平衡小区域单位的供需

那么，随着太阳能发电量的增加，我们如何吸收发电量的波动呢？日本以很少停电而闻名，这是因为它拥有充足的发电能力。换句话说，他们产生的电力超出了他们的需要，这意味着他们需要支付更高的电费来腾出空间。日本电费之所以位居世界第一，并不仅仅因为它是一个能源进口国。

美国等国家之所以会发生停电，是因为供电系统的设计利润率被低估了。因此，与日本相比，浪费较少，电费也较低。这导致了更明智地控制权力的想法。这是一个智能电网。

关键是设计一个系统，最大限度地减少利润并降低成本，同时防止停电。为此，我们的目标是在小范围内实现发电和消费的平衡，并增加这样的区域的数量。也就是说，如果电力在小范围内就地生产和消费，就不会导致大的波动。

如果每个区域的平衡崩溃，这些区域可以相互交换电力。当然我们会为每个地区准备电池，尽量平衡地区内的供需。如果事情仍然无法解决，他们也会提供帮助。半导体是在一个区域内实现这种平衡的重要手段（图 2）。半导体和传感器用于确定当前哪里有电、哪里缺电，半导体控制器用于将电力从电力过剩的地区输送到电力短缺的地区。而且，这是实时自动完成的。

[图2]智能电网所需的主要半导体
各种半导体用于连接智能电网和蓄电池的设备

半导体不仅将在每个区域发挥积极作用，而且还需要半导体来连接区域以及共享和控制信息。此外，通过学习每日波动模式的特征并积累该数据，它可以用于机器学习。如果人工智能能够自适应地自动响应电力波动，即使数据科学家和经验丰富的工程师退休，他们的初级同事也不必担心。

促进国内电力交换

未来，有必要开发一种系统，使日本境内的电力交换量比以往任何时候都多。如果东京有剩​​余电力，应该可以将其输送到九州，反之亦然。 2018年9月6日凌晨，北海道发生里氏7级大地震。番茄厚真火力发电站也因强烈震动而立即停止发电。整个北海道的电力需求约为300万千瓦，但番茄厚真火力发电厂的发电量高达165兆瓦，如果关闭，供需平衡将崩溃。例如，如果它倒塌，电力将集中在一个地区的输电和变电站，使它们更容易发生故障并导致停电。在这种情况下，可能需要一些时间才能恢复。与其在供需平衡被破坏时冒着继续发电的风险，不如全部停电，实行全面停电，并在这段时间实行轮流停电和节约用电，这样可以降低故障风险，从而更快地普及用电。

此时出现的问题是，为什么不与东京和东北等其他地区进行电力交换。事实上，北海道与本州之间的输电能力只有60万千瓦，即使本州供电，也仍将短缺105万千瓦。此外，缺口似乎将暂时由北海道的水力发电厂弥补，但在番茄厚真发电厂重新启动之前，有必要检查内部部件是否受损。由于冬季积雪覆盖了太阳能电池板，北海道引进太阳能的速度也很缓慢。

这次地震表明北海道和本州之间的电力交换仍然不足。因此，为了让大量引入可再生能源成为可能，迫切需要在全国范围内建立一个允许相互交换电力的系统。推进从小范围的本地生产本地消费项目扩展到都道府县和全国的项目，将有助于建设抗灾能力强的国家。