人類近兩百年的高速發展，以煤、石油、天然氣為燃料，現在看來不久它們將被耗盡，因此近年來人類加速了核能、水能、風能、日光能、生物能等新能源的研究與利用；同時，也發現能源浪費嚴重，因此在開源的同時也要節流。

傳統的電網是電流從發電廠，經輸電、配電，流向用戶的一種能量網絡，在發電與用電之間沒有能量的緩存，往往是按照用電的峰值發電，而實際利用效率低下，且不安全。

據美國的研究，美國現實電網資產的利用系數約為55%，其中占整個電網總資產75%的配電網資產的利用率更低，年平均載荷率僅約44%，浪費了大量的固定資產投入。調查表明：我國目前10kV配電資產利用率比美國還低。多數城市10kV配電線路和變壓器的年平均載荷率低于30%；在電網出現一個主要元件故障后還可保證安全的條件下，峰荷時的線路載荷率全部在50%以下。

也據美國的研究，插電式的混合動力汽車（PHEVs）是一儲備電能的好例子。美國預計它的推廣應用“將每日減少石油消耗620萬桶，占目前進口量的52%”。在節省成本、改善環境的同時，可在每天的非高峰負荷時間充電，而在用電高峰期對電網提供支持，起到削峰填谷的作用。因此，近年世界各國加強了電動汽車的研究，以此技術來發展交通，既減少了電能的浪費，又節約了石油資源，且減少了環境的污染，真是一舉多得。

除了上述用儲備電能來提高電網的利用率而外，近年國內外也開展了智能電網的研究，所謂智能電網就是要在傳統電網之上，建設傳感和信息網絡來實時感知發電、輸電、配電、用電的所有元件的工作信息，然后計算分析，并控制它們，使電網能自愈、高效、包容、魯棒、環保地運行，從而維持即時供需平衡。如此實施智能電網建設，必然會減少電能損失、增強電網的安全，也必然會產生良好的經濟與社會效益。

在電力專家探索解決電網的低效的同時，數學家也以“動力系統”的模式在研究電網的數學模型。比如我國在討論數學科學與其它學科的交差研究時，楊樂教授發表的“數學是科學發展的基石”中，就簡述了“每個發電廠的生產過程都可以用微分方程組來描述，用高階代數方程作為它的約束條件”，“這是很復雜的微分方程組，不可能求出精確解，只能求數字解。粗看雖然是能源問題，但涉及到復雜的偏微分方程組、計算數學、概率論與數理統計、控制論以及幾何學等多方面的數學問題”，也就是我國數學家也在研究電網的數學問題。

2010年1月，中國工程院19位院士及13位專家會議，討論了物聯網，得出“物聯網：互聯網在重要領域的應用”的論斷，而重要領域范圍寬廣，其中也包含電力這個重要的領域，也就是要開展電力物聯網研究。

上述這些使我們看出，關于解決電網利用效率低下的問題，多方面已經展開研究，但到底采用怎樣的研究才有利于問題的解決呢？我覺得參考美國上世紀90年代進行的高性能計算與通信研究的思維，也就是交差研究的思維為好。

那時，美國經過數以千計的科學家討論、篩選，認為“中長期天氣預報”，“全球氣候變化研究”，“大氣污染研究”，“地球物理勘探”，“空氣動力學模擬”，“新飛行器和武器系統研制”，“分子、原子、粒子結構探索”，“生物大分子理解”，“新材料的設計與新藥劑的研制”等問題對國家及社會的發展至關重要，它們是“重大的挑戰問題”，需要各行業的專家、應用數學家、計算機科學家和工程師，聯合攻關解決上述這些問題，以促進人類社會進步。為此，1991年美國開展了“高性能計算及通信計劃”，該研究也認為，計算已發展成為與實驗、理論相并列的第三種科學研究方法，在不少領域計算已取代了實驗，而且隨著計算機硬件、軟件及算法的進步，這種趨勢還會加強。

也就是說，我們需要以“電力專家、應用數學家、計算機科學家和工程師，聯合攻關”的辦法，并要更多地利用計算的思維，來解決電網的各種問題，也就是要利用互聯網加傳感網在電力領域更智慧應用的思維來研制智能電網。具體的辦法是：1、研制能夠很好感知發電、輸電、配電、用電的所有電網元件工作情況的電力傳感器及網絡，實現對電網工作的實時或準實時感知；2、用互聯網加傳感網技術，將上述感知信息實時或準實時地收集到信息中心并保存；3、對所收集的信息，依據電網自愈、高效、包容、魯棒、環保地運行等原則進行科學的數學分析，得出對電網優化或比較優化控制的決策；4、研究并改進電網的控制功能，再依據3的決策對電網進行實時或準實時控制，以提高電網的運行效果。

反復實施上述過程，逐步改進電網運行管理的信息化水平，逐步使電網從比較盲目的狀態，發展、改進到比較智慧的狀態，也就是逐步智能化的狀態。

我國電網很大，難于實現全網智能化，因此發展分布式電網，在子電網智能化基礎之上，再發展全局智慧控制是科學的辦法。下面是所設想研究的圖示。

美國電科院在2004年對其后20年在美國實現智能電網成本所作的初步估算（以2002年美元的價值計）是，總成本為1650億美元（其中輸電占380億美元，配電和用戶參與占1270億美元），效益為6380億~8020億美元，效益與成本比為4：1~5：1。從上述投入為1，產出為4到5看出，我國實施智能電網研究與建設，是完全值得的。我國從上世紀90年代實施信息化以來，已有20余年信息化研究及發展的經驗，加之近10年傳感及控制的研究，已經完全具備了實現智能電網、或電力物聯網的研制能力，因此我們應解決電網問題了。

參考資料：
1、面向21世紀的智能電網，余貽鑫、欒文鵬，《科學時報》2010-9-6；
2、數學是科學發展的基石，楊樂，《科學時報》，2010-11-26；
3、物聯網：互聯網在重要領域的應用，中國工程院，2010年1月13日；
4、美國“高性能計算及通信計劃”，1991年；
5、中國聯通長途計費系統新技術研究，中信通信，1999年。