通過多種形式的發電使電能系統面向未來

Marija Ilic是麻省理工學院數據，系統和社會研究所的附屬機構，信息與決策系統實驗室的高級研究科學家，麻省理工學院林肯實驗室能源系統小組的高級職員，卡內基梅隆大學的名譽教授。使命：使電能系統面向未來。

由于有軌電車和公共事業的初期，電動動力系統已經有一個相當標準的結構：對于給定的區域，幾個大的代工廠生產，為客戶分配電力。它是一種單向結構，發電廠是許多最終用戶的唯一動力來源。

但是，如今，電力可以從多種多樣的來源產生，并在多個方向上通過系統。電力系統可以包括例如捕獲狂風的巨型渦輪機的機架。可能有太陽能農場100兆瓦或更高的功率，或者屋頂上裝有太陽能電池板的房屋，有些日子發電量超過了居住者的需求，有些日子則少得多。而且有電動汽車，它們的電池儲存著整夜的能量。用戶可以同時從一個或多個來源取電，或將其反饋回系統。此外，還有開放電力市場的趨勢，終端用戶(如家庭用戶)可以根據自己的需求選擇購買的電力服務。系統運營商應如何整合所有這些功能，同時保持電網穩定并確保電力到達需要的地方?

電力系統，甚至是傳統的電力系統，一開始都是復雜且異構的。它們覆蓋廣泛的地理區域，并具有法律和政治上的障礙，例如國家邊界和能源政策。另外，所有電力系統都具有固有的物理限制。例如，電力不會在電網中的設定路徑中流動，而是會沿著將供需連接起來的所有可能路徑流動。為了保持電網的穩定性和服務質量，系統必須控制互連的影響：系統某一點的供求變化會改變系統其他點的供求關系。這意味著管理的復雜性要大得多，因為有時會有不可預測的供應(例如風能或太陽能)的新能源(更多互連)出現。