智能电网——聪明的电网不浪费一度电
电能是我们生活中最熟悉,也最密不可分的能源形式。我们的用电量每时每刻都在发生改变,那么发电厂怎么样才可以控制好发电量呢?
理论上来说,电场的速度等同光速,因此发电厂发出的电力几乎能实时传输到各家各户,既不会在线路中“拥堵”,也不会在发电厂里“堆放”。或者说,要想将电能存储起来,需要将电流引导至特定的容器中,比如说电池;或转换成另一种能源形式后再利用,比如抽水蓄能。但是,大规模电技术仍然没那么成熟,且造价高、存在损失,因此发电厂仍然需要实时控制发电量。
发电厂想要控制好发电量就需要先得知用电量,那么如何得知?答案是通过电网的自动化技术。在电力系统中,有一种技术叫做自动发电控制(Automatic generation control,AGC)系统,它能够最终靠测量电路中电流的频率来判断用电量,并自动调节电厂多台发电机功率的输出,以响应负荷变化的系统。
简单来说,当用电量大于发电量,频率就会降低,系统会自动调节机器加速;反之发电量大于用电量,频率则会升高,机器则会相应地减速。如果你感觉难以理解的话,可以把电流想象成水流,电网想象成水管,发电厂想象成水池,那么用水大于放水时,水管中的水流就会变“细”,水管检测到这种变化,就可以通知水池多放点水,反之亦然。
不过,在提倡能源板块立体化发展的今天,电力系统不光要面临用户端变化莫测的用电需求,还需要面对复杂多变的能源供应端。在传统电力系统中,能源供应端主要是火力发电厂与水力发电厂,其发电量相对容易控制。但现如今,风力发电、太阳能发电、生物质能发电、地热能发电等各类新能源也逐渐发展壮大,给电力系统的发展带来了新的挑战。
比如风力发电和太阳能发电受天气影响极大,发电量本身就不稳定,各地区发展也不均衡,如果贸然并网,就会大幅度提升电网的控制难度,甚至导致电网失控。但是,消耗不可再次生产的能源的传统火力发电厂明显不足以满足现代社会对能源可持续发展与环保的要求。因此,新能源发电的并网势在必行。在这种背景下,智能电网应运而生。
智能电网,也就是智能化的电网,又被称为“电网2.0”。智能电网的智能化体现在升级、增设了各类智能化设施,使用了更为先进的传感技术、信息技术和控制技术,并由此解决了传统电网覆盖范围小、输电巡检难、配电忙调、新能源难以并网等问题。
首先,智能电网系统用分布式供电系统取代了传统的单一线路供电模式。所谓单一线路供电模式,是指一个发电站单独供电给一个城市或一个区域。这样的好处自然是布局简单,控制方便。但坏处也是显而易见的,一旦发电站本身发生故障,就会导致所属的区域大面积停电。不知道你是否还记得,我们小的时候经常会出现整个片区的停电,尤其在夏季。而现在不管空调、电暖气开的多猛,好像都已经很久没有遇到大规模停电的现象了。现代电网采用分布式供电系统功不可没。
不同于传统的一对一模式,分布式供电系统将多个发电厂与多个城市的供电进行了智能匹配。而电网系统这种升级转变,离不了各类的创新科技的加持,例如柔/直流输电、网厂协调、智能调度、配电自动化等,都为分布式供电系统提供了有力的保障。
智能电网还将把传统电网的动态调节模式转变为提前预知模式,以便更高效的控制各类新能源发电厂的发电工作。
我们都知道,白天的用电量往往要高于夜间,因此发电厂白天的发电量也一般会高于夜间,部分地区的电价也因此变成了分时段计费。然而这样的预测还远远不足精确。例如:春节期间,各处张灯结彩,人们熬夜聚会游玩,那么夜间的用电量可能会高于白天。
要想实现准确的预知用电量,就需要更加多、更深入的去收集、了解、分析不一样的区域、不同用户的用电习惯,以真实数据为基准,才可以做到预测结果的准确可靠。
为做到这一点,智能电网系统会在每一个用户的节点上安装智能传感器,用以统计用户的用电情况。用户的用电数据随之会与天气、假期、发电厂维护等信息一同传递到云端平台,然后智能电网中先进的算法模型会对收集到的大数据做多元化的分析、推演,最后达到精准判断出未来用电量趋势的结果,从而提前对发电厂进行调配。
智能电网还能够准确的通过用户习惯及供需之间的紧张程度,制定更为准确合理的分段式计价规则,并及时告知用户。用户由此能够更为经济合理的满足自己的用电需求,还可以利用自己的储能设备在低价时储电,高价时售电而获取经济利益,缓解用电与供电之间的紧张状况。这种供电与用电之间互相反馈、互相响应的模式就是智能电网实现高速双向通信的基础,也是实现发电“预言”的有力工具。
此外,智能电网也将先进的储能技术与设施纳入了电力系统。比如“电转气”这样具有大规模应用潜力的储能系统,可以将多余的发电转化成氢气或甲烷等清洁能源,实现与天然气管网等系统的立体互联。
电力工业是现代经济的基础与命脉,智能电网系统则可以向社会输入更为持续、经济和环保的电力资源,给未来复杂多变的市场发展提供更为坚实的电力保障,实现电力系统的节能减排,加快我们迈入数字化的经济、绿色经济的时代进程。
智能电网系统能向社会输入更为持续、经济和环保的电力资源 Pixabay
虽然,在整个世界范围内,智能电网的发展都还处于起步阶段,但其所蕴含的先进理念与贴合时代发展的特性决定了它终将成功,也必须成功。我们始终相信,在不远的未来,智能电网能做到不浪费每一度电,不辜负每份期待。
“可别小看村支书这个岗位,责任大着呢。这几年在村上干,我一直努力帮群众解决生产、生活中的难题,深感‘群众利益无小事’!”12月10日,在宁夏吴忠市红寺堡区柳泉乡红塔村,33岁的村党支部书记张千劳谈到基层工作收获时感慨颇深。
在新石器时代,人发明了绳子和编织的技艺。大约距今五千年前后,人把绳子做成缰绳,套在了牛马等大型动物身上,让它们成了牲畜。人们驱使牛耕地,驾驭马奔跑。人也转变成了农夫、牧人或骑手,由此开启了以农业和畜牧业主导的时代。
南海海下1500米的幽深处,能见度极低,一只机械手却可以灵活地搬运沉船中的瓷器。只见它精准地靠近一个瓷瓶,轻轻地拿起,转动方向,稳稳地放入旁边的蓝色收纳筐中,熟练程度几乎和人的手臂相同。
近日出版的《求是》杂志发表习重要文章《切实加强耕地保护 抓好盐碱地综合改造利用》。文章强调,“粮食安全是‘国之大者’,耕地是粮食生产的命根子。”“新时代新征程上,耕地保护任务没有减轻,而是更加艰巨。”“耕地保护是一个系统工程,当前,要突出把握好量质并重、严格执法、系统推进、永续利用等重大要求。”这为我们加强耕地保护、端牢“中国饭碗”提供了重要遵循,明确了前进方向。
因为与生态保护、乡村振兴、文化传承等都息息相关,十几年来,农业文化遗产的社会关注度慢慢的升高。浙田几年前就与中国科学院地理资源所联合建立了“全球重要农业文化遗产青田研究中心”,与浙江大学共建了博士生科研基地。
2022年,国际科学团队完成第一个完整的、无间隙的人类基因组序列。中国科学院院士杨焕明说,现在成本降低后,很多以前舍不得测的基因组类别现在都能测序了,比如疾病基因组、药物基因组等。
美国国家海洋和大气管理局12日发布的北极年度气候报告数据显示,2023年北极的平均表面气温是自1900年以来第六高,夏季地表气温创有气温记录以来新高。
中央经济工作会议指出,深入实施国有企业改革深化提升行动,增强核心功能、提高核心竞争力。国有企业特别是中央所属国有企业,一定要加强自主创造新兴事物的能力,紧紧依靠科学技术进步驱动产品创新和产业高质量发展,研发和掌握更多的国之重器,切实维护国家安全利益。
培养用好青年科学技术人才,对加快实现高水平科技自立自强、建设科技强国和人才强国意义重大。丁冉建议,对一些从事长周期基础研究的青年科学技术人才,应适当放宽博士后进出站的年龄限制。
统筹不仅限于区域内,更要站在全局的高度,促进要素资源的整合创新在长三角经济版图上,长三角G60科创走廊远近闻名。统筹科学技术创新和产业创新,要从体制机制、要素流动、产业协作等方面实现更高效的协同联动,凝聚促进高水平发展的强大合力。
大数据、人工智能(AI)和大模型的融合发展,将激活科学研究的创新力和生命力,帮助破解更多科学密码。
英国伦敦国王学院科学家开展的一项具有里程碑意义的研究表明,使用生物疗法能控制哮喘重症。
《自然·电子学》12日报告了一种由电子硬件和一个大脑类器官组成的混合计算系统,可执行如语音识别和非线性方程预测等任务。
(记者刘志强、常钦、郁静娴)粮食丰收,颗粒归仓。今年,在自然灾害多发频发情况下,粮食生产再获丰收,大面积单产提升行动功不可没。减“单”增“双”,湖南省湘乡市棋梓镇普安村农民田学文说:“单季稻改成双季稻,早稻集中育秧每亩补贴100元,流转的2000多亩田多种了一季,增收20万元左右。
近日,AI与数字化的经济广东省实验室(广州)青年学者、中山大学教授黄凯团队研究开发出一款高度仿生的老鼠机器人NeRmo,相关成果发表于《科学-机器人》。这款机器人的核心创新在于其柔性脊柱的水平摆动设计,大幅度的提高了机器人的运动灵活性和效率。
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