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智能电表能成就智能电网,也能毁了它

上网日期: 2015年08月21日 ?? 作者: Christoph Hammerschmidt ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:智能电表? 智能电网? 可再生能源?

在全球许多地区(如德国),智能电表(smart meter)是新建筑物的强制性配备——智能电表是智能电网(smart grid)的重要部份,能够让能源供应商配合能源的产生与消耗实施差别电价,而且也有助于用户优化能耗配置。

不过,德国不来梅大学(Bremen University)的科学家质疑这一途径能否顺利进行。他们认为,广泛部署智能电表,将会造成电网反应混乱,从而导致更严重的停电。

智能电网的基本概念是因应发电量调整电力消耗。可再生能源是电网中的主要因素,发电量将根据不同的情况而异,例如阳光产生的太阳能, 以及风力则来自风力涡轮机。相较于阳光较弱或未起风的时间,在有较多能源产生时的电费将会变得较便宜。用户可自行设定家中洗衣机等各种电器,在发电量高而 电价低的时候启动电器作业。然而,来自不来梅大学理论物理研究所(Institute of Theoretical Physics)的一群科学家们指出,这个概念可能过于短视,最终将会失败。

由该校教授Stefan Bornholdt主导的研究团队模拟了大量导入智能电表应用的市场情况。他们的研究结果十分令人惊讶:智能电表的使用将会造成易于泡沫化的人为能源市场,甚至导致像金融或房地产市场崩盘的情况。

Bornholdt 观察,电力能源向来无法被均匀地馈入电网中,总是随着时间而起变化。而风能与太阳能由于存在阳光与风力强度等自然参数,更显著地增加这些变化。强制规定建 置智能电表的想法在于根据能源供需调整不同的电价,从而抑制电量波动。例如,用户在操作洗衣机以前,可先行设定机器,使其只在电价降低到某一默认价格点时 才启动。Bornholdt表示,这个基本概念来自于根据市场供需调整价格的经济学理论。然而,这个理论并不完整,尤其是大量消费者争相利用最佳价格点之际。因为,每个人都想在价格最低点时洗衣服。

个别电表的动态模式:随着用电时间增加,可接受的最高价格点逐渐降低《电子工程专辑》
个别电表的动态模式:随着用电时间增加,可接受的最高价格点逐渐降低
Source:American Physical Society

然而,这个模式可能无法正常运作:根据研究人员的仿真显示,在一个竞争的环境下,市场行为将会失控、不稳定且混乱。例如,如果能源供应低而价格高时,大部份的用户将倾向于延迟用电。Bornholdt解释,但他们也无法永远这么做。当越多的机器等待启动,潜在的需求就越高:泡沫因焉形成。等到最近一次的价格 微幅下滑时,这个泡沫就破灭了。因为有许多消费者延迟了洗衣时间,导致无数台洗衣机都在同时间忽然开始洗衣。Bornholdt强调,这将引发极度用电的集体崩溃机制,更可能导致严重的大停电。

连续一段时间的价格密度;平均价格以带多个标准偏差(点线)的直线表示《电子工程专辑》
连续一段时间的价格密度;平均价格以带多个标准偏差(点线)的直线表示
Source:American Physical Society

根 据研究团队的结论,大规模部署智能电表其实是未经全盘考虑的急就章。根据该研究的运算模式,研究人员们利用人们在此情况下实际采取的行动作为变量重新加以 建构。在这些情况下,个别用户并不知道自己的动作在成倍增加后所造成的结果。遗憾的是,那些提供能源的单位也并不知情。

不来梅大学科学家的这项研究已经发表于美国物理学会的《物理评论》(Physical Review)中。

编译:Susan Hong

本文授权编译自EE Times,版权所有,谢绝转载







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