用智能电网提高可持续性、效率并减少威胁 -凯发app官网登录

电力公司业务需要采用智能电表及其所提供的数据等凯发app官网登录的解决方案来改进电网，以便为向可再生能源全面过渡做好准备

电网不仅仅是由电线、变压器、变电站和电线杆等组成、为我们家庭和企业提供电能的一张网络。电网是一个活跃的生态系统，涉及到电能的发输变配用。

由于电网的复杂性，它极易受到内部和外部的影响。其各部分若遇到任何中断，或如果电能在生产者与消费者之间交换时发生剧烈波动，都有可能造成严重损害并危及电网交付其产品的能力。

将物联网（iot）等技术与高级分析和预测性维护相结合，可以帮助更有效地管理电网，并保护其各组成部分免受潜在问题和威胁的影响。

然而，一些联网技术也带来了额外的安全挑战——黑客可以利用它们来访问某些电网功能并对其运作进行干扰。

可再生能源——21世纪的能源挑战

去年，可再生能源发电的平均成本（包括投资摊还）在不计算补贴的情况下，首次低于^[1]化石燃料的发电费用。

中国已成为生产风力涡轮机和太阳能电池板以及投资可再生能源的全球领导者之一。据绿色和平组织（greenpeace）估计^[2]，2015年，中国平均每天每小时就会安装一台以上的风力发电机，并且每小时铺盖的太阳能电池板，其面积就相当于一个足球场大小。

去年，国家能源局宣布^[3]投资2.5万亿元，作为重塑我国电力基础设施五年计划的一部分。

根据“十三五”规划，到2020年，水电装机容量将达到380,000mw（包括4,000mw的抽水蓄能电站）；风电装机容量将达到210,000mw以上；太阳能发电装机容量将达到110,000mw以上。

该规划已经开始实施，并且在其期限内，将为超过1300万人提供就业机会，并带来重大的经济、环境和社会效益。

可再生能源——电网最大的颠覆者

然而，这种新形式的发电自从其首次设计和实施以来，对电网构成了最大的挑战。实际上，中国对“绿色”能源的投入越多，其电网也就越脆弱。

虽然燃煤电厂对环境、矿工和附近居民不利，但它非常适合电网。 当我们使用所谓的“储存性自然资源”（主要是化石燃料）生产电能时，电网工作得最好。

可再生能源——特别是太阳能和风能——是不可预测的。风吹的速度永远不会像烧煤那样相同、稳定，太阳每天发光的强度也都不会完全相同。每当风速发生变化或有云出现在天空中，这些系统供能就会受到直接影响。

从理论上讲，网络化的太阳能电池系统可以在一个地理区域内协调工作，从而取代天然气“高峰期”电厂等发电设施，而对电网提供立即支持。然而，要做到这一点，电网需要彻头彻尾地实现“智能”，而智能电表则可提供帮助。

智能电网和智能电表

随着智能电表的推出，电力公司管理部门得以有效地对用电情况进行监控。电力公司利用先进的算法和分析，可以管理来自电网不同部分的“实际”需求，从而提高效率并调整电能生产。

直到最近，电力公司对配电网络的“有效”管理并不多。 大多数情况下，电力公司采取“一劳永逸”的做法，即针对最高需求及高环境温度而设计——环境温度升高会引起架空线容量的降低。

由于用户同意在其实际用电量之上为一定量的“保证”供电（即10kwh）付费，因此电力公司设计发、输电系统的原则是，同时向所有用户提供最大功率。 一些专家估计，合同供电量大约是真正所需电能的四倍。

电力公司若将智能电表适当部署到每个耗电点，则可用其检测漏电，发现电网的不合法或未授权使用，并在一天中的不同时段和不同季节之间调整电力需求。

与电网监控系统相结合，智能电表使电网实现了“智能化”，并能为规划新的发电和供电系统提供必要的数据。

市场上有几种产品可用来帮助对智能电表进行原型设计和测试。开发套件就是其一。该套件由三个模块组成：stcomet主板、lcd模块和基于viper26h的电源板。 它为评估具有plc连接功能的完整单相智能电表提供了必要的硬件，可以对计量性能和应用功能以及plc发送和接收性能一起进行评估。

为了进一步推进电网设计和监控，网络片上系统（soc）可通过电力线提供安全通信，而使电力公司能够访问变电站、智能电表和电网上其他传感器的数据。

此外，和等制造商也提供了一整套元器件和子系统，借以帮助工程师开发电网所需的系统。从面向物联网的mcu、无线soc和传感器到面向互联网基础设施和工业自动化的高级定时和电源管理芯片，它们在性能、能效、连接和设计简便性等方面为客户提供了显著优势。

利用新技术平衡电网

最终，向可再生能源的过渡，将需要对电网进行彻底检修，并改变我们发、用电的方式。

在我们找到有效储存和提供剩余电力的方法之前，一些具有污染性的旧的化石燃料发电厂还需要继续运营。

此外，由于目前的电网在某些时候还不能容纳所有产生的清洁能源，电力公司已削减了太阳能和风力产生的一些电力。

平衡电网不平衡的一种方法是，重新利用电动汽车汰换掉的旧电池。电动汽车越来越受欢迎——尤其是公交车，中国在这方面处于世界领先水平。因此，电动汽车将会持续提供翻新电池，我们可转而将之用于蓄电目的。此外，借助车辆到电网（v2g）等技术，电力公司也能在小范围内将插电式车辆用作电网平衡系统。

幸运的是，利用锂电池蓄电和地热发电（以及将水抽到上游水库而利用水力发电^[4]等其他方法）的进步，可能会成为未来平衡电网的凯发app官网登录的解决方案。