利用物联网充分发挥智能电网优势

Nordic Semiconductor公司Lorenzo Amicucci

全球电力企业在疫情大流行期间遭受重大打击，目前各公司正积极重回正轨，努力把日益老化的配电网络进行现代化更新。欧洲、中国和美国政府落实了雄心勃勃的扩张计划，计划建立更多的计算机化网络以实现无碳发电。物联网将会是确保这些巨额投资获得最大回报的重要基础。

投入巨资实现数字化

国际能源署(IEA)将智能电网定义为“使用数字技术和其他先进技术来监控和管理全部发电来源的电力传输，从而满足最终用户不断变化的电力需求的电力网络。智能电网……尽可能提高电力系统所有部分的运作效率，最大限度地减低成本和环境影响，同时最大限度地提高电力系统的可靠性、高适应性和稳定性”。

这些优势和好处鼓励政府机构和业界制订大笔的基础设施预算；根据国际能源署(IEA)数据，2021年智能电网方面的投资达到3000亿美元，到2030年将增加到三倍。

物联网不只是智能电表

智能电表可能是宣传智能电网的典型代表。随着电力使用的信息不断传输到云端，电力公司可以准确预测未来的需求并为消费者提供差时的电价费率，以鼓励他们在用电高峰期减少电力消费。

然而，智能电网并不仅仅是智能电表。先进的电网由数百万个重要组件相互连接，每个组件都会对电网性能造成影响。无线传感器不仅提供供电数据，在发生雷击或分支短路等问题时，还可以及早通知公司。对于努力维护复杂而精细的电力系统的工程师来说，这些信息至关重要。

可再生能源带来挑战

工程师更倾向于稳定可靠的电力来源，因为这样的电力供给简化了电网平衡操作。煤炭发电站尽管存在诸多缺点，但在持续供给方面却是非常可靠的。

可再生能源的情形则大不相同，人们很难准确地预测天气是否晴朗，以及风力的大小。这就带来了不可预测性和可变性。无论雨天还是晴天，满足消费者对接入电源的需求变得愈加困难。

物联网传感器持续提供来自全国各地的日照和降水数据，使得电力工程师可以切换至运行良好的风能和太阳能场所，并且关闭发电量少的场所，从而平顺地消减这些可变性。在可再生能源无法达到所需容量要求，以及监管方面不想增加煤炭或燃油发电的情况下，连续馈送数据可以帮助工程师预测何时最适合使用可快速启动（且碳排放量相对较低）的燃气发电站。

使用物联网达到平衡运作

尽管物联网传感器提供了深度数据，但仍然存在无法达到供需平衡的情况。例如，澳大利亚可能出现高温并且无风的天气，每个人都会打开空调，但可以提供的可再生能源却很少。而后，人们开启煤炭发电站以填补用电量差额，碳排放量将会飙升。人们以地球的长期利益为代价来解决短期的问题。

合适的解决方案是存储晴天和大风天生成的多余可再生能源，以便在出现用电高峰时将其释放到电网中。被考虑过的想法包括使用多余的可再生能源生产氢气，建造大型电池组，将水量抽取到山上以备后用，甚至旋转巨型飞轮。

在电动汽车中储存能量

另一个获得业界关注的想法，是利用世界上快速增多的电动汽车(EV)作为可再生电力的储能库。可以使用物联网跟踪车辆何时进入车库以及其电池用于储能的备用容量，从而协助完成运作过程。而后，物联网还可以跟踪电网情况，出现电力紧张时，可以决定使用哪些电动汽车的电池供电。

为了应对世界日益增长的能源需求，同时减少碳排放，智能电网是至关重要的；而物联网是确保电网实现承诺目标的重要基础。