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如果我们都用智能电表,会导致智能电网崩盘吗?

2015年07月29日 ?? 收藏1
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,能够让能源供货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(来源:American Physical Society)
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(来源: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(来源:American Physical Society)
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(来源: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

(参考原文:Smart meters can destabilize grid, study says,by Christoph Hammerschmidt)


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智能电表? 智能电网? 太阳能? 不来梅大学?

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