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目前,科学家已经研制出一种在电网负荷过重时,能够预防大面积停电,会自动断电的智能装置,一场让电力网络变“聪明”的革命悄然来临。
科学家在美国华盛顿州正进行着一场备受西方各大媒体和电力公司关注的试验:超过2000户家庭的家用电器上,装有一些能够探测到电网频率降低的装置。电压降低时,家电上的装置能够自动断电,并在危险过去之后让家电自动恢复工作。换句话说,当电力供应不足时,装置能够让家电自我调整。研究人员把这种装置称作”电网智能感知装置”,主要是通过这些家电降低高峰时段的耗电量。
构思由来已久
研究结果显示,美国人是世界上最大的电力消费者,美国一个国家每年就消费了全球生产电力的1/4。不过,这一情况可能即将结束。因为,美国现存的电器设备有很大的改善空间。美国总统奥巴马称,美国现有的电网是“第三世界的电网”,使用的是上世纪50年代的技术。因此,要通过对照明、隔热、对家电设备的改造,全面降低电耗;更好地平衡供求关系,在低峰时段刺激消费;要让消费者自己选择降低电费的方法:此外还有其他措施,比如鼓励电力分散生产,使用再生能源。最后,把电力网络变得更“聪明”,使电力消耗更趋稳定和平衡。
实际上,”电网智能感知装置”的构思早在4年前该实验室手下的两个团队相遇时就产生了。其中一个团队是研究如何通过微处理器和软件的管理,降低电器的耗电:另一个则试图治理由于电网老化、电站不足而不时影响美国的断电现象。这些科学家在交流了想法之后,设想制造出一种“关注电网状态”的机器。它的原理很简单:过度消耗会导致电流频率降低。我们可以把电比作管道里的水,电压(或伏特数)相当于水的压力,流量(或安培数)测量的是流经的水的数量。家用电器使用的是交流电,电流的方向( /-)转换得非常快,每秒钟循环的次数称作频率。当发电站电力供应不足时,频率就会骤然降低,导致停电。
在美国,交流电的额定频率为60赫兹。频率一旦降低,会被安装在“电网智能感知装置”内的电路卡探测到。只要降低幅度超过0.05赫兹,集成电路卡就把家用电器调到待机状态,10分钟后再重新激活它工作。
具体来说,要想让超负荷状态消失,无论如何都需要几百个、甚至几千个机器停止运行。工程师们为此找到了一个窍门。“各个机器上的集成电路卡每周一次随机抽取一个频率,当电流低于这个频率时,机器就会进入待机状态。”美国国家实验室的工程师唐纳·汉莫斯特罗姆解释道,“比如,第一组机器在59.95赫兹以下就暂停工作;第二组则设置为59.92赫兹,依次类推,直到电压回归正常。”在实际操作中,比如谁家的电器在电流频率降低时断电,是因为它知道自己应该在频率不足59.95赫兹时停止工作。重新启动也是遵照同样的原理,当频率恢复正常后,机器的重新启动也将遵循另外一套”抽签”得到的顺序。比如,数百个一组的机器在10秒钟以后启动,另外上千个一组的则在一分钟以后启动。如果一组电器的启动导致电压又一次降低,还没有启动的电器则要等待电网状态的完全恢复。这种“乐透彩”的方式将暂停供电的机器按地区分布开来,避免每次都是同一组机器断电。因为机器暂停不超过10分钟,不会带来什么不良后果。比如,冰柜、冰箱、空调等家电的压缩机并不是连续运转的,当冰箱的发动机停止运转,冰箱门被打开时,它的照明灯依然会被点亮,使用者却什么也不会察觉到。当然,当冰箱的食物有可能变质时,“电网智能感知装置”则会告诉冰箱启动。研究人员认为,“电网智能感知装置”能否推广取决于它是否被大众所接受。如果一种电子产品想让消费者接受,就要避免改变他们的生活方式,这一点很关键。
电力新时代翻来
但并不仅限于此,因为通过“电网智能感知装置”,大面积停电的次数将大大减少,因此政府用于更新电网的花费也将降低。尤其是“电网智能感知装置”的大面积推广,在未来20年内将给美国政府节约10%的电力设施投资,即450亿美元。除了使大面积停电大大减少外,还可避免使用辅助电站,从而宣告电力工业新时代的到来。
但是,专家们还是担忧,这项技术会让一些不太稳定的电力资源(如风力发电)归入配电网络当中,造成电力不稳定,使家用电器就一直处于待机状态。如冰箱中断就不能持续太久,它只能断电1刻钟,而不是1个小时。因此,只有通过实际使用才能对它作出结论。
科学家在美国华盛顿州正进行着一场备受西方各大媒体和电力公司关注的试验:超过2000户家庭的家用电器上,装有一些能够探测到电网频率降低的装置。电压降低时,家电上的装置能够自动断电,并在危险过去之后让家电自动恢复工作。换句话说,当电力供应不足时,装置能够让家电自我调整。研究人员把这种装置称作”电网智能感知装置”,主要是通过这些家电降低高峰时段的耗电量。
构思由来已久
研究结果显示,美国人是世界上最大的电力消费者,美国一个国家每年就消费了全球生产电力的1/4。不过,这一情况可能即将结束。因为,美国现存的电器设备有很大的改善空间。美国总统奥巴马称,美国现有的电网是“第三世界的电网”,使用的是上世纪50年代的技术。因此,要通过对照明、隔热、对家电设备的改造,全面降低电耗;更好地平衡供求关系,在低峰时段刺激消费;要让消费者自己选择降低电费的方法:此外还有其他措施,比如鼓励电力分散生产,使用再生能源。最后,把电力网络变得更“聪明”,使电力消耗更趋稳定和平衡。
实际上,”电网智能感知装置”的构思早在4年前该实验室手下的两个团队相遇时就产生了。其中一个团队是研究如何通过微处理器和软件的管理,降低电器的耗电:另一个则试图治理由于电网老化、电站不足而不时影响美国的断电现象。这些科学家在交流了想法之后,设想制造出一种“关注电网状态”的机器。它的原理很简单:过度消耗会导致电流频率降低。我们可以把电比作管道里的水,电压(或伏特数)相当于水的压力,流量(或安培数)测量的是流经的水的数量。家用电器使用的是交流电,电流的方向( /-)转换得非常快,每秒钟循环的次数称作频率。当发电站电力供应不足时,频率就会骤然降低,导致停电。
在美国,交流电的额定频率为60赫兹。频率一旦降低,会被安装在“电网智能感知装置”内的电路卡探测到。只要降低幅度超过0.05赫兹,集成电路卡就把家用电器调到待机状态,10分钟后再重新激活它工作。
具体来说,要想让超负荷状态消失,无论如何都需要几百个、甚至几千个机器停止运行。工程师们为此找到了一个窍门。“各个机器上的集成电路卡每周一次随机抽取一个频率,当电流低于这个频率时,机器就会进入待机状态。”美国国家实验室的工程师唐纳·汉莫斯特罗姆解释道,“比如,第一组机器在59.95赫兹以下就暂停工作;第二组则设置为59.92赫兹,依次类推,直到电压回归正常。”在实际操作中,比如谁家的电器在电流频率降低时断电,是因为它知道自己应该在频率不足59.95赫兹时停止工作。重新启动也是遵照同样的原理,当频率恢复正常后,机器的重新启动也将遵循另外一套”抽签”得到的顺序。比如,数百个一组的机器在10秒钟以后启动,另外上千个一组的则在一分钟以后启动。如果一组电器的启动导致电压又一次降低,还没有启动的电器则要等待电网状态的完全恢复。这种“乐透彩”的方式将暂停供电的机器按地区分布开来,避免每次都是同一组机器断电。因为机器暂停不超过10分钟,不会带来什么不良后果。比如,冰柜、冰箱、空调等家电的压缩机并不是连续运转的,当冰箱的发动机停止运转,冰箱门被打开时,它的照明灯依然会被点亮,使用者却什么也不会察觉到。当然,当冰箱的食物有可能变质时,“电网智能感知装置”则会告诉冰箱启动。研究人员认为,“电网智能感知装置”能否推广取决于它是否被大众所接受。如果一种电子产品想让消费者接受,就要避免改变他们的生活方式,这一点很关键。
电力新时代翻来
但并不仅限于此,因为通过“电网智能感知装置”,大面积停电的次数将大大减少,因此政府用于更新电网的花费也将降低。尤其是“电网智能感知装置”的大面积推广,在未来20年内将给美国政府节约10%的电力设施投资,即450亿美元。除了使大面积停电大大减少外,还可避免使用辅助电站,从而宣告电力工业新时代的到来。
但是,专家们还是担忧,这项技术会让一些不太稳定的电力资源(如风力发电)归入配电网络当中,造成电力不稳定,使家用电器就一直处于待机状态。如冰箱中断就不能持续太久,它只能断电1刻钟,而不是1个小时。因此,只有通过实际使用才能对它作出结论。