智能生活
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作者: 本刊编辑部
我们一直在寻找未来生活的样子。今天，我们穿越时空，去体验一个未来家庭的生活，看看低碳、环保的概念是如何渗透到日常生活中的每一个细节。
这是一个祖孙3代的大家庭，迈克是个电动汽车设计师，他住在上海；迈克的父母生活在北京；他姐姐一家3口则远在米兰。
我们的第一站是迈克在上海的家。
迈克有一款纯电动车，具有非常强的储电能力和多次充放电能力。(图1)
我们知道，发电厂是日夜不停地运转，而交流电是不能储存的，所以，夜间有百分之七八十的供电实际上被白白浪费掉。而这款车可以在夜间用电低谷时储电，白天，在用电高峰时把多余的电力输送给公共电网。这样，每个家庭都成了一个小型的发电站，他们还可以收到电力公司付给他们的电费。这就是未来智能电网的重要环节。
未来智能电网究竟是什么?它距离我们有多远呢?
和传统电网相比，智能电网首先意味着新能源的接入，也就是说，我们用的将是更绿色的电。
开发利用可再生能源是各国为应对能源危机和环境危机采取的主要策略。近年来，我国风能、太阳能等清洁能源蓬勃发展，但是，能够并入电网被我们使用的新能源电力只占20％左右。(图2、3)
新能源发电间歇性、不确定性的特点，造成了它“上网难”的问题。
清华大学电机系电力研究所沈沉教授说，比如太阳能白天有，晚上没有；晴天多一点，阴天时就少一点，甚至没有。它这种间歇性或者说可控性比较差，这种新能源接入到电网，会对电网有一定冲击，因为电网运行有一个基本要求，就是发电和负荷要随时平衡。如果不平衡，就不能稳定地运行，整个电网就会出大问题。
要想使清洁电力能够安全并入电网，首先要有一种容量大、效率高的储能系统。
沈沉说，就相当于在这种可控性差、间歇性强的可再生能源和常规能源之间建立一个缓冲装置。
抽水蓄能是个不错的储能方法，但是，变电站的选址却受诸多客观条件的限制；已有的铁电池、锂电池等各种蓄电池，虽然技术相对成熟，但在容量或效率方面有缺憾。
在“世博园智能电网综合示范工程”的重要组成部分：上海漕溪能源转换综合展示基地，我国自主研发的钠硫电池，拥有超强的“蓄洪”能力，即使输入的电流突然超过额定功率的5～10倍，它也能泰然接受，再以稳定的功率释放到电网中。加之占地面积小、能连续充放电两万余次、使用寿命长达10余年等优点，钠硫电池成为目前大容量储能系统的一种选择。(图4)
在漕溪基地，我们还可以看到另外一种储能系统――国内首座具有商业运营能力的电动汽车充放电站。
充电时，用户先要插入卡片进行身份识别，系统通过后，自动进入“充电时间选择”界面。有“即时充电”和“预约充电”两种模式可以选择。
完成所有的设置后，系统会提示用户将充放电插头与插座进行连接，然后进行充电。这时，充放电站周身的灯光显示为绿色。如果这些灯光显示为紫色，则说明是电动汽车在向电网放电。
在位于上海浦东的一个居民小区，两个电动汽车充电站把它和普通小区区别开来。
小区内的一套房子是国家电网公司信通公司与上海市电力公司共同合作开发的智能家居样板房。一个小小的液晶屏幕是智能交互终端，它相当于家庭智能用电的大脑。
在这个终端的智能用电模块上，我们首先可以看到家里的绿色用电指数，这个指数表示老百姓家里用电的合理水平，也可以看到家里的用电明细，就是各个时段家里用电量的显示，同时，还可以看到周用电量、月用电量、年用电量，并且可以和平时的水平做一个对比。(图5)
在耗能分析里面，我们可以看到各个不同的分时电价下面的用电比例，同时也可以看到家庭里面各种电器的用电比例，它成为引导居民进行绿色用电的消费指南。
上海电力公司智能电网研究与推进工作组主管王卫斌说，比如上海早6点～晚10点之间居民电价是6.1角，晚10点～早6点之间的电价是3角，居民就可以利用分时电价设置自己的用电习惯，达到整体节能和经济用电。
能够实现用电策略的调整，首先要归功于房间外安装的智能电表。
传统电表只能反映用户过去的用电情况，智能电表却能实时记录每个时间点的用电情况；
传统电表只有一个电价，智能电表中可以设置多个电价；传统电表是单向计量，智能电表却是双向计量。它不仅能记录用户用了多少电，还可以记录用户给电网传了多少电。有了智能电表，我们通过电动汽车给电力公司“卖电”才成为可能。
除了根据分时电价合理安排用电，尤其是大功率电器的使用时段，减少电费开支，智能电网还为我们带来一种新鲜的生活方式。
通过智能家居的一个模块，我们可以对家里的电器进行智能控制，比如空气净化器，我们可以在终端上直接将它打开，除了智能交互终端，我们还可以通过智能交互机顶盒，在电视屏幕上直接控制家居。机顶盒可以实现和智能交互终端同样的功能。比如我们控制加湿器，加湿器打开，同时它会显示加湿器当前的用电状态。
除此之外，我们还可以通过手机电话的方式，远程对家电进行控制。
一个电视遥控器就可以控制家里所有的电器。下班后，打个电话就能启动电饭煲，一到家便可以吃上香喷喷的米饭；准备洗衣服时，智能电表会告诉我们现在的电价正处于高价位，智能洗衣机将在用电低谷时完成洗衣任务。
这就是智能电网的聪明之处，也是我们可以期待的未来生活。
智能电网的聪明之处不仅体现在我们正常的用电过程中，即便是家里用电出现故障时，我们也可以有全新的体验。
上海电力公司浦东供电公司地调中心主任郭睿说，我们可以通过用户报修的相关信息，在全网的地理图上面，对报修用户进行故障地点的精确定位。这有助于我们对报修用户具体故障性质的了解，是属于用户单一故障，还是电网的大面积故障，做一个辅助的判断。
故障抢修管理系统区别于传统的修复系统，不仅更加高速、有效，甚至有“思考”和“分析”的能力，这也是智能电网许多环节都具备的特点。
这种聪明的电网，必将带来一场史无前例的用电革命，它将指导我们经济用电、安全用电，带领我们走进低碳、智能的未来生活。
迈克的妈妈最喜欢的地方――厨房，跟普通的厨房不同，这是一个低碳智能的厨房。这个厨房最大的亮点在于它把“植物工厂”移入到了家庭厨房当中。(图6)
厨房不到5平方米的地方，成了家庭蔬菜种植园。这里采用先进的LED人工光源和无土栽培技术，实现了家庭蔬菜的自给自足。只需要15～20天时间，蔬菜就可以完成它的生长周期，全家就可以吃到新鲜的蔬菜。
其实，如何节约耕地、减少运输蔬菜带来的经济成本和质量成本，一直是专家致力于研究的课题。
在大棚里，生长着番茄、黄瓜、
青椒、白菜，还有大块头南瓜，这些长势良好的蔬果和普通蔬果不同，它们不是生长在天然土壤里，而是采用了无土栽培的方式。
尽管无土栽培起初是为了克服温室农业的土传病害问题而得以发展，但随着历史的变迁，它有了新的意义。
到2050年，全球人口可能达到95亿。如果继续采用今天的农作方式，要想养活这么多人，耕地必须再增加850万平方公里，但地球没有那么多新增耕地可供我们使用。那么，数十亿人需要的粮食从哪里来呢?
无土栽培可以将许多传统耕作方式无法利用的陆地加以开发，使得农业生产空间得到扩展，这对于缓和日益严重的土地问题、保障粮食安全，有着深远的意义。
比较常见的无土栽培方式主要有3种。
一种是水栽培。上海孙桥现代农业园区研发中心金静博士介绍说，一个标准的水培栽培槽，下面是水，我们在里面给植物添加固定的营养液，植物的根系直接长在水中。(图7)
另一种是水雾栽培，金静说，通过一个特殊装置，水流通过高压喷头形成水雾，喷洒在植物上面。这种栽培方式对设备的要求相对比较高，也就是成本比较高。(图8)
根据自然条件、经济状况等客观因素，我国需要的是一种工艺要求比较低、操作难度比较小、成本相对比较低的无土栽培方式，因此，基质栽培更加适合我们的现状。
金静说，无土栽培最常用的方式就是基质栽培，其中最常用的基质由白色的珍珠岩和棕色的草炭组成。这种草炭在使用完成之后，把它放入土壤中，可以起到改良土壤的作用。(图9)
目前，上海孙桥现代农业园区在已经开发的70公顷各类设施栽培中，无土栽培占三分之一左右。
金静说，以黄瓜为例，普通大棚的产量大概5千～1万公斤，孙桥温室产量则稳定在1.3万～1.7万公斤。
无土栽培和一般的土壤栽培相比，可节水50％以上，作物的成熟期要短10天～15天。因此，对于人均水资源占有量和人均耕地面积都低于世界平均水平的我国而言，无土栽培的重要性更为突出。
我国无土栽培面积从1986年的一两亩，到1995年的43公顷，再到目前的2500多公顷，增长速度已相当快，但和发达国家相比，还有很大的发展空间。
中国农科院研究员蒋卫杰介绍说，荷兰的蔬菜种植面积80％，花卉面积70％是用无土栽培的，日本是20％多，而我国现在无土栽培面积连0.1％都不到。
就我国而言，无土栽培的当务之急是如何降低成本、扩大面积。
无土栽培的未来是什么?
国外一些科学家提出了一个看似天马行空的概念―垂直农场，他们试图将城市中心的摩天大楼变成农场，以提高土地的利用率和单位面积产量，同时，消除运输带来的相关负面影响。这将是无土栽培立体化、规模化、智能化发展的极致。(图10)
小型化、家庭化则是无土栽培的另一个发展方向。就像迈克妈妈厨房里的那些青菜一样，既可满足家庭对绿色蔬菜的部分需求，又能创造一个室内天然氧吧，为未来都市生活增添无穷的乐趣。
在上海世博园，几乎到处可以看到这种让人憧憬未来的图景，它试图向大家描绘出一个低碳、高质和时尚的生活景象。不管这些未来图景是多么超前甚至离奇，但它绝不是空想。而不管我们的未来是什么样子，它一定有一个共同的特点，那就是节能、低碳和可持续，而这样的未来并不遥远。
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