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实现创新的智能电网解决方案
实现创新的智能电网解决方案
智能电网最近被称为电网生态系统，是指数据和电力的双向传输。电网生态系统是整合数据、电流和数字通信的创新电力网络方法。美国能源部将智能电网定义为“代表了一个前所未有的机会，可以将能源行业带入一个可靠性、可用性和效率的新时代，这将有助于经济和环境健康。”
智能电网技术已经实施了十多年，依靠智能电表、智能电器、可再生能源和节能资源等解决方案来实现电力和数据流之间的开放通信。能源网现代化包括围绕物联网技术、大数据、人工智能 (AI)、改进的通信标准和机器学习的创新，以发展电力传输物流。
传统能源电网与智能电网生态系统的区别
与现代化的同行相比，传统能源网络按需求分层，并提供最低限度的存储能力。传统能源电网和智能电网生态系统之间的主要区别（图 1）围绕电力生产水平、电力市场的配电和输电以及消费者展开。智能电网生态系统通信改善了利益相关者的信息流，优化了电网效率，并通过实时解决方案应对挑战。
图 1 ：传统能源电网与智能电网生态系统的比较
智能电网生态系统有什么好处？
1. 电网生态系统提高了电力供应的效率和可靠性，包括自愈特性、负荷预测和故障预测。
传统的电网管理是一项不稳定且复杂的任务，因为天气条件、野生动物破坏、人为干扰和设备故障等因素都会影响整个电网。电网现代化可以通过故障定位、隔离和服务恢复 (FLISR) 技术等解决方案来防止和最大限度地减少停电和其他系统错误的损害。FLISR 和智能传感器的结合能够对电网生态系统进行自我评估，使其能够自我修复、检查、分析和自动响应。
虽然智能计量是智能电网基础设施的重要基础，但现代化能源供应的先进基础设施远比单独计量更进一步。资产管理是智能电网通过分析和电力监控的基本解决方案。此外，智能电网生态系统可实现配电自动化。
2. 智能电网能够将更多可再生能源整合到现有网络中，并有助于减少碳排放。
智能电网生态系统通过允许大规模可再生能源系统的更大集成来减少电力供应系统对环境的影响。智能发电是电网生态系统的一大焦点。水库水电、风电、太阳能和其他形式的客户拥有的发电可以用作电力系统内的分布式能源 (DER)。DER 通常是可再生能源，可产生直接连接到本地配电或主机设施的电力或可控负载。
此外，智能电力系统将微电网系统（图 2）集成到其分布式能源物流中。微电网是为附近消费者提供电力的小型独立设施。微电网能够通过使用零排放能源来限制温室气体排放。微电网系统减少了燃料使用和污染，因为它们节省了远距离传输损失的电力。施耐德电气报告称，“发电厂和消费者之间的总损失在 8% 到 15% 之间。”
图 2：微电网系统示意图
3. 智能电网生态系统优化电力消耗。
供应链去中心化的许多相同好处也适用于电网生态系统。消费者通过去中心化的能源生产成为能源链的积极参与者。智能电网现代化改变了我们发电、传输、储存和使用电力的方式。虽然电网生态系统比智能传感器更复杂，但智能计量为我们提供了优化电网所需的透明通信。智能电网使我们能够根据能源消耗的实时需求调整生产。电网现代化意味着能源消耗可以成为电力物流的有形组成部分。分散式电网系统允许自动化和受保护的配电。
图 3： 智能电网生态系统的去中心化物流
围绕智能电网实施的挑战
现代电网系统面临的最大挑战之一是充分整合作为智能电网支柱的物联网技术。尽管许多公司已在其物流中采用物联网，但仍有更多公司正在努力整合智能设备和传感器。此外，智能电网缺乏法规和网络安全也是需要解决的方面。然而，尽管在社会中全面实施智能电网生态系统存在障碍，市场和市场报告预测，到 2026 年，全球智能电网市场预计将增长 1034 亿。