實(shí)現創(chuàng )新的智能電網(wǎng)解決方案

2022-04-26

實(shí)現創(chuàng )新的智能電網(wǎng)解決方案

智能電網(wǎng)最近被稱(chēng)為電網(wǎng)生態(tài)系統，是指數據和電力的雙向傳輸。電網(wǎng)生態(tài)系統是整合數據、電流和數字通信的創(chuàng )新電力網(wǎng)絡(luò )方法。美國能源部將智能電網(wǎng)定義為“代表了一個(gè)前所未有的機會(huì )，可以將能源行業(yè)帶入一個(gè)可靠性、可用性和效率的新時(shí)代，這將有助于經(jīng)濟和環(huán)境健康。”

智能電網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)實(shí)施了十多年，依靠智能電表、智能電器、可再生能源和節能資源等解決方案來(lái)實(shí)現電力和數據流之間的開(kāi)放通信。能源網(wǎng)現代化包括圍繞物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數據、人工智能 (AI)、改進(jìn)的通信標準和機器學(xué)習的創(chuàng )新，以發(fā)展電力傳輸物流。

傳統能源電網(wǎng)與智能電網(wǎng)生態(tài)系統的區別

與現代化的同行相比，傳統能源網(wǎng)絡(luò )按需求分層，并提供最低限度的存儲能力。傳統能源電網(wǎng)和智能電網(wǎng)生態(tài)系統之間的主要區別（圖 1）圍繞電力生產(chǎn)水平、電力市場(chǎng)的配電和輸電以及消費者展開(kāi)。智能電網(wǎng)生態(tài)系統通信改善了利益相關(guān)者的信息流，優(yōu)化了電網(wǎng)效率，并通過(guò)實(shí)時(shí)解決方案應對挑戰。

圖 1 ：傳統能源電網(wǎng)與智能電網(wǎng)生態(tài)系統的比較 

智能電網(wǎng)生態(tài)系統有什么好處？

1. 電網(wǎng)生態(tài)系統提高了電力供應的效率和可靠性，包括自愈特性、負荷預測和故障預測。

傳統的電網(wǎng)管理是一項不穩定且復雜的任務(wù)，因為天氣條件、野生動(dòng)物破壞、人為干擾和設備故障等因素都會(huì )影響整個(gè)電網(wǎng)。電網(wǎng)現代化可以通過(guò)故障定位、隔離和服務(wù)恢復 (FLISR) 技術(shù)等解決方案來(lái)防止和最大限度地減少停電和其他系統錯誤的損害。FLISR 和智能傳感器的結合能夠對電網(wǎng)生態(tài)系統進(jìn)行自我評估，使其能夠自我修復、檢查、分析和自動(dòng)響應。

雖然智能計量是智能電網(wǎng)基礎設施的重要基礎，但現代化能源供應的先進(jìn)基礎設施遠比單獨計量更進(jìn)一步。資產(chǎn)管理是智能電網(wǎng)通過(guò)分析和電力監控的基本解決方案。此外，智能電網(wǎng)生態(tài)系統可實(shí)現配電自動(dòng)化。

2. 智能電網(wǎng)能夠將更多可再生能源整合到現有網(wǎng)絡(luò )中，并有助于減少碳排放。

智能電網(wǎng)生態(tài)系統通過(guò)允許大規?？稍偕茉聪到y的更大集成來(lái)減少電力供應系統對環(huán)境的影響。智能發(fā)電是電網(wǎng)生態(tài)系統的一大焦點(diǎn)。水庫水電、風(fēng)電、太陽(yáng)能和其他形式的客戶(hù)擁有的發(fā)電可以用作電力系統內的分布式能源 (DER)。DER 通常是可再生能源，可產(chǎn)生直接連接到本地配電或主機設施的電力或可控負載。

此外，智能電力系統將微電網(wǎng)系統（圖 2）集成到其分布式能源物流中。微電網(wǎng)是為附近消費者提供電力的小型獨立設施。微電網(wǎng)能夠通過(guò)使用零排放能源來(lái)限制溫室氣體排放。微電網(wǎng)系統減少了燃料使用和污染，因為它們節省了遠距離傳輸損失的電力。施耐德電氣報告稱(chēng)，“發(fā)電廠(chǎng)和消費者之間的總損失在 8% 到 15% 之間。”

圖 2：微電網(wǎng)系統示意圖 

3. 智能電網(wǎng)生態(tài)系統優(yōu)化電力消耗。

供應鏈去中心化的許多相同好處也適用于電網(wǎng)生態(tài)系統。消費者通過(guò)去中心化的能源生產(chǎn)成為能源鏈的積極參與者。智能電網(wǎng)現代化改變了我們發(fā)電、傳輸、儲存和使用電力的方式。雖然電網(wǎng)生態(tài)系統比智能傳感器更復雜，但智能計量為我們提供了優(yōu)化電網(wǎng)所需的透明通信。智能電網(wǎng)使我們能夠根據能源消耗的實(shí)時(shí)需求調整生產(chǎn)。電網(wǎng)現代化意味著(zhù)能源消耗可以成為電力物流的有形組成部分。分散式電網(wǎng)系統允許自動(dòng)化和受保護的配電。

圖 3： 智能電網(wǎng)生態(tài)系統的去中心化物流

圍繞智能電網(wǎng)實(shí)施的挑戰

現代電網(wǎng)系統面臨的最大挑戰之一是充分整合作為智能電網(wǎng)支柱的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。盡管許多公司已在其物流中采用物聯(lián)網(wǎng)，但仍有更多公司正在努力整合智能設備和傳感器。此外，智能電網(wǎng)缺乏法規和網(wǎng)絡(luò )安全也是需要解決的方面。然而，盡管在社會(huì )中全面實(shí)施智能電網(wǎng)生態(tài)系統存在障礙，市場(chǎng)和市場(chǎng)報告預測，到 2026 年，全球智能電網(wǎng)市場(chǎng)預計將增長(cháng) 1034 億。