利用物聯(lián)網(wǎng)發(fā)揮智慧電網(wǎng)優(yōu)勢

全球的電力企業(yè)在疫情大流行期間遭受重大打擊后，目前正積極重回正軌，致力于將日益老化的配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行現(xiàn)代化更新。歐洲、中國和美國政府正在落屬雄心勃勃的擴(kuò)張計(jì)劃，打算建立更多的表達(dá)式網(wǎng)絡(luò)以實(shí)現(xiàn)無碳發(fā)電。物聯(lián)網(wǎng)將會(huì)是確保這些巨額投資獲得最大回報(bào)的重要基礎(chǔ)。

投入巨資實(shí)現(xiàn)數(shù)字化

國際能源署（IEA）將智能電網(wǎng)定義為「使用數(shù)字技術(shù)和其他先進(jìn)技術(shù)來監(jiān)控和管理所有發(fā)電來源的電力傳輸，從而滿足終端用戶變動(dòng)的電力需求的電力網(wǎng)絡(luò)。以智能電網(wǎng)盡可能提高電力系統(tǒng)所有部份的運(yùn)作效率，最大限度地減低成本和環(huán)境影響，同時(shí)最大限度地提高電力系統(tǒng)的可靠性、適應(yīng)性和穩(wěn)定性」。

這些好處推動(dòng)政府和業(yè)界制訂大筆的基礎(chǔ)設(shè)施預(yù)算；根據(jù)IEA的資料，智能電網(wǎng)的支出在2021年達(dá)到3000億美元，至2030年將增為三倍。

物聯(lián)網(wǎng)不只是智能電表

智慧電表可能是宣傳智慧電網(wǎng)的典型代表。隨著電力使用的信息不斷傳輸?shù)皆贫?，電力公司可以?zhǔn)確預(yù)測未來的需求并為消費(fèi)者提供變動(dòng)的電價(jià)費(fèi)率，以鼓勵(lì)他們在用電高峰期減少電力消費(fèi)。

然而，智慧電網(wǎng)并不僅僅是智慧電表。先進(jìn)的電網(wǎng)由數(shù)百萬個(gè)重要零組件相互連接，每個(gè)零組件都會(huì)對電網(wǎng)性能造成影響。無線傳感器不僅提供供電資料，在發(fā)生雷擊或分支短路等問題時(shí)，還可以及早通知電力公司。對于努力維護(hù)復(fù)雜而精細(xì)的電力系統(tǒng)的工程師來說，這些信息極為重要。

可再生能源帶來挑戰(zhàn)

工程師更傾向于穩(wěn)定可靠的電力來源，因?yàn)檫@樣的電力供給簡化了電網(wǎng)平衡操作。煤炭發(fā)電站盡管存在眾多缺點(diǎn)，但在持續(xù)供給方面卻非常穩(wěn)定可靠。

可再生能源的情形則大不相同，人們很難準(zhǔn)確地預(yù)測天氣是否晴朗，以及風(fēng)力的大小，這就帶來了不可預(yù)測性和可變性。無論雨天還是晴天，滿足消費(fèi)者對接入電源的需求變得愈加困難。

物聯(lián)網(wǎng)的傳感器持續(xù)提供來自全國各地的日照和降水?dāng)?shù)據(jù)，電力工程師因此可以切換至運(yùn)行良好的風(fēng)能和太陽能場所，并且關(guān)閉發(fā)電量少的場所，從而平順地消減這些可變性。

在可再生能源無法達(dá)到所需容量要求，以及監(jiān)管機(jī)構(gòu)不想增加煤炭或燃油發(fā)電的情況下，連續(xù)饋送數(shù)據(jù)可以協(xié)助工程師預(yù)測何時(shí)最適合使用可快速啟動(dòng)（且碳排放量相對較低）的燃?xì)獍l(fā)電站。

使用物聯(lián)網(wǎng)達(dá)到平衡運(yùn)作

盡管物聯(lián)網(wǎng)的傳感器提供了深度數(shù)據(jù)，但仍然存在無法達(dá)到供需平衡的情況。例如澳洲可能出現(xiàn)無風(fēng)并且高溫的天氣，使每個(gè)人都會(huì)打開空調(diào)，但供應(yīng)的可再生能源卻很少。而后，人們開啟煤炭發(fā)電站以填補(bǔ)用電量差額，碳排放量將會(huì)飆升。人們解決短期問題的代價(jià)，就是地球的長期利益。

合適的解決方案是在晴天和刮風(fēng)時(shí)所產(chǎn)生的有余可再生能源，以便在出現(xiàn)用電高峰時(shí)將其釋放到電網(wǎng)中。考慮中的想法包括使用多余的可再生能源生產(chǎn)氫氣，建造大型電池組，將水量抽取到山上備用，甚至旋轉(zhuǎn)巨型飛輪。

在電動(dòng)汽車中儲(chǔ)存能量

另一個(gè)獲得業(yè)界注目的想法，是利用世界上快速增加的電動(dòng)汽車（EV）作為可再生電力的儲(chǔ)能庫?？梢允褂梦锫?lián)網(wǎng)追蹤車輛何時(shí)進(jìn)入車庫以及其電池用于儲(chǔ)能的備用容量，從而協(xié)助完成運(yùn)作過程。然后，物聯(lián)網(wǎng)還可以追蹤電網(wǎng)情況，出現(xiàn)電力用量緊張時(shí)，可以決定使用哪些電動(dòng)汽車的電池供電。

因應(yīng)世界日益增長的能源需求，同時(shí)減少碳排放，智慧電網(wǎng)是不可或缺的；而物聯(lián)網(wǎng)則是確保電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)承諾目標(biāo)的重要基礎(chǔ)。

（本文作者Lorenzo Amicucci于Nordic Semiconductor公司）