什么是智能电网,它是如何实现的IoT?

电网 "是为一个城市的每个居民、企业和基础设施服务提供服务的电力网络。智能电网 "是这些能源系统的下一代,它已经更新了通信技术和连接,以推动更智能的资源使用。

使今天的IoT-enabled能源网 "智能 "的技术包括无线设备,如传感器、无线电模块、网关和路由器。这些设备提供了复杂的连接和通信,使消费者能够做出更好的能源使用决策,使城市能够节省电力和费用,并使电力部门能够在停电后更迅速地恢复电力。

当今日益增长的趋势是市政当局出于一系列原因向智能电网技术转变。这些原因包括需要改善能源的使用,为他们的公民提供更好的客户服务,为灾害做准备,以及升级维护成本高的老化技术。 此外,技术的进步已经使无线技术,包括蜂窝和射频,在智能电网的应用中可以负担得起并易于使用。

根据 科学美国人 在美国有20万英里的高压输电线路,总共输送了超过100万千瓦的电力。美国的问题是,这些基础设施有很多是在二十世纪建造的,是在互联网发明之前,当然也是在蜂窝(和射频技术)技术作为昂贵电缆的可行替代品出现之前,就已经构想和执行了数十亿美元的项目。
 

智能电网在行动


需要电网供电的企业、服务和公民个人,因此当市政当局采用智能电网技术时,他们会受益,这些企业、服务和公民个人涵盖了每个居民、城市服务和关键基础设施的安装。虽然我们不会涵盖每一个使用案例,但一些关键的例子可以帮助说明向智能电网发展的影响。

智能电网使电力公司能够比以前更详细地评估系统健康状况。例如,有了智能电表,电力公司可以发现实时的电力需求,其颗粒度和准确性是旧技术所无法做到的。这可以让他们更好地预测和应对需求的突然增加,这可以帮助防止停电。

如果真的发生停电,IoT ,安装在变压器和变电站中的使用蜂窝和射频技术的设备可以自动重新定向供电。与每次停电时都要用卡车派遣服务人员相比,这可以更快、更容易地解决问题。如上所述 SmartGrid.gov:

"一个更智能的电网将增加我们电力系统的弹性,并使其更好地准备应对紧急情况,如严重风暴、地震、大型太阳耀斑和恐怖袭击。由于其双向互动能力,智能电网将允许在设备发生故障或停电时自动改道。"

智能电网减轻恐怖袭击的影响是一个有趣的想法,我们将在后面的章节中讨论这个问题。现在,看看智能电网如何使一个城市受益是很有意义的。 
 

智慧城市是如何采用智能电网技术的


智能城市的应用非常广泛,包括从智能城市照明、能源管理和智能交通管理到水处理和废水管理。
交通灯中的传感器可以将信息反馈给中央机构进行决策。甚至更好的是,有了智能交通系统,地面交通和公共交通都可以用路线和交通照明来管理,以改善或消除拥堵。

IoT 路灯中的传感器也可以根据实时情况调整关闭和开启时间以及亮度。增加或减少几瓦特可能听起来不多。然而,当考虑到在任何特定城市中可以找到的数千或数万盏路灯时,节约和环境影响很快就会增加。这些相同的传感器还可以在灯需要维修时发出警报。 没有必要等待愤怒的客户打电话抱怨路灯坏了。

此外,凭借先进的 远程管理解决方案技术人员可以远程排查问题并决定是否派遣卡车。在过去,与快速的固件修复或从总部的管理系统中重启相比,卡车的滚动是不可避免的,这是一个非常昂贵的提议。

智能电表使 需求响应 它让家庭和企业主看到实时价格信息,以便他们能够相应地调整其能源使用。例如,关闭空调,或在冬季调低恒温器。最重要的是,智能电表将使电动车主受益。有了实时价格信息,电动汽车车主将能够在电力最便宜的时候为他们的汽车充电,如果可能的话,避免在需求高峰时期充电。  
 

智能电网的三大好处


虽然智能电网有许多好处,但以下三个例子显示了更新的电网是多么有用。
 

1.智能电网使可再生能源发电成为可能  

传统能源网的设计是将电力从一个大型的、集中的发电站传输到该地区广泛的家庭和企业网络中。在这个阶段,电网 并不是 旨在接受来自通过太阳能电池板或风车发电的家庭和企业的输入。一个智能电网 旨在接受来自可再生资源的电力。

至关重要的是,智能电网与具有无线功能的智能电表相结合,可以跟踪净值型机构的发电量,并对其进行相应的报销。 智能电网还可以对太阳能电池板和设备进行监测。

我们之前提到,智能电网可以减轻恐怖袭击或自然灾害等灾难对发电站的影响,这一壮举是由于分散的能源生产而实现的。在传统模式下,少数发电厂为一个城市供电。这使得这些服务容易受到威胁,导致大范围的停电和能源短缺。在分散的模式下,即使集中式发电厂被切断,多种替代资源,包括风能和太阳能,可以取代电网中的资源。这种分散的系统更难脱机,并能提供一种稳健性,而这种稳健性是一个工厂为整个城市供电时无法做到的。
 

2.更好的计费,更好的预测

智能电表有两个好处。首先,通过无线IoT 设备,它们可以收集大量的数据,这些数据是公用事业公司以前从未接触过的。公用事业公司可以利用这些信息来更好地预测什么时候电力需求会很高,以及哪些地区的需求会最高。

第二,对消费者来说,智能电网意味着更有效的计费。以前,需求高峰期的电力成本在社区和街区之间被平均化了。现在,如果你在费率高的时候用电,你就会被计费。而如果你关闭电器并节约用电,你的账单就会相应减少。这增加了每个人负责任地用电的动力。
 

3.智能电网具有更强的弹性

一个美国能源部(Department of Energy) 报告 表明美国每年的停电给企业带来约1500亿美元的损失。虽然这只是一个估计,即使每年只损失500亿美元,这些停电也是一个必须解决的问题。

有了智能电网技术,一旦发生停电,电力可以自动改道,最大限度地减少对家庭和企业的影响。IoT 传感器也可以报告设备的状况,以便在故障之前进行维修。 公用事业单位可以在停电时通知他们的客户(通过电子邮件/社会媒体),而不是被动地回应客户报告停电的电话。
 

智能电网是现代智能城市的骨架  


根据太阳能产业协会的数据,到2018年,美国安装的太阳能电池板足以为以下方面提供动力 1230万个美国家庭.自2013年以来。 太阳能 在美国,就总发电量而言,可再生能源一直是第一或第二大增加的能源来源。城市越来越意识到用可再生资源发电是多么重要,而支持所有这些用可再生方法产生的能源需要智能电网。随着越来越多的家庭购买必须充电的电动汽车,一个更新的电网也将变得更加重要。
 

面向未来的智能电网

智能电网技术可以用一句话来表达:一个具有双向通信的新电网。第一次,企业和消费者可以获得实时的账单信息,而公用事业公司在应对需求高峰时可以更好地满足客户的需求,修复或管理停电和其他挑战。智能电网是有弹性、高效和 绿色 这对消费者、公用事业公司和环境都有好处。 无线技术将取代数千英里的电缆,而这些电缆是推动智能电网发展到今天所需的。

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