什么是智能电网及其工作原理？

自 19 世纪末以来，配电系统（通常称为电网）一直是世界上的主要电力来源。在创建这些电网时，它们的工作原理就相当简单 — 产生电力并将其发送给家庭、建筑物以及有电力需求的任何地方。

但随着电力需求的增加，需要有更高效的电网。现在世界各地使用的现代“智能电网”配电系统依靠最先进的技术来优化效率。本文探讨了智能电网的定义以及让电网变得智能的关键技术。

什么是智能电网技术？

智能电网是一种电力分配基础设施，在公用事业提供者和用户之间提供双向通信。促成智能电网技术的数字技术包括功率/电流传感器、控制装置、数据中心和智能电表。

某些智能电网比其他智能电网更智能。许多国家集中了大量精力将陈旧的配电网改造为智能电网，但这种转变很复杂，需要几年甚至几十年的时间。

智能电网技术和智能电网组件示例

智能电表 — 智能电表是建造智能电网的第一步。智能电表向用户和公用事业生产者提供使用点能耗数据。它们提供的能耗和成本信息提醒用户减少能源浪费，帮助提供者优化整个电网的配电负荷。

智能电表一般由三个主要子系统组成：衡量功率消耗的功率系统、用于管理智能电表内部技术的微控制器，以及收发能耗/指令数据的通信系统。此外，一些智能电表还可以有备用电源（主配电线路断电时）和 GSM 模块，以精确定位电表的位置，实现安全目的。

过去十年来，全球智能电表投资翻了一番。2014 年，智能电表的全球年度投资为 1,100 万美元。根据 Statista 的数据，考虑到实施智能电表带来的系统效率提升，到 2019 年，全球智能电表投资达到 2,100 万美元。

智能负载控制开关和配关盘 — 虽然智能电表可以向公用事业提供者提供实时数据，但它们不能自动控制能量的分配。为了最化在峰值用电期间的配电或对特定地区的配电，电力公用事业使用电源管理设备，例如智能负载控制开关和配电盘。这项技术通过减少不必要的配电或自动管理已超过其允许使用时间限制的负载，节省了大量能源。简单地说，智能负载控制开关在使用点智能地开启和关闭配电，以优化整个系统的配电和能耗效率。

例如，俄亥俄州沃兹沃思市使用的是 1916 年建设的配电系统。沃兹沃思市与智能负载控制开关 (SLCS) 制造商 Itron 合作，通过在住宅安装 SLCS，在用电高峰期循环使用空调压缩机，从而将系统用电量减少 5,300 兆瓦时。

电力系统自动化 — 电力系统自动化通过智能电网技术实现，采用最先进的 IT 基础设施控制配电链的每个环节。例如，自动化的电力系统采用智能数据采集系统（跟智能电表的类似）、电力控制系统（如智能负载控制开关）、分析工具、计算系统和电力系统算法。这些关键组件的结合让电网（或多个电网）能够自动调整和优化自身，需要的人类交互有限。

智能电网的实现

当数字、双向通信和自动化技术在智能电网中实现时，一些基础设施的改变将能最大程度提高电网效率。智能电网的实施实现了以下基础设施的改变：