定義
智能電網(wǎng)現(xiàn)有電網(wǎng)基礎設施的智能疊加層。它高度互聯(lián)，使用傳感器、儀表、數(shù)字控制和分析工具來自動化、監(jiān)控和控制雙向能量流。“電網(wǎng)”是為城市中的每個居民，企業(yè)和基礎設施服務提供服務的電網(wǎng)。“智能電網(wǎng)”是這些能源系統(tǒng)的下一代，這些能源系統(tǒng)已經(jīng)更新了通信技術和連接性，以推動更智能的資源使用。
使當今支持物聯(lián)網(wǎng)的能源網(wǎng)“智能”的技術包括傳感器、無線電模塊、網(wǎng)關和路由器等無線設備。這些設備提供復雜的連接和通信，使消費者能夠做出更好的能源使用決策，使城市能夠節(jié)省電力和費用，并使電力當局能夠在停電后更快地恢復電力。
如今，越來越多的趨勢是市政當局出于各種原因轉向智能電網(wǎng)技術。其中包括需要改善能源使用，為公民提供更好的客戶服務，為災難做好準備以及升級維護成本高昂的老化技術。此外，技術的進步使無線蜂窩和RF（射頻）在智能電網(wǎng)應用中價格合理且易于使用。
據(jù)《科學美國人》報道，美國有20萬英里的高壓輸電線路，總共承載著超過一百萬兆瓦的電力。美國面臨的問題是，許多基礎設施都是在二十世紀建造的，該項目耗資數(shù)十億美元，主要在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)明之前構思和執(zhí)行，當然在蜂窩（和RF技術）技術成為昂貴電纜的可行替代品之前。
智能電網(wǎng)的實際應用
需要電網(wǎng)供電的企業(yè)、服務和私人公民，因此當市政當局采用智能電網(wǎng)技術時，將受益，涵蓋每個居民、城市服務和關鍵基礎設施安裝。雖然我們不會涵蓋每個用例，但一些關鍵示例可以幫助說明這一趨勢對智能電網(wǎng)的影響。
智能電網(wǎng)允許電力公司比以前更詳細地評估系統(tǒng)健康狀況。例如，通過智能電表，電力公司可以以舊技術無法實現(xiàn)的粒度和準確性發(fā)現(xiàn)實時電力需求。這可以使他們能夠更好地預測和應對需求的突然增加，這有助于防止停電。
如果確實發(fā)生停電，安裝在變壓器和變電站中的使用蜂窩和射頻技術的物聯(lián)網(wǎng)設備可以自動重定向電源。這可以實現(xiàn)更快，更輕松的修復，而不必在每次停電時都派遣卡車上的服務人員。正如 SmartGrid.gov 所說：“更智能的電網(wǎng)將增加我們的電力系統(tǒng)的彈性，并使其更好地應對嚴重風暴，地震，大型太陽耀斑和恐怖襲擊等緊急情況。由于其雙向交互能力，智能電網(wǎng)將允許在設備發(fā)生故障或發(fā)生中斷時自動重新路由。智能電網(wǎng)減輕恐怖襲擊影響的想法很有趣，我們將在后面的章節(jié)中介紹。就目前而言，了解智能電網(wǎng)如何使城市受益將是有益的。
智慧城市如何采用智能電網(wǎng)技術
智慧城市應用廣泛，包括從智能城市照明、能源管理和智能交通管理到水處理和廢水管理的所有內容。交通信號燈中的傳感器可以將信息發(fā)送回中央機構進行決策。更好的是，通過智能交通系統(tǒng)，地面交通和公共交通都可以通過路由和交通照明進行管理，以改善或消除擁堵。
路燈中的物聯(lián)網(wǎng)傳感器還可以根據(jù)實時條件調整開關和打開的時間和亮度。加上或減去幾瓦特可能聽起來不多。然而，當考慮到在任何特定城市中可以找到的數(shù)千或數(shù)萬盞路燈時，節(jié)省的成本和環(huán)境影響很快就會增加。如果燈需要維修，這些傳感器也可以發(fā)出警報。無需等待憤怒的顧客的電話，抱怨路燈熄滅。
此外，借助先進的遠程管理解決方案，技術人員可以遠程解決問題并確定是否發(fā)送卡車。過去，與快速固件修復或從家庭辦公室的管理系統(tǒng)重新啟動相比，上門服務是不可避免的。智能電表可實現(xiàn)需求響應，使家庭和企業(yè)主能夠查看實時定價信息，以便他們相應地調整能源使用情況。例如，關閉空調，或在冬季關閉恒溫器。大多數(shù)智能電表將使電動汽車車主受益。通過實時定價信息，電動汽車車主將能夠在電力最便宜的時候為汽車充電，并在需求高峰期盡可能避免充電。
智能電網(wǎng)的三大優(yōu)勢
雖然智能電網(wǎng)有許多好處，但以下三個實例顯示了更新的電網(wǎng)是多么有用。
1. 智能電網(wǎng)使能可再生能源發(fā)電
傳統(tǒng)的能源電網(wǎng)旨在將電力從大型集中式發(fā)電站傳輸?shù)皆摰貐^(qū)廣泛的家庭和企業(yè)網(wǎng)絡。在這個階段，電網(wǎng)的設計不是為了接受來自通過太陽能電池板或風車發(fā)電的家庭和企業(yè)的輸入。智能電網(wǎng)旨在接受來自可再生資源的電力。至關重要的是，智能電網(wǎng)與無線智能電表相結合，可以跟蹤凈正能量企業(yè)產(chǎn)生的能源量，并相應地進行報銷。智能電網(wǎng)還允許監(jiān)控太陽能電池板和設備。
我們之前提到過，智能電網(wǎng)可以減輕恐怖襲擊或自然災害等災難對發(fā)電站的影響，這是由于分散的能源生產(chǎn)而可能實現(xiàn)的壯舉。在傳統(tǒng)模式下，少數(shù)發(fā)電廠為城市提供動力。這使得這些服務容易受到威脅，這些威脅將導致廣泛的停電和能源短缺。使用分散式模型，即使集中式發(fā)電廠離線，包括風能和太陽能在內的多種替代能源也可以取代電網(wǎng)中的資源。這種分散的系統(tǒng)更難離線，并且可以提供一種健壯性，當一個工廠為整個城市供電時，這是不可能實現(xiàn)的。
2. 更好的計費，更好的預測
智能電表有兩個好處。首先，通過無線物聯(lián)網(wǎng)設備，他們可以收集大量數(shù)據(jù)，這是公用事業(yè)公司以前從未訪問過的數(shù)據(jù)。公用事業(yè)公司可以使用這些信息來更好地預測電力需求何時會很高，以及從哪些地區(qū)需求最高。其次，對于消費者來說，智能電網(wǎng)意味著更高效的計費。以前，高峰需求期間的電力成本在社區(qū)和社區(qū)之間是平均的。現(xiàn)在，如果您在高費率時使用電，您將為此付費。如果您關閉電器并節(jié)省電力，您的賬單將相應下降。這增加了每個人負責任地使用電力的動力。
3. 智能電網(wǎng)更具彈性
美國能源部（DOE）的一份報告顯示，美國每年的停電給企業(yè)造成約1500億美元的損失。雖然這只是一個估計，但即使每年只有500億美元損失，這些中斷也是一個必須解決的問題。
借助智能電網(wǎng)技術，一旦停電發(fā)生，電力可以自動重新路由，從而最大限度地減少對家庭和企業(yè)的影響。物聯(lián)網(wǎng)傳感器還可以報告設備的狀況，以便在發(fā)生故障之前進行維修。當發(fā)生中斷時，公用事業(yè)公司可以通知客戶（通過電子郵件/社交媒體），而不是被動地響應報告中斷的客戶電話。
智能電網(wǎng)是現(xiàn)代智慧城市的支柱
根據(jù)太陽能工業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù)，到2018年，美國已經(jīng)安裝了足夠的太陽能電池板，為1230萬美國家庭供電。自2013年以來，就總發(fā)電量而言，太陽能一直是美國第一或第二大增加的能源。城市越來越意識到可再生能源發(fā)電的重要性，支持可再生能源產(chǎn)生的所有能源需要智能電網(wǎng)。隨著越來越多的家庭購買必須充電的電動汽車，更新的電網(wǎng)也將變得更加重要。
面向未來的智能電網(wǎng)
智能電網(wǎng)技術可以用一句話來表達：一種具有雙向通信的新型電網(wǎng)。企業(yè)和消費者首次可以獲得實時計費信息，而公用事業(yè)公司可以更好地滿足客戶的需求，因為他們對需求高峰做出反應，并修復或管理停電和其他挑戰(zhàn)。智能電網(wǎng)具有彈性，高效和綠色，對消費者，公用事業(yè)公司和環(huán)境都有好處。無線技術將取代數(shù)千英里的電纜，這些電纜是將智能電網(wǎng)推進到今天的位置所必需的。
