可再生能源及电网保护
一个依赖科技的社会同时也极其脆弱，比如当科技出错时。由于现如今的大部分产品是离不开电的，电网的保护实乃当务之急。错误可能是人类犯下的，也可能是由天气、动物或恶意的行为造成的。因此电网的设计师必须建立保护措施，以防止错误破坏整个电网的主干部分。国家研究理事会发布了两个文档，它们概述了美国电网的潜在问题，并在当前或即将出现的科技基础上给出了潜在的应对措施。显然，从安全方面考虑的话，这份报告并不是那么细致入微。正如《星际迷航：下一代》中的android机器人所说，如果你有一个切断开关，你愿意让所有人都知道吗？也就是说，他们不会向你亮明需要处理的地方。这里只是简短的回顾。 一、问题 因为当今很多发电厂都会造成污染，所以大多数大型发电厂都坐落于远离人口中心的地方。甚至风力发电厂，尽管不存在任何污染，为了避开高耸的城市建筑物，它也必须建在地理开阔的位置。电能需要经过长距离的输电线路从发电厂输送到消费区域，并且路线也不是那么直接。一旦这些输电线路的其中的一条出现故障，不管是偶然的还是人为的，都可以引起大面积的停电事故，就像发生在2003年的引起美国东北部和加拿大南部大面积停电的事故。 实时控制必须不间断地保证供需平衡，如果控制失灵，可能出现比较大的事故。巨大的高压变压器非常昂贵，通常会建立在国外。如果这些变压器的其中的一台或几台遭到攻击，需要花费几个月才能修复它们。尽管电网能使输电路线绕开一些出现故障的区域，但它没有足够的额外容量来容纳来自主干线路的额外电能。
分布式发电是一把双刃剑。一方面，它可以为小范围供电提供独立的微型电网。医院、大学和军事基地都开始采用这种方法以防电网出现故障。尽管这会使那些使用微型电网的单位受益，但是它同时整个电网又会面临挑战。因为微型电网通常与国家的整体电网相连，电能会流经所有线路。微型电网的电能大多数来源于可再生能源，这种能源的输出时刻变化，具有不稳定性，这就使电网运营者很难准确地预测一个给定时刻的电能余量。通过储能的方法可以减轻可再生能源的不稳定性，但是它会引发与其它形式的散布发电厂同样的问题。 二、对策 国家研究理事会给出了几条增强电网可靠性的建议，其中包括升级现有电厂和输电线路的基础设施，并入更多的电网级别的储能设备（电池、压缩空气、抽水机和超级电容），添加用于控制无功功率波动的电容库，安装先进的电路保护和通信设备和设计电网控制中心使用的具有容错机制的计算机硬件和软件。当遭遇恐怖袭击时，很可能是多个电网系统受到影响。这就需要新的策略和方案来确保用于处理单模式故障的自动化系统互不影响。
任何容错系统都存在不能出现故障的临界点。在电网的基础设施中，变电站就是这些临界点，比如前面提到的高压变压器。国家研究理事会发布的报告建议重新设计这些变电站，可以为其设计更多的安全门或将其置于地下。 智能电网技术可以智能地分配电能，可以直接将有限的资源输送给关键用户，比如医院、警局、消防大队和军事基地。但是正因为电网变“智能”了，它同样会更容易遭到网络攻击。软件安全等级必须随电网的控制硬件和软件的发展而适当更新，以阻止黑客干扰电网运行。 三、机遇 报告认为可再生能源、微型电网和与其相关的集成技术将会在美国的能源生产中扮演一个重要角色。那些将我们的能源生产从化石燃料转向可再生能源的大多数同种装备也是确保电网可靠和安全的策略的一部分。随着这些工具的发展，我们必须花费心思以确保这些技术能够应对能源生产的方方面面，包括质量、可靠性和安全性。 性能优良的旧变压器-两组磁耦合线圈，构成了电网的主力。尽管简单可靠，但是不是特别有效，也不能对其进行编程控制。由大功率电子器件组成的智能变压器能够应对上下阶跃电压，与电流互感器一样，他能满足变化的需求，能按照路线发送功率和进行功率补偿。同样，智能开关和断路器可以智能地路由功率，隔离故障，并与电网运营者和其他设备进行通信。 对于正在寻找就业机会的同学开说，这里有他们感兴趣的地方。据国家研究理事会称，展望未来，电力行业将对具有处理复杂的数字化的电子器件、通信设备、计算机和高度集成的系统的技能以及具有可再生能源的集成和运行工作能力的电力工人产生越来越多的需求。消费者对可靠性、性价比要求日益增长，几近完美化，环境限制也越来越严格，这些都驱动着大多数的现代化。 我们老旧的跨世纪电网运行的出奇的好，因此，我们已经陷入一种“如果不坏就不修”的自满。更新换代需要大量投资，但是它将以先进的科技、高技术工作岗位、经济增长和国家安全作为回报。你准备迎接挑战吗？
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