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28/09/2018

【小型發電廠】全靠智慧電網!社區「賣電」畀電力公司?

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    方展策

    少年時,曾研習 Geographic Information System,可惜學無所成,僥倖畢業。成年後,誤打誤撞進入傳媒圈子,先後在印刷、電子、網絡媒體打滾,略有小成。中年後,修畢資訊科技碩士,眼界漸擴,決意投身初創企業,窺探不同科技領域。近年,積極鑽研數據分析與數碼策略,又涉足 Location Intelligence 開發項目;有時還會抽空執教鞭,既可向他人分享所學,亦可鞭策自己保持終身學習。

    智城物語

  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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