智慧城市以各式感測器和監控攝影機作耳目，以物聯網為骨幹，再以大數據與AI人工智能充當腦袋，始可擁有「智慧」。而上述設備與系統需獲穩定供電，方可保持暢順運作，因此「智慧電網（Smart Grid）」亦被視為智慧城市不可或缺的重要設施。

 

　　現時家居或辦公室所連接的電網，只是以單向方式運作，即是說電力從發電廠單方面輸送給消費者。至於「智慧電網」，則引入雙向運作機制：電力和相關資訊可在電力公司與消費者之間雙向互動。例如閣下所住大廈的電錶房出現故障，電力公司可經由智慧電網即時知道那裏有損壞，並派遣維修人員進行搶修；同時，用戶也可隨時知曉自己的用電資料，以便調節用電習慣。

 

家庭能源管理系統（Home Energy Management System，HEMS）可透過網絡將各式家電的能源感測器相互連結，蒐集家電的用電數據，以便家庭用戶進行能源管理。（圖片來源：panasonic.biz）

 

　　最基本的智慧電網由三層系統所構成：第一層是以家庭用戶為單位，只管一戶家庭的電力，相關設備有智慧電錶與「家庭能源管理系統」；第二層是以整棟大廈為單位，是為「建築能源管理系統」，既要管理大廈裏各住戶的家庭能源管理系統，也可管理電動車充電柱、後備發電機、甚或頂樓的太陽能板裝置；第三層則為「社區能源管理系統」，管理範圍擴及整個社區，不但要管各棟大廈的建築能源管理系統，亦可管理區內的再生能源設施或儲電設備。

 

　　以日本橫濱的社區能源管理系統為例，該系統要管理近4,200套家庭能源管理系統、37 座太陽能板裝置、以及2,300輛電動車。任何城市配備如此規模的智慧電網系統，已可稱得上是智慧城市了。

 

建築能源管理系統（Building Energy Management System，BEMS）利用大廈現有的寬頻網絡，將建築物的變配電裝置、照明、電梯、空調、能源使用狀況實行集中監控。（圖片來源：researchgate.net）

 

　　可是，若然社區能源管理系統只能管到自己區內的設備，其實意義不大，所以必須連接到電力公司的配電調度中心，始可完全發揮智慧電網的功效。例如，當某區的變電站飽和時，電力公司可要求「社區能源管理系統」對「建築能源管理系統」進行調控，跟著「建築能源管理系統」再調度各家各戶的「家庭能源管理系統」。如可讓每戶減少幾千瓦用電量，供電系統的飽和問題即可解決了。

 

透過社區能源管理系統（Community Energy Management System，CEMS），城市管理者可對整個地區進行即時的能源供需調度。（圖片來源：mohandes.com）

 

　　這樣的技術不難實現，問題只在於如何鼓勵用戶接受緊急的電力調度。這個時候，「需量反應」機制便可派上用場。「需量反應」意指電力公司需要緊急電力時，可通過智慧電網向用戶「買電」。這裏所指的「買電」，當然不是要用戶自行發電賣給電力公司，而是指電力公司可以花錢利誘用戶減少用電。對電力公司而言，用電高峰時段或許要啟動後備發電機組，令發電的邊際成本增加，反而向用戶「買電」便變得更為划算。在區域能源系統的調度下，社區內大部分家庭省下的電力可加總起來，然後向電力公司「賣電」—如此一來，社區便可變身成虛擬的小型發電廠！

 

　　由此觀之，智慧電網的智慧之處，不僅在於電力公司與用戶互相知道供電和耗電狀況，以便各自調節供電量和用電量，還可讓社區將省下來的電力「賣」給電力公司，實現雙向供電。這樣既不怕出現電力供應過剩或不足的情況，又可進一步確保供電穩定，讓智慧城市內各裝置和系統保持無間斷運作。

 

 

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