现有电网问题多

　　自上个世纪诞生以来，电网就一直没有做过大的改变。世界上的首个电网是按“单行线”建造：一端是发电厂，另一端是用电消费者。多年以来，这种模式被广泛采用，也带动了工业国家的经济增长及电力普及。但现在它已经明显过时了。

　　如今，世界各国都投入巨额资金发展各种清洁能源技术，如太阳能电板、风力涡轮机、电动汽车等等。但绿色能源来源分散且缺乏连续性，这让绿色能源发电很难并入现有的电网。这种缺陷致使清洁能源在实际应用领域举步维艰。美国西北太平洋国家实验室的研究就表明，美国目前所发电量能将现有的73%传统汽油汽车换为电动汽车，但因有些电力难以并入现有电网使电动汽车充电困难，阻止了它在全美的普及。因此，为了使能源供应顺应能源需求，世界各国还需对电网做大手术，让其更加智能化。

　　传统电网模式存在的一大问题是，它的电力分配系统缺乏透明度，这在消费者看来尤为突出。许多用户在收到电力公司的账单之前都不清楚自己到底用了多少电。同时，人们也不清楚他们所用之电是从何而来，是化石燃料发电还是可再生能源发电，以及在发电过程中产生了多少废气。此外，现有电网对电力供应中断缺乏相应预警，电网发生故障时甚至还需消费者提醒企业进行维修。有研究人员就指出，在所有的行业中，电力行业网络最缺乏能见度（不论是对消费者还是发电厂）。

　　智能电网更加绿色、高效

　　许多科学家相信，解决这些问题的方法是将计算机应用于电网之中，将数字传感器、遥控装置等加入现有的电力传输及分配系统会使电网变得更加智能、绿色、高效。而且这样的“智能电网”能更加及时、透明地反应电网状况。此外，“智能电网”还有更多的优势。例如，它能处理可再生能源所发电力，能协调电力汽车充电，能为消费者提供电力使用情况，也能让发电厂更有效地监控电网。而这些优势都能帮助电厂减排。科学家相信，智能电网能彻底改变现有电网的工作模式。

　　要将现有传统电网升级为智能电网，要做大量改变。从电力运输和分配角度来说，输电线路中需要安装传感器以及一些数字设备，这些设备可以让电厂更加有效、可靠地控制电力的运输、分配。例如，现有电网的大多监控及数据采集系统都以4秒为周期向电厂提供关于输电线状态的信息。但如果安装上一种名为“同步测定器”的装置，电厂就能在1秒钟之内获得30次甚至更多的关于电网状态的信息，这样一来，电厂就能更准确地掌握电网的健康状况。美国西北太平洋国家实验室的研究员表示，电网同步测定器可以在用电高峰到之前给电厂一定的警告，以预防用电高峰来带的大范围电力中断。

　　另外一个重要的改变是在智能电网中引进了智能仪表。智能仪表能实时追踪用户的用电情况，并将所得有用信息传给电厂。实际上，智能仪表早在几十年前就已经应用于商业、工业领域。不过近几年来，智能仪表成本价格大幅降低使其能广泛应用于各个领域。

　　智能仪表在消费者与发电厂之间建立起“双向”信息交流渠道。一旦安装，发电厂就能更轻易地找到电力在储存、运输过程中发生损耗的具体方位，因为它避免了人工读取测量仪的必要，也免去了一系列为获得一个特定参数而带来的麻烦。在现有电网中，为了得到一个特定参数，工作人员有时必须切断或开启某个供电线路的电源。一些智能仪表还能帮助预防盗电的发生。据美国ABI研究公司的统计，目前，全世界范围内共安装了7600万个智能仪表，而且这一数字有望在2013年增至1.55亿。意大利暂时在智能仪表安装上领先世界。自2001年起，意大利国家电力公司共在其电网中安装了3000万个智能仪表。美国也不甘落后，在未来几年，加利福尼亚计划安装1200万个智能仪表；安大略湖省甚至宣称要在2010年之前让每家每户都用上智能仪表。

　　但安装智能仪表仅仅只是通向智能电网的第一步。在安装智能电网之后，还需要有相应的智能电器与其相呼应，如智能空调、冰箱、电视机等等。这样一来，人们就能通过家中的读数器或联网入口，更清楚地了解自家的用电信息，为空调设置最佳温度，或者选择更清洁绿色的电力来源。

　　除了给电厂更有力的监控之外，智能仪表还可以让电厂变得更有灵活性。这一点特别体现在智能仪表可以根据一天之内电力供需状况的不同随时调整电力价格。这一招对减少电力消费十分有效。有实验表明，如果提前告诉人们在用电高峰时电力价格更高，并能及时预测电力高峰到来的时间就可以有效地缓解用电高峰给电网带来的负担。实验同时表明，如果随时都了解自己的用电量，大部分人会选择减少大约7%的电力消费；如果再加以更多的刺激，如告诉人们电费上涨，他们则会在用电高峰减少15%甚至更多的消费。科学家称，他们的最后目标是要让电器智能化，让它们在用电高峰或者电价上涨时自动减小功率甚至关闭。

　　当然这种计价体系比现有的计价体系要复杂很多，但它却能给消费者省下大量资金。美国西北太平洋国家实验室的初步研究表明，安装了智能仪表之后，人们的平均用电费用比以前减少了10%。

　　智能仪表同样为电厂带来了不少好处。它能使电厂更好、更及时地平衡电力的供应与需求，在用电高峰期减少电力消费，在需求相对较小时鼓励消费。这样一来，用电高峰期时的供电压力将得到有效的缓解，从而电厂可以不用建更多的发电站来满足高峰时期的电力需求。此外，它还能增强电力系统的稳定性。

　　智能电网还能更好地协调太阳能、风能等分散的、间歇性的可再生能源发电，因此智能电网能有效地解决电动汽车充电难的问题。根据智能电网收费特点，电动汽车最佳的充电时间将是在深夜，因为那时的电价最便宜。西北太平洋国家实验室的罗伯特说：“如果不利用智能电网平衡电力供应与需求，人们就不得不新建大量的基础设施，如发电厂，来解决电动汽车充电的问题。”智能电网甚至可以将电车与电网之间的能源流动变成“双向流动”。可以想象，如果数以百万计的电车随时待命充电，它们将成为巨大的移动储能系统，及时吸收电厂的多余电量，或者是在需要时将车内的电力返回到电网中。

　　短期看投资大  长期应物超所值

　　但想要实施这一切并不便宜。一个智能仪表售价大约为125美元左右，而如果将安装费用、通讯网络、数据处理软件等所需费用都算起来，花费将更高（因为智能仪表每隔15分钟就能向消费者反映用电信息，所以必须要安装新的软件来处理这些信息）。

　　美国政府已决定从经济刺激计划中拿出40亿美元用于智能电网改造。但这一数字还远远不够，因为仅仅向每个美国家庭各提供一个智能仪表，就需几百亿美元。因此，美国各大州也纷纷拿出巨额资金，用于该领域投资。加利福尼亚各电厂将在未来几年内联合投资45亿美元于电网智能化改造，这意味着美国要在全国范围内实施此项计划将要花费超过500亿美元。但相对美国在电力领域的投资，这笔钱只能算是九牛一毛。据西北太平洋国家实验室估计，未来十年内，如果美国想要达到预期的经济增长目标，就必须向传统电网投入资金约4500亿美元。

　　同时，这项投资也是物超所值。意大利国家电力公司在全国范围内安装3000万个智能仪表共花费21亿欧元，但这项工程现在每年可为该国节省5亿欧元资金，因此不出5年，意大利就能收回所有的安装成本。另据美国咨询公司Brattle集团统计，如果美国能利用智能电网将国家高峰期用电量减少5%，20年内该计划将为美国节省660亿美元。而智能电网技术至多能将高峰期的用电量减少25%。这样一来，20年内节省的资金将高达惊人的3250亿美元。