隨著可再生能源使用比例的不斷增加，智能電網需要克服不同能源供給的差異性和不確定性因素

可再生能源（簡稱RE，包括水資源、生物資源、地熱以及我們比較熟悉的光伏（PV）和風能）正在遭受人們的質疑，其中一個爭論熱點就是全球變暖可能是一些政客和大型金融機構親手精心設計的陰謀，這樣我們的發電廠就不能夠再繼續燃燒化石材料來發電。一些不那么極端的觀點承認我們的地球正在不斷的變暖，碳排放量不會有明顯的變化，只有堅持采用核發電（現在采用核裂變方式，未來可能是核聚變方式）才會拯救我們自己。當然還有一些人聲稱太陽能電池板和風力渦輪發電會產生更多的碳排放，因為相比這種方式發電降低的碳排放量，設備生產和維護過程可能會造成更多的碳排放，因此不妨將傳統發電站排放的碳儲存起來，這樣我們就能夠繼續使用了。

然而大部分發達國家制定的政策是繼續加大可再生能源（RE）使用，以美國為例，已經有36個州采用可再生發電標準受益很大，設定的目標是在2020年之前可再生發電量達到總電能消耗的20%。其他地方如德國也在推廣可再生能源發電，預計在2020年之前實現可再生能源發電量占總發電量的35%，而中國在2014年可再生能源發電量的比例是23%。

可再生能源發電兩個顯著的缺點就是可變性（比如發電量的變化風和太陽有很大影響）和不確定性（在發電期間我們很難預測時序和幅度的變化）。因此我們不能保證在用電高峰期間可再生資源的可用性。例如，盡管一個風力發電廠能夠有40%的時間用來進行發電，但是什么時間能夠發電是很難預測的。隨著可再生能源占從發電總量比例的越來越大，這個挑戰也就越來嚴峻。

供給側的不確定性和可變性給管理和使用方面帶來了很大問題，因為完全沒有可靠性可言，缺少可靠性會造成嚴重的經濟損失。電力行業用下面兩條標準來判斷可靠性：

l 系統平均中斷持續時間指數（SAIDI）反應的是一年之中用戶斷電的平均時間。

l 系統平均中斷頻率指數（SAIFI）反應的是一年之中用戶實際經歷斷電的次數。

在2007年（一個非常好的例子，當時可再生能源的占比比現在低很多），美國的平均SAIDI和SAIFI指數分別是240和1.5（數據來自所有電力事業部門的統計）。換句話說，99.964%的時間都是保持電力供給的。德國的情況則更好一些，99.996%的時間保證電力供給。

為了保證較高的可靠性，傳統電力系統時根據用電量歷史和預期而設計的。大型中心發電站一般用于基本用電負載，需要滿足全天24小時的電力供應，一般采用典型的燃煤或者鈾核裂變進行發電，提供大量穩定、廉價的電力。中間負載的發電站一般采用可循環的天然氣發電，發電量可以增加或減少，但是當它們持續運行時也是效率最高的。在用電高峰期間，基礎負載和中間負載的發電站是天然氣或者石油發電廠的有力保證。這些發電站能夠快速的增加或者降低發電量，但并不是很高效。

現在對于可靠性的重視，很多部門都做了兩手準備，保持傳統發電方式的同時也備份了可再生能源（RE）。例如，美國的一家風力發電廠傳統方式發電量的儲備增加到了9%，相當于風力發電量的15%。盡管這些做法增加了成本還增加了碳排放，但是人們都不愿意看到英文太陽或者風力發電的不足而造成電力短缺的情況發生。

未來，智能電網——現代化的電力網絡支持電能的雙向流動，使用兩種方式的通信與控制機制?！胺植际降陌l電模式”——將解決可再生能源發電的可變性和不確定性的問題，不再需要增加傳統發電站了。

搭建智能電網需要花費一定的時間，但是值得高興的是可以在不影響現在可再生能源發電方式的基礎上進行智能電網的搭建。美國國家可再生能源實驗室（NREL）的一項研究發現大約35%的風能和太陽能進入電力發電系統，減少了碳的排放，相當于馬路上減少了2200萬到3600萬量小汽車，我們在實際操作過程中做出的一些變化也不需要增加額外的基礎設施。關鍵點就在于擴展那些風能和太陽能豐富的地理區域，降低可再生能源發電的可變性。但是一旦可再生能源發電比例達到50%，未來就需要智能電網來支撐更高的可靠性。

這樣的網絡需要更多的小型發電裝置的組合來實現，例如在屋頂上安裝光的伏（PV）發電板、風力發電站和潮汐發電，還有水資源發電，將水源源不斷的通過渦輪機的時候就會有大量的電能產生?，F在傳統大型發電站一般位于偏僻的郊區，而這種分布式的發電方式通常會距離人口中心區更近的地方，縮短了電力發送與反饋距離（電極和電線），并且降低了發電站和用戶雙方的成本，有效的減少了電能損失。

實際情況中快速通信技術也會及時給工作人員發出預警，例如云服務器會實現從光伏（PV）發電到水資源發電的平穩轉換，采用智能電子設備切換電能的流向，當太陽出來的時候又能夠切換為光伏（PV）發電模式。

全國范圍內的智能電網搭建完成之前，當然還有一些大型工程和安全方面的挑戰需要解決，而且還需要大量的投資。但是如果我們現在就退縮了，我們將會與清潔發電能源帶來的好處失之交臂，為那些懷疑氣候變化的質疑者提供更多的借口。