全球暖化迫使各國政府加緊推動使用更多可再生能源，從而減少化石燃料發電所排放的溫室氣體。但是，風能、太陽能等可再生能源的波動性，會影響龐大再生能源容量的系統實時生產與使用電力之間的平衡，成為大規模使用可再生能源的一大難題。若該難題無法解決，將導致電力不穩甚至斷電。

本研究項目聯合了香港大學、香港科技大學與香港城市大學，核心目標是通過結合信息技術與電力技術來設計能有效管理和控制發電與配電網絡的創新方法。例如，為更有效控制配置有動態發電的電網，我們可以裝置能夠實時觀測電流與電壓的同步相量測量單元。電網營運商可以利用其數據來調控系統以避免停電，並使配電網絡的調控更可靠。然而，由於相量測量單元造價高昂以及通訊設施的限制，在整個電網中裝上相量測量單元是不切實際的做法。因此，我們設計了放置相量測量單元的最佳策略，將成本盡量減低。我們同時研究一個新的“電彈簧”概念來實現電力平衡。裝有電彈簧的電器可變成新一代的智能負載，其耗電量將隨著發電量變化。可以預見，在電網中裝置電彈簧將成為解決電網穩定性的另一個方案。此外，使用儲能系統亦是解決可再生能源不穩定性的一個可行方法；就此，我們在接入電網的風力儲存系統中，為電池系統設計了一個最佳的控制算法。

用於驗證項目研究結果的智能電網實驗室

用戶的參與也有助於電網的穩定性。例如，差別定價策略可以鼓勵用戶在用電需求較低的時候用電，而需求回應策略則可以鼓勵用戶在需求較高的時候減少用電（會用低價補償）。為促進這種用戶參與，我們需要智慧型電錶基礎設施。此電錶基礎設施是智能電錶及通訊網絡的集成系統，須安裝於每一單位，支援電網營運商與用戶的實時雙向通訊。除此以外，我們亦必須確保通訊網絡的安全性並保護用戶私隱。否則，攻擊者將可以在電網中偽造電力請求甚至非法的控制信號。若智能電錶的信息被洩露，攻擊者或許可以從低電量消耗判斷出用戶不在家，進而入屋盜竊。我們為此設計了一個安全電力請求方案及一套相關系統，使第三方以及電網營運商都不能查閱用戶的每日耗電模式等個人私隱，同時不會影響有關收費的運作。本項目的研究成果將為高效可再生能源輸電結構的進一步研究提供基礎。

李安國教授
香港大學
電機電子工程系
vli@eee.hku.hk