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目前在全球范围内,增长迅速的产业便是智能电网。智能电网的出现极大地冲击了传统电网的地位。与此同时,全世界资源需求的快速增长也在某种程度上促进了智能电网的发展。预计到21世纪30年代,世界对电力资源的需求将提高75%。而且智能电网在飞速发展的同时也会促进全球通信业。从无线通信系统到互联网,某种程度上是为了满足人们了解能源成本、供应、能源耗费等各方面数据的需求。此外,智能电网系统还能够对多种绿色能源进行整合,其中包括太阳能和风能等。
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如果把传统电网视作一个整体系统,那么从生产电能到消费者获得电能,主要有以下几步。
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第一,电力资源的产生——电子流的产生,形成电力;第二,电力资源的运输——通过线路,把发电机产生的高压电源降至约一万两千伏进行传输;第三,电力资源的配送——变压器把高压电源转换成家用电源;第四,电力资源的零售——通过对用电量进行测量,生成电力用户的账单;第五,电力资源的用户消费——最终用户用电体验。
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这种传统方式成本高,电力系统人员的工作量也是十分巨大。相比之下,智能电网则有着巨大优势,因此传统电力系统将会受到来自智能电网的影响和冲击,其中可能包括专注于家庭用户和公共事业单位的电力系统,奥斯汀的智能电网系统便是比较典型的范例之一。
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奥斯汀智能电网的标志之一便是不需要在每个街道部署公共事业单位的工作人员,他们不再需要为了获取每月每个家庭的用电量而从各个用户家庭的电表进行记录,而是由自动抄表系统(automatic meter reading,AMR)来进行用户的用电统计工作。此外,另一个高级测量系统AMI(advanced metering infrastructure)能够监测用户电表并且给公共事业单位发送实时数据,而且还能将数据发给消费者。
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值得一提的是,如果缺少通信数据的传输媒介,如Wi-Fi这类的无线通信系统或其他通信方式,智能电表的作用基本上是很难发挥出来的。这个问题的解决需要一些企业提供无线通信系统,例如新创公司(On-Ramp Wireless Inc.)。这家公司拥有授权频谱无线通信的系统,目前数以万计的用户在使用该系统。新创公司也有很大的系统范围,很广的覆盖面,所以公共事业单位能够较为经济地部署类似的通信网络,更有效地连接更多的通信设备。此外,包括其他公司例如因创公司(Itron)、银泉智能电网公司(Silver Spring Networks)和 Trilliant公司等,这些公司使用与新创公司不同的频谱进行通信,这样便有了更多的软件与硬件的解决方案。
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针对电力消费者,智能电网系统还设计了易懂的门户网站和用电仪表以便消费者使用。智能电网企业之一的藤萝科技公司(Tendril)专门给公共事业单位提供电网设备、软件和服务,该公司曾提供设备做了一个测试。实验用户通过藤萝科技公司提供的设备连接网络,然后使用短距离无线系统设备对智能电表进行显示。在此之后用户便能够随时查看自家的电力使用情况,还能够监测到家庭里所有的用电器,包括电灯、空调、冰箱等用电设备在不同时段的耗电情况。
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由此可见,智能电网系统可以帮助用户管理电力能源的使用和消耗情况。该系统还有另外一个“分时计价的系统”(time-of-use rates),此系统能提醒用户在用电高峰时尽量减少用电量,处于用电低谷时可以根据个人的需求适当增加使用电量,从而节约电力。用户还可以准确得知每分钟的用电量及价格,而且在不同的时间段里有选择地使用耗电量不同的电器设备。
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(四)智能化交通
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1.公路交通的智能化
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(1)基础设施。
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奥斯汀在智能化交通方面也有着自己的特色。在交通的基础设施建设方面,为了应对持续增长的人口数量,奥斯汀政府弃用了原本位于市区中心地带罗伯特-米勒机场(Robert Mueller Municipal Airport),而是启用了奥斯汀-伯格斯托姆国际机场(Austin-Bergstrom International Airport),该机场为美国第一个由军用机场改建的国际机场。该机场有直飞墨西哥的国际航班,目前奥斯汀多数的国际航线还需经由达拉斯或是休斯敦等城市。该国际机场的最大作用是使奥斯汀有了海关机构,很大程度上方便了进出口企业和部门。
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在陆上交通方面,奥斯汀修建了贯穿南北的州际高速路I-35。该公路目前为全美交通量最大的州际公路之一。沿着I-35往北三个小时的车程能到达沃斯堡和达拉斯等地,约四个小时的车程到达阿灵顿,向南一个半小时的车程便会到达著名的大都市圣安东尼奥,继续向南可达美国和墨西哥的边境,越过边境就驶入墨西哥境内。
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(2)智能应急指挥中心。
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奥斯汀的综合交通与应急指挥中心(The Combined Transportation,Emergency and Communications Center,CTECC)是智能化交通中非常重要的一部分。指挥中心建于2004年,服务范围达两千多平方公里,指挥大厅设有100多个座席,年热线数量约为170万次。该中心根据所收集的数据测算出最佳的出行方案以及交通突发事件的应对措施,并通过互联网将相关信息第一时间通知给各交通部门以及各路段行驶车辆,使交通更加智能化。
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CTECC由多个部门和单位共同组建,包括得克萨斯州交通运输部,郡公安、应急管理部门,奥斯汀市交通、公安、卫生、消防、应急部门等。其他部门或机构则采取租用的方式进驻指挥中心进行合署办公。中心主要包括:
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领导层:由得克萨斯州交通运输部领导、奥斯汀市领导、特拉维斯郡公安和应急管理部门领导组成,主要负责批准年度预算、人事任免,制定中心政策、协助处理中心事务。
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综合经理:在领导层的指导下主要负责管理指挥中心的设备、公共系统、中心雇员和日常运营,并直接向奥斯汀管理人员进行汇报。职员采用雇佣或各相关单位派驻的方式来开展指挥中心的工作。
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执行层:由奥斯汀市交通、公安、卫生、消防、应急管理等部门负责人或其指派人员组成,如部门领导、得克萨斯州交通部门的片区主任等,指派人员至少是主管代理或助理,负责每年向领导层提交中心运维项目预算草案,评估综合经理的业绩,提交新招聘员工的计划。
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中心进行独立运作并对领导层负责,而且为各个派驻部门执行层提供数据汇总、报送运行费用的预算、提供技术保障等。日常情况下,中心负责技术支持、系统维护、财务管理,收集交通数据汇总并对其分析上报等,同时也负责多个单位的协调工作。在有紧急情况发生时,中心会告知有关部门和单位的领导层和执行层,全部单位的员工要求在24小时里驻守在指挥中心。并且额外增加来自不同单位和部门的将近200人进驻CTECC,主要负责与其他单位之间的联动与协调。在CTECC,进驻单位间可以共享系统和电子文件。这种共享信息的机制,可以在有限的时间里,为各单位的决策者提供更好更高效的决策支持。
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2.奥斯汀的绿色能源汽车
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在绿色能源交通工具方面,奥斯汀也在进行尝试。在奥斯汀市中心区附近的一个街区的居民参加了智能电网测试和绿色能源项目——胡桃街公司项目,这一示范区域将被建设成为世界范围内规模最大的电动汽车社区。以奥斯汀与通用汽车的合作为例。
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奥斯汀的电动汽车社区中,通用汽车的雪佛兰电动车品牌的用户达到60名。通用汽车除了研究电动汽车的充电地点和时间外,还希望通过该项目了解电动汽车社区对电网的影响,在充电时间方面,如果大量电动车主选择在同一时段(如上下班高峰时期)充电的话,极有可能给电网带来巨大的供电压力。针对这一情况,通用汽车准备推出一项名为“需求响应”(demand response)的方案。此方案可以对电网的用电情况进行实时监测,如果发现某一时段正处于充电高峰,雪佛兰电动车可自动降低充电功率,从原来的3.3千瓦降至相对较低的1.2千瓦,从而减轻用电压力。
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但这项举措同样存在问题,那就是通用公司能在用户毫不知情的状态下,以“远程控制”的形式来遥控汽车。不过通用公司的相关负责人承诺将会在车主知情并且同意后再进行操作。而且在很多方面,通用公司是不能够远程控制的,诸如用户在驾驶电动汽车时消耗的电量,或是在紧急制动时回流的电能等。
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该技术也可以使用安吉星(Onstar)来操作,安吉星适用通用公司全部的电动汽车产品。此外,安吉星还能够帮助雪佛兰电动车搜寻充电站的具体方位,在司机驾驶的过程中进行路线规划。所以“需求响应”基本满足了电动汽车车主的要求,这项技术不仅可以缓解电网的压力,需要充电的客户也可以避开充电的高峰时期。
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