家用電燈突然熄滅，手機信號中斷，城市陷入黑暗與混亂之中……在現(xiàn)代化的今天，人們對電的依賴越來越強，如何才能保證安全、可靠、持續(xù)的電力供應？智能微網(wǎng)的出現(xiàn)為解決此難題提供了可能。美國斯坦福大學助理教授RamRajagopal是美國智能電網(wǎng)研究領域的青年領軍學者，近日應南方電網(wǎng)之邀來廣州講學。

Ram Rajagopal

    Ram表示，智能微網(wǎng)不僅能夠提供更高的電力可靠性，滿足不同用戶的多種需求，還能實現(xiàn)能源效益、經(jīng)濟效益和環(huán)境效益的最大化，是未來電力的發(fā)展方向。在供電不足的情況下，確保電燈、電梯等最重要電器的用電。

    智能微網(wǎng)是指由分布式電源、儲能裝置、能量轉換裝置、相關負荷和監(jiān)控、保護裝置匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng)。它是一個能夠實現(xiàn)自我控制、保護和管理的自治系統(tǒng)，既可以與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運行，也可以孤立運行。

試驗：一年節(jié)省電費12萬元

    在過去，電力供應多采用大型集中電網(wǎng)，電網(wǎng)內部出現(xiàn)問題，其他線路也受影響甚至可能導致電網(wǎng)系統(tǒng)癱瘓。2003年8月14日，美國東北部和加拿大東南部的聯(lián)合電網(wǎng)發(fā)生大面積停電，兩國共有6000萬人受到影響。

    Ram致力于研究多能互補技術，以綜合利用包括太陽能光伏發(fā)電、風力發(fā)電在內的多種能源，實現(xiàn)清潔能源的高效利用。Ram還引入互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)等先進技術，通過抓取電表數(shù)據(jù)分析用戶用電行為，智能微網(wǎng)能做出明智的能源管理決策，實現(xiàn)區(qū)域能源的自動化、智能化。

    在我國，電力行業(yè)的發(fā)展緊跟時代前沿，從普通電網(wǎng)到微電網(wǎng)，從智能電網(wǎng)到智能微網(wǎng)，我國投入大量物力、財力與人力，積極推進技術進步和裝備更新，推動電力行業(yè)轉型升級與結構調整。早在2010年，廣東珠海東澳島太陽能電站就已建成并成功實現(xiàn)運行。它是我國首個兆瓦級分布式太陽能發(fā)電智能微電網(wǎng)系統(tǒng)。2015年5月，南方電網(wǎng)完成國家首個智能微網(wǎng)群（廣西貴港三里一中微網(wǎng)群）工程的自驗收，充分利用貴港市的風和光，進行清潔能源發(fā)電。一年可發(fā)電26萬千瓦時，節(jié)省電費12萬元，不但可以滿足全校1600名師生的用電需求，甚至還可以反哺大電網(wǎng)。

多學科知識涉足智能微網(wǎng)

    廣州日報：你在伯克利大學所學專業(yè)與智能微網(wǎng)無關，后來是如何進入智能微網(wǎng)這個研究領域？

    Ram：近10年來，我一直在為電力工作。雖然我的專業(yè)與電力關系不大，但我對智能電網(wǎng)很感興趣，因為它能為世界的每一個公民提供更多的清潔能源和更可靠的電力供應。有一天，我突然想到：電力系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)那么多，我們如何有效利用這些數(shù)據(jù)來創(chuàng)建更好的電網(wǎng)呢？這便是我進入智能微網(wǎng)研究領域的開端。

    廣州日報：智能微網(wǎng)涉及到大數(shù)據(jù)、傳感器、計算機科學等諸多領域的知識，這些知識你是如何獲得的？

    Ram：從小到大，我對不同學科都很感興趣。我在讀博士期間，還修讀了統(tǒng)計學碩士學位，掌握了一些計算機技術。而且，我身邊的人也會教給我許多知識。

做“聰明”的決策者

    廣州日報：智能微網(wǎng)的“智能”體現(xiàn)在哪些方面？

    Ram：智能電網(wǎng)可以抓取有用信息，以此來協(xié)調各種資源。智能需要數(shù)據(jù)，“智能電網(wǎng)”就是收集有用的數(shù)據(jù)信息，并對數(shù)據(jù)加以分析，以做出更明智的決策。

    廣州日報：智能電網(wǎng)如何保證用戶的用電需求得到滿足？

    Ram：關鍵問題在于如何充分運用數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包括兩個方面：一是用電數(shù)量，二是用電時間。智能微網(wǎng)可以利用園區(qū)和家庭用電情況的相關數(shù)據(jù)建模，預測未來的用電情況，并根據(jù)預測結果配送電力，以更好地平衡供應和需求。比如，如果一個人習慣在每周二早上八點到九點打開洗衣機，智能微網(wǎng)收集到這一信息后，就會在那段時間自動開啟洗衣機的電源。

將有效節(jié)約家庭用電

    廣州日報：創(chuàng)建智能微網(wǎng)，廣州這類大型城市有何不足的地方和有利的條件？

    Ram：一個城市人口越密集，能源消耗就越多。所以相對于人口密度小、偏遠的地區(qū)，廣州創(chuàng)建智能微網(wǎng)所需的資金和技術投入會更多。不過，廣州的能源利用率高，在相等的投入下廣州所獲得的經(jīng)濟效益會更大，電力供應的可靠性也會更高。在廣州，建筑密集，屋頂太陽能發(fā)電受到限制。但是，隨著儲能技術的發(fā)展，智能微網(wǎng)的應用場景會越來越廣泛。

    廣州日報：請介紹一下你的最新科研成果“家庭智能微調度系統(tǒng)”（homehub）

    Ram：我們的項目從居家設備出發(fā)，“家庭智能微調度系統(tǒng)”與各類設備相連接，它通過一種智能算法去測量和收集不同設備的用電情況。例如，如果家庭有能源儲備裝備、太陽能發(fā)電板、智能溫控器，微調系統(tǒng)會計算出，什么時候應該調節(jié)智能溫控器以達到用戶最喜歡的溫度，以及如何以最節(jié)約的方式用電。