（来源：MIT News）
当遭遇极端天气或受到网络攻击时，广大用户家中的光伏系统、电动汽车甚至智能空调都可能成为守护城市电网安全的“救火队员”。
最近的一项新研究表明，用户家中的智能电器以及车辆中蕴含大量未被充分利用的电能潜力，可以用来增强本地的区域电网，比如抵御突发停电。
“当面对网络攻击或自然灾害时，大量由分散式设备组成的备用网络，比如住宅光伏系统、家用蓄电池、电动汽车、智能恒温器（用于暖通空调设备或热泵）等，可以恢复电力供应或缓解电网压力。”麻省理工学院的工程师如是说。
不同于发电厂、变电站或输电线等，这类设备是广大用户身边的“电网边缘”资源，这类设备能独立发电、储能或是调节自身耗电量。
麻省理工学院团队在这项研究中提出了一项关于电网边缘设备如何通过“本地电力市场”增强电网韧性的蓝图。
按照他们的说法，拥有这些电网边缘设备的用户可以加入该市场，即将自己的设备借给一个微电网或本地待命能源资源网络。
一旦主电网出现问题，当地电力市场的智能算法将发挥作用并快速判断网络中的哪些设备是可靠的；紧接着，计算出最有效应对电力故障的设备组合，向电网输送电力或减少它们从电网中获取的电力（具体数值由算法计算并传达给相关用户）。
简单理解，就是将分散在千家万户的智能设备转化为应急能源网络，一旦主电网遭遇危机，系统能迅速调动这些“能源细胞”形成微电网并恢复供电。最后，根据用户的参与情况还能获得相应补偿，形成良性互动的能源共享经济。
研究团队模拟了多种场景展示这一新系统的功能。这些场景综合考虑了来自网络攻击、自然灾害等各种来源的不同级别的电网故障。
他们发现由电网边缘设备组成的微电网能够有效化解各种攻击：在紧急情况下，这些设备既可以反向输电缓解电网压力，也能通过调节用电时段平衡电力负荷
目前，这项研究成果已经发表在PNAS上。“所有这些小型设备都能在调控电力消耗方面发挥作用，就像免疫系统的白细胞，微小但不可或缺。如果能充分利用家里的智能家电、屋顶光伏以及电动汽车等等，我们就能构建具有自愈能力的智能电网。”这篇研究论文的合作者、麻省理工学院机械工程系的研究科学家 Anu Annaswamy 表示。
这项研究的其他合作者还包括来自麻省理工学院的 Vineet Nair、John Williams，以及来自印度理工学院、国家可再生能源实验室等多个机构的成员。此外，该研究工作部分得到了美国能源部和麻省理工学院能源倡议的支持。
电力补给
实际上，此次的新研究成果是 Anu Annaswamy 团队围绕“自适应控制理论和设计系统自动适应变化条件”研究项目的一个重要延伸。
作为麻省理工学院主动自适应控制实验室的负责人，她长期致力于探索提高包括太阳能在内的多种可再生能源可靠性的方法。
Anu Annaswamy 的研究不仅聚焦于技术层面的创新，还关注如何通过智能控制系统优化能源的使用效率，以应对现代电网面临的各种挑战。
“这些可再生能源具有很强的时间特征，以光伏发电为例，晚上我们无法获取太阳能，昼夜交替就像设定好的定时开关。”她解释道，“那么，我们该如何破解可再生能源的这种‘间歇性魔咒’呢？”
这一问题不仅是学术界的热点话题，也是全球能源行业所面临的主要挑战之一。为了确保能源供应的连续性和稳定性，研究人员需要找到有效的解决方案来弥补可再生能源的这类短板性。
在考虑如何解决可再生能源正常运行期间的“间歇性”问题时，Anu Annaswamy 的团队也开始研究其他导致电力供应不稳定的原因，比如自然灾害、网络攻击等外部因素。
他们意识到，仅仅依赖传统的方法可能不足以应对所有潜在的问题。因此，该团队进一步探索了如何利用现有的分布式能源资源（如住宅光伏系统、储能设备等）来增强电网的韧性和稳定性。
具体而言，他们希望了解这些位于电网边缘的设备是否能在遭遇意外或攻击后迅速介入并稳定电网的电力供应。“千家万户中大量的电网边缘设备具备这样的潜力，所以我们应该好好利用它们。”Vineet Nair 表示。
通过对这些设备集成先进的自适应控制算法，研究人员希望能够构建一个更加灵活、可靠的电网系统，不仅有助于提升能源系统的整体性能，也为实现更广泛的清洁能源应用打下基础。
攻防演练
在这项新研究中，Anu Annaswamy、Vineet Nair 及其同事着手开发了一个框架用于将电网边缘设备（特别是物联网设备）整合进来，以便在遭遇攻击或中断时为电网提供支持。
他们为这个新框架命名为“EUREICA”（即高效且强韧性的物联网协同资产系统），将千家万户的智能设备编织成数字防护网，让各种家电变身抵御电网攻击的“数字民兵”。
研究人员设想，未来大多数电网边缘设备也将成为物联网设备，使住宅光伏系统、电动汽车充电桩和智能恒温器能够无线连接到一个更大、同样独立且分布式的设备网络中，每个家庭都成为能源互联网的神经节点。
例如，一个 1,000 户家庭的社区，拥有数量庞大的物联网设备，这些分散的设备被纳入该地区的区域微电网，微电网负责人（区域能源管家）既能独立操作调控，又能与邻近微电网协作，形成纵横交错的大型防御网络。
一旦主电网出现故障，区域能源管家将借助决策算法，确定网络中哪些可靠的设备能够介入并缓解攻击造成的影响。
“我们在模拟攻击中考虑了 5% 到 40% 的电力损失。假设一些电网节点遭到攻击，而其他节点仍然可用并具备某些物联网资源，比如（依然有电的）蓄电池、电动汽车、暖通空调设备等。”Vineet Nair 说道，“此时，我们开发的算法负责决策哪些家庭可以介入，要么向电网输入电力，要么减少用电量以弥补电力短缺。”
从网络攻击到飓风灾害，研究团队围绕多个场景进行了测试，他们发现不同规模的电力故障都能通过设备集群的智能协作得到化解。
比如某个地区的所有智能空调都被黑客入侵，空调骤升温度，导致电网负荷瞬间过载，周边社区的智能家电会立即组成应急供电网络；再比如当极端天气导致主电网中断，电动汽车电池集群可化身临时供电站，支撑关键设施不间断运转。
当然，他们也承认，想要构建这样一个庞大的设备集群网络需要当地用户、地方政府以及政策制定者的支持，也离不开先进电源逆变器等创新技术，比如电动汽车将电能反向输送给电网。
“这只是我们蓝图的第一步，接下来我们需要更广泛、更深入的研究才能实现本地电力市场的概念落地，但我们认为这是一个良好的开端。”Anu Annaswamy 表示。
https://news.mit.edu/2025/rooftop-panels-ev-chargers-smart-thermostats-could-chip-boost-power-grid-resilience-0220
