智能电网：迎接未来能源新挑战｜研之有理
发布时间：16:30 2025-08-29 HKT
气候变化倒逼全球加速碳中和进程。国家全面推进「双碳」战略，香港亦设定于2050年前实现碳中和。社会各界正加快电气化进程，全面布局太阳能、风能等可再生能源。然而，其发电的间歇性与负荷波动性特征，带来电价上涨与供电不稳等挑战。
电网改革逼在眉睫
电网作为连接电源与供电的输配电网络，其运行模式正由传统的集中式发电、单向功率输电，向多元化电源接入和分散式协同演进。可再生能源接入的不确定性、电动汽车和数据中心令电力需求激增，加上频繁的极端天气，令电网系统承受沉重压力。
近年来，全球频发大规模停电事故，曝露电网脆弱性。例如2025年西班牙等国突发大规模停电，波及5000万人，经济损失逾20亿欧罗。电网运行事故不仅敲响了安全警钟，也会影响实现碳中和目标。
根据环境及生态局统计，2024年天然气与煤炭等化石燃料仍占发电结构75%以上。受电网设施老化及系统调节能力不足等限制，绿色电力接入与消纳水平，以及电动车充电网络的构建亟待提升。
香港作为亚洲国际都会，面对空间受限与高人口密度等挑战，亟需加快能源体系变革，构建以分布式发电、储能系统、电动车充电网络及高灵活性用电负荷为核心的新型电网体系。
未来城市能源大脑
智能电网融合人工智能、物联网、电力电子及新材料等关键技术，以提升自感知、自诊断、自恢复、自优化能力，可有效平抑可再生能源发电的间歇性与波动性，显著增强电力系统的灵活性与可靠性。智能电网建设不仅依赖电力企业推动，更需用户深度协同参与。通过整合了分散式储能及电动车充电设备的共享平台，并配套需求响应机制，用户将从被动消费者转为主动参与者，通过负荷调节与用电优化实现削峰填谷，以提升供电可靠性、降低用能成本，共建开放共享、高效运转的可持续能源生态系统。
香港电网的可靠性和技术是全球领先，加上政府锐意发展香港成为国际创科中心，香港有望成为全球在智能电网技术的国际合作科研平台、知识转移中心和专业人才培训的高地。
推动智能电网技术落地
为推进智能电网技术创新，香港理工大学于2024年成立电网现代化研究中心，汇聚多学科研究力量，形成了兼具深厚学术实力与工程转化能力的研发体系。
部分代表性成果包括：
- 智能电表数据分析技术：开发非侵入式负荷监测系统，精准识别电器用电特征，实现用户用电数据的智能分析与实时优化。
- 微电网技术：研发分布式新能源接入技术，整合太阳能、风能等低碳能源，构建可独立运行且与主网协同的智能微电网系统，增强供电可靠性并降低用能成本。
- 电网设备监测技术：融合多源传感器，对电力电子设备等关键部件进行实时参数采集与状态评估，建立健康档案与故障预警机制，提升运维效率。
- 储能管理技术：开发储能系统的智能管控平台，实现充放电策略优化、安全监测与寿命管理，增强电网调节能力。
- 电动车充电管理技术：构建包含电池安全监测、智能调度和双向充放电功能的综合管理系统，支持电动汽车参与电网调峰调频。
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中心持续深化与大湾区电力行业及政府部门的产学研合作，加速技术成果转化进程。例如与深圳奥特迅电力设备股份有限公司联合研发新一代智能快速充电站，准备于理大教研酒店唯港荟安装，助力校园实现碳中和目标。双方亦合作开发基于大数据的电池故障监测算法，实现对充电过程的风险识别，保障电池安全。中心亦与中华电力、港深创新及科技园等合作，以港深创科园为试点，规划和建设覆盖多场景的微型智能电网，打造智能电网示范应用。
智能电网是未来全球能源系统的神经中枢。理大将继续以科技创新助力香港及大湾区电网迈向自主智能、绿色高效的新阶段。
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文：香港理工大学电网现代化研究中心主任、电机及电子工程学系系主任钟志勇
