定有更低碳排放的發(fā)電設(shè)備將被優(yōu)先配電。當(dāng)綠色發(fā)電技術(shù)變得更高效和更普遍的時(shí)候，實(shí)現(xiàn)輸電系統(tǒng)內(nèi)雙向電流監(jiān)測(cè)和管理的智能技術(shù)將成為整合輸電系統(tǒng)的重要一部分。

許多電力公司將采用分時(shí)定價(jià)機(jī)制。舉個(gè)例子，每天早上7點(diǎn)到晚上7點(diǎn)的用電高峰時(shí)期，電價(jià)將是用電低峰時(shí)電價(jià)的兩倍，也就是晚上7點(diǎn)到第二天早上7點(diǎn)。分時(shí)電價(jià)機(jī)制將降低日間用電高峰的用電量。這個(gè)定價(jià)機(jī)制還有一個(gè)潛在的好處，它使得用電高峰時(shí)期的成本最高的發(fā)電機(jī)組成為效率最低和更高碳足跡的發(fā)電選擇。這將是一個(gè)雙贏的情況：電力公司降低了用電負(fù)荷的同時(shí)，也降低了用戶的電費(fèi)開(kāi)支。

當(dāng)我們邁向新的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的時(shí)候，在電網(wǎng)硬件、通訊設(shè)備和智能系統(tǒng)的整體實(shí)施等方面將迎來(lái)技術(shù)的創(chuàng)新，使我們的電力系統(tǒng)更優(yōu)化。這些新技術(shù)將降低發(fā)電過(guò)程對(duì)環(huán)境的影響和用戶的電費(fèi)開(kāi)支。