目前(qián)，消(xiāo)費者和電力(lì)公司(sī)都一致同(tóng)意智(zhì)能(néng)電網(wǎng)具備眾多(duō)好處，例如(rú)：分(fēn)時計價(jià)，*計量(liáng)，並(bìng)可(kě)避免(miǎn)每(měi)月(yuè)上門查詢電(diàn)表讀(dú)數等(děng)麻(má)煩(fán)
。而(ér)智(zhì)能(néng)電網是否(fǒu)在(zài)應用環境中(zhōng)切實發(fā)揮了實際(jì)效(xiào)益?各方(fāng)觀點並不一(yī)致
。本文(wén)討(tǎo)論智能電網如何(hé)幫助電(diàn)力(lì)公(gōng)司(sī)監測電能(néng)的(dí)使用狀(zhuàng)況(kuàng)
。利(lì)用(yòng)這些監測數據，電力公司(sī)能夠與用(yòng)戶一起(qǐ)達到(dào)降低(dī)能耗(hào)的(dí)目的，整合各種可(kě)再(zài)生(shēng)能(néng)源
。當這一天到來(lái)時，環(huán)境就(jiù)是zui大的(dí)贏家
。

什麼是智(zhì)能電網(wǎng)?

對有的(dí)人來說，智能(néng)電網隻不(bù)過意(yì)味(wèi)著房屋中的(dí)新電(diàn)表，氣表(biǎo)和水(shuǐ)表(biǎo);對有(yǒu)的(dí)人來說，智能(néng)電(diàn)網(wǎng)就(jiù)是在(zài)建築(zhù)外安裝(zhuāng)的(dí)有害(hài)高頻(pín)輻射(shè)源
。而對(duì)於有些(xiē)人，智(zhì)能電網是一(yī)種將所(suǒ)有(yǒu)耗(hào)電對(duì)象(xiàng)連接(jiē)在一起的新網絡
。

很多人(rén)認為，如(rú)果(guǒ)托(tuō)馬斯·愛迪(dí)生現(xiàn)在重返人間(jiān)，也(yě)能輕(qīng)易認出古老(lǎo)的電網
。經(jīng)過75年的微(wēi)利運營(yíng)之(zhī)後(hòu)，電(diàn)力公(gōng)司幾(jī)乎沒有任(rèn)何(hé)積極性來升(shēng)級現有(yǒu)的基礎(chǔ)架構
。不僅(jǐn)如(rú)此(cǐ)，消(xiāo)費(fèi)者(zhě)也已經習(xí)慣(guàn)於毫無(wú)概(gài)念(niàn)地消(xiāo)費資(zī)源(yuán)，然後在月(yuè)底或更長(cháng)的時間(jiān)後支(zhī)付電費賬單(dān)
。

實(shí)際(jì)上，智能電網是一(yī)種(zhǒng)新(xīn)網(wǎng)絡
。作為(wéi)一(yī)種新網絡，它(tā)*覆(fù)蓋(gài)現有的電(diàn)力基(jī)礎設(shè)施
。分別在發(fā)電，配(pèi)送和(hé)消(xiāo)耗(hào)環節測量能(néng)源，然後(hòu)在網(wǎng)絡上傳(chuán)輸這些測(cè)量結(jié)果(guǒ)
。電(diàn)力公(gōng)司(sī)和消費者(zhě)之(zhī)間的這種通(tōng)信允許(xǔ)快速，智能地(dì)針對(duì)電網(wǎng)狀況製定決(jué)策
。與(yǔ)智能(néng)手機加速我們獲(huò)取(qǔ)信息的渠道相同，智能電(diàn)網允許(xǔ)我們(mén)及(jí)電(diàn)力公(gōng)司更快(kuài)地(dì)訪(fǎng)問能(néng)源信息(xī)
。如果能(néng)夠(gòu)測(cè)量(liáng)每(měi)台關(guān)鍵設備(bèi)的能(néng)耗，並(bìng)反(fǎn)饋(kuì)到電(diàn)力公司(sī)管(guǎn)理的(dí)，采用技術的(dí)計算機終端，隨後在(zài)將信息(xī)供(gōng)給(gěi)消費者查詢(xún)，這將是一種(zhǒng)什(shí)麼樣(yàng)的情形(xíng)!毫無疑問，這種(zhǒng)認(rèn)知能夠讓我們及時判(pàn)斷浪(làng)費能源(yuán)設(shè)備以及(jí)節省能源，保(bǎo)護環(huán)境的機會
。

智(zhì)能電表（確(què)切(qiē)的說(shuō)是儀表）記錄家庭(tíng)或商(shāng)業消耗的電能(néng)，並以(yǐ)15分鐘的(dí)間隔將這(zhè)些數據送至電力公司(sī)
。這項任(rèn)務(wù)，稱(chēng)為(wéi)“能源計量”，發(fā)生(shēng)在儀表內(nèi)部
。能(néng)源計量需(xū)要非常*，可(kě)靠，以便(biàn)電力公(gōng)司(sī)準確了解耗電量，並且不會從消費者那裏多收費
。大(dà)多數現代計量都由半導體(tǐ)器件(jiàn)完成
。Maxim的71M6541D就是一(yī)種(zhǒng)這(zhè)樣的器件(jiàn)，能夠*計量典型(xíng)家用(yòng)電表(biǎo)的電(diàn)量
。

將(jiāng)數據傳回(huí)電力(lì)公(gōng)司(sī)的過(guò)程(chéng)也(yě)由(yóu)集(jí)成電路(lù)完成
。這些(xiē)器件(jiàn)要(yào)麼將電(diàn)力(lì)綫作為通信(xìn)綫，要麼采用(yòng)無(wú)綫通信方式
。電(diàn)力綫(xiàn)通信（PLC）的優點是(shì)射頻輻射小(xiǎo)，適合射頻(pín)難(nán)以(yǐ)穿(chuān)透的(dí)環(huán)境(jìng)，例如地下室
。Maxim的MAX2991和MAX2992組成(chéng)的(dí)完(wán)整芯片組能夠(gòu)支持(chí)電表到電(diàn)力公(gōng)司的(dí)可(kě)靠(kào)通信
。

智能電(diàn)表(biǎo)不於(yú)電表，還要(yào)進入家庭和商業建(jiàn)築
。當配備(bèi)了測(cè)量裝置(zhì)（有時(shí)還包括通信(xìn)裝(zhuāng)置）後，數(shù)據(jù)中(zhōng)心，工(gōng)廠(chǎng)和電(diàn)器全部實現(xiàn)“智能化”
。測量能(néng)耗(hào)並將(jiāng)這(zhè)些信息送(sòng)回電(diàn)力公(gōng)司或(huò)家域網的過(guò)程(chéng)稱為能(néng)源計量
。再(zài)生能(néng)源也依(yī)賴於(yú)能源(yuán)計量
。計量建築物太(tài)陽能(néng)板(bǎn)產生的電能(néng)就是一個常(cháng)見的實(shí)例
。有效的能(néng)源計量必須*而可(kě)靠
。Maxim的78M6612為各(gè)種(zhǒng)應用提(tí)供(gōng)高精(jīng)度能(néng)源(yuán)計量
。

從電(diàn)力公司的角度(dù)講，智(zhì)能電表（智能(néng)電(diàn)網的一部分）提供(gōng)了(liǎo)降(jiàng)低峰值負(fù)荷(hé)的(dí)機(jī)會(huì)
。管理高峰(fēng)期(qī)的(dí)能(néng)耗對(duì)電力(lì)公司來(lái)說(shuō)是一(yī)項艱難挑(tiāo)戰
。

圖1所示為(wéi)美國中北部在炎(yán)熱(rè)夏季的電能消耗
。我們可(kě)以(yǐ)想(xiǎng)象在(zài)一個炎熱夏(xià)季的(dí)周末，早(zǎo)上7點(diǎn)起床之前耗(hào)電量非常低(dī);起床(chuáng)之後，您會打(dǎ)開電(diàn)視，咖啡壺(hú)及(jí)部(bù)分照明燈，從而使電網負荷增(zēng)大;隨後(hòu)，您將打開(kāi)計算機(jī)，隨後(hòu)就是(shì)工作間的(dí)空(kōng)調(tiáo)
。在工廠，由於白天(tiān)工作設(shè)備(bèi)會(huì)產(chǎn)生很大熱量，所(suǒ)以(yǐ)全天(tiān)都需(xū)要開啟(qǐ)空(kōng)調(tiáo)
。工作(zuò)日(rì)之後(hòu)，人們(mén)回(huí)到家中並(bìng)打開(kāi)空調和電(diàn)器，電能需(xū)求(qiú)量(liáng)進(jìn)一(yī)步增大(dà)
。耗(hào)電量(liáng)通常(cháng)在傍晚達到高(gāo)峰，隻(zhī)要(yào)當溫(wēn)度(dù)降低(dī)及人(rén)類(lèi)活動減少(shǎo)時才(cái)開(kāi)始下降
。

圖1.美國中(zhōng)北部(bù)在2011年7月14日實(shí)際測(cè)量的電能(néng)數(shù)據
。數(shù)據(jù)由ElectricReliabilityCouncilofTexas（ERCOT組織(zhī)）提(tí)供

冬季，由(yóu)於采用天然氣加熱(rè)，電(diàn)力需(xū)求量(liáng)的峰(fēng)值沒有這(zhè)麼(mó)高
。

電力(lì)公司如(rú)何管(guǎn)理(lǐ)這(zhè)種波動性的電能(néng)需(xū)求呢?關鍵是：可供電力公司選(xuǎn)擇儲(chǔ)存的(dí)電(diàn)能(néng)非常少
。沒(méi)有(yǒu)大(dà)型電池(chí)能夠儲存一座城(chéng)市或大型電力(lì)公司(sī)服務(wù)區域(yù)所(suǒ)需要的電能
。電力公司必(bì)須(xū)具備足夠(gòu)的發(fā)電設施來(lái)及(jí)時(shí)滿(mǎn)足峰(fēng)值需求，以(yǐ)及足夠的裕(yù)量來避免斷電
。典(diǎn)型的電力公司將采(cǎi)用(yòng)水(shuǐ)力發電(diàn)和(hé)火(huǒ)力(lì)發電廠相(xiāng)結(jié)合的方式(shì)，保證(zhèng)基本負荷(hé)的供電(diàn)
。兩種(zhǒng)發電(diàn)途徑都是(shì)電(diàn)力的主要(yào)來源(yuán)，但水(shuǐ)力發電響(xiǎng)應太慢(màn)，難(nán)以(yǐ)滿(mǎn)足需求(qiú)量的實時(shí)變化
。石(shí)油(yóu)和天(tiān)然(rán)氣渦(wō)輪(lún)機響(xiǎng)應(yīng)快速，因(yīn)此可(kě)增大(dà)電能(néng)供(gōng)應量，以(yǐ)滿(mǎn)足(zú)全天的用電高峰和用電量(liáng)的變化(huà)需(xū)求
。太陽(yáng)能(néng)裝(zhuāng)置在(zài)陽光明媚(mèi)的(dí)白天也(yě)為(wéi)日間供電(diàn)起到一定(dìng)的作用
。

這就是(shì)電力(lì)公(gōng)司(sī)數十(shí)年(nián)來(lái)管理和供(gōng)應(yīng)電力的(dí)方(fāng)式(shì)，現在考慮(lǜ)智能(néng)電(diàn)網的(dí)情(qíng)形(xíng)
。

設想炎(yán)熱夏季的某天，對於全麵部(bù)署(shǔ)了具有(yǒu)可靠通信能(néng)力(lì)的(dí)高精度智能(néng)電(diàn)表的(dí)場合
。早上(shàng)供(gōng)電需求量增大時，智(zhì)能(néng)電(diàn)表(biǎo)每隔15分鐘將(jiāng)實(shí)時(shí)用電量數(shù)據(jù)發送(sòng)給(gěi)上級電力公(gōng)司(sī)，能夠快速判(pàn)斷(duàn)用電峰值點(diǎn)
。

通(tōng)過這些用電量數據，電力公(gōng)司開始實(shí)行(háng)分時計價(jià)的措(cuò)施
。按照這(zhè)一(yī)規(guī)則，用(yòng)戶在(zài)高(gāo)峰期內用電將需(xū)要支付高(gāo)昂費率
。為(wéi)了(liǎo)節能或降低電(diàn)費，消(xiāo)費(fèi)者或商業用戶，甚至數據(jù)中(zhōng)心(xīn)都(dū)會選(xuǎn)擇由(yóu)電(diàn)力公(gōng)司(sī)或第(dì)三(sān)方(fāng)控製其(qí)電氣係統
。在(zài)氣(qì)溫升高時(shí)，電(diàn)力(lì)公司(sī)將遠程(chéng)調節空(kōng)調機(jī)的(dí)溫度監控器，僅僅(jǐn)使家庭(tíng)或(huò)辦(bàn)公室的溫度(dù)稍微(wēi)升高一點兒，即可(kě)達(dá)到節能(néng)的目的
。zui終用戶(hù)甚(shèn)至(zhì)感覺(jué)不到這種自(zì)動中(zhōng)斷(duàn)的服務
。

到了中午，電(diàn)力(lì)公司(sī)將即時反饋來自(zì)風(fēng)能或(huò)太陽能(néng)係統(tǒng)的再(zài)生能(néng)源
。這(zhè)些(xiē)電力(lì)來(lái)源稱(chēng)為(wéi)分布式發電(diàn)，能夠(gòu)為(wéi)電(diàn)網提供可觀的電(diàn)力，輸送到zui近(jìn)的(dí)用電設施
。利用(yòng)分布式(shì)發電，電力(lì)公(gōng)司啟動(dòng)的(dí)發電機更少，這(zhè)些(xiē)發(fā)電(diàn)機采用燃油(yóu)，沒(méi)有可再生能(néng)源(yuán)環保
。*的(dí)測量數(shù)據和良好的(dí)控製機(jī)製還(huán)有(yǒu)助(zhù)於(yú)減輕電(diàn)力公司的(dí)發(fā)電負荷，允許預留更(gēng)低的(dí)裕量
。將(jiāng)來，如果負荷增大(dà)，插(chā)入(rù)充電站的(dí)電動(dòng)汽(qì)車(chē)可以(yǐ)自動(dòng)切換到(dào)供電(diàn)功(gōng)能(néng)，向(xiàng)電網輸送(sòng)電能(néng)
。

由此(cǐ)可(kě)見(jiàn)，智能電網(wǎng)能夠降低高(gāo)峰期的峰值(zhí)載荷(hé)，在(zài)節(jié)約(yuē)電(diàn)能(néng)的同(tóng)時還降(jiàng)低(dī)了(liǎo)所需要的發(fā)電(diàn)總量(liáng)
。由(yóu)於(yú)智能(néng)電(diàn)網(wǎng)固有的(dí)靈(líng)活性，甚至能夠(gòu)在非高(gāo)峰期(qī)間(jiān)以更大的容量工作(zuò)，以(yǐ)便為早(zǎo)些(xiē)時(shí)候被(bèi)作(zuò)為(wéi)電(diàn)源(yuán)的電動汽(qì)車(chē)充(chōng)電，並(bìng)使消費者在更長的時間內使(shǐ)用(yòng)空調
。理想(xiǎng)情況下，晚(wǎn)間的電力將取自清(qīng)潔(jié)能源，例如水(shuǐ)力(lì)發(fā)電站(zhàn)或(huò)其他(tā)形式的(dí)可再(zài)生(shēng)能源
。

無(wú)論是(shì)消(xiāo)費(fèi)者，還(huán)是電力(lì)公司(sī)，zui終都(dū)會同(tóng)意(yì)降低(dī)峰(fēng)值負荷(hé)，采用可再生能源的(dí)分(fēn)布(bù)式(shì)發(fā)電(diàn)降低我們對環(huán)境(jìng)資源的(dí)依(yī)賴
。

現實結(jié)果(guǒ)

基於上述觀(guān)點，有人(rén)會(huì)說，所有這些聽(tīng)起(qǐ)來(lái)很好(hǎo)，甚至(zhì)非常(cháng)好(hǎo)，但(dàn)我們(mén)仍然要等等(děng)看，是(shì)否(fǒu)一切能夠(gòu)平滑(huá)過渡，在(zài)任何(hé)時(shí)間(jiān)，任(rèn)何(hé)地方(fāng)都能(néng)正常(cháng)運轉(zhuǎn)
。當(dāng)然(rán)，如果(guǒ)消(xiāo)費(fèi)者(zhě)和(hé)電(diàn)力公(gōng)司協同努力，為(wéi)節能做(zuò)出貢(gòng)獻(xiàn)，智(zhì)能(néng)電網的優勢(shì)將(jiāng)是(shì)毫(háo)無疑(yí)問的(dí)，但在現(xiàn)實中是否可(kě)行?

2001年至2006年(nián)，意大(dà)利開始部署智(zhì)能電(diàn)表(biǎo)
。意大(dà)利(lì)電(diàn)力公(gōng)司Enel推動(dòng)了這(zhè)一(yī)計(jì)劃的進行，以期(qī)降低費用
。現(xiàn)在，接近(jìn)85%的意(yì)大利(lì)用戶(hù)采(cǎi)用了智能電表，實際安(ān)裝(zhuāng)大約4千(qiān)萬台電表(biǎo)
。Enel估算這些裝置(zhì)每年(nián)可節約(yuē)7.5億美(měi)元(yuán)
。分(fēn)時計價和(hé)消費者的(dí)理念(niàn)是(shì)節儉機(jī)製的關鍵(jiàn)因(yīn)素(sù)，有些消費(fèi)者發現(xiàn)他們的電(diàn)費節(jié)約了高(gāo)達50%
。抄表和維(wéi)護所(suǒ)帶來(lái)的交通(tōng)費(fèi)用(yòng)的(dí)降低進(jìn)一步(bù)節省了電(diàn)力(lì)部門(mén)的(dí)運(yùn)行成本
。

同(tóng)儕壓力也(yě)能促(cù)使消費者向正(zhèng)確的方向轉變
。2009年(nián)，美國(guó)明尼蘇達(dá)州電力公(gōng)司(sī)聯合(hé)會ConnexusEnergy就(jiù)被(bèi)立法機(jī)構(gòu)要(yào)求每(měi)年降低(dī)1.5%的能耗
。降(jiàng)低用電量，例如(rú)，采(cǎi)用可再生(shēng)能源，更(gēng)有效地配(pèi)送電力，隻(zhī)能滿足(zú)部分要求(qiú)
。顯(xiǎn)然(rán)，ConnexusEnergy必(bì)須通(tōng)過(guò)消(xiāo)費者(zhě)的努力(lì)達到降低能耗的(dí)目的
。ConnexusEnergy聯合會與顧問(wèn)公(gōng)司合(hé)作實施了創新(xīn)的計費方(fāng)案和(hé)培訓計(jì)劃
。他(tā)們(mén)向(xiàng)40,000戶住宅(zhái)消(xiāo)費(fèi)者郵(yóu)寄(jì)了(liǎo)一份(fèn)報(bào)告，首(shǒu)先(xiān)將其耗電量與zui近的100戶(hù)小型(xíng)住(zhù)宅(zhái)鄰(lín)居進行(háng)比較(jiào)，然(rán)後列(liè)出(chū)了(liǎo)*20%的“節(jié)能用戶”
。為了提(tí)供(gōng)真實有(yǒu)效的(dí)比較(jiào)，ConnexusEnergy還(huán)創(chuàng)建(jiàn)了一個由40,000用戶組(zǔ)成的對照組
。到了(liǎo)2009年，同(tóng)儕(chái)壓(yā)力(lì)湊(còu)效了(liǎo)
。消費(fèi)者的能(néng)源(yuán)消耗(hào)降(jiàng)低2%，每年節約$20至$30
。累計節(jié)約1百(bǎi)萬(wàn)美(měi)元以(yǐ)上(shàng)
。隨(suí)後(hòu)，98.7%的(dí)計劃參與者(zhě)選擇(zé)繼(jì)續(xù)參加該項計劃
。

現在(zài)，作(zuò)為(wéi)美(měi)國經濟復蘇與(yǔ)再(zài)投資(zī)法(fǎ)案(àn)的(dí)一部分，美國政府(fǔ)在智(zhì)能(néng)電表領域已經(jīng)投(tóu)入(rù)$45億，旨在(zài)提高能(néng)源效(xiào)率，降(jiàng)低峰值(zhí)用(yòng)電量(liáng)，合(hé)理整(zhěng)合(hé)分布(bù)式再(zài)生(shēng)能(néng)源3
。

各(gè)國(guó)也都製(zhì)定(dìng)了智能電(diàn)表投資計(jì)劃
。

遠景展望(wàng)

數(shù)據(jù)表(biǎo)明，智能電網通過降低用(yòng)電(diàn)量(liáng)，對再(zài)生能源的整合及(jí)節能，為改善環境作出重(zhòng)大(dà)貢獻(xiàn)
。但(dàn)是(shì)，如(rú)果電網規(guī)劃(huá)不合(hé)理，離開了消費者(zhě)的(dí)參與(yǔ)或者沒有對消(xiāo)費者進(jìn)行(háng)適(shì)當的培訓，就(jiù)不可(kě)能(néng)達(dá)到(dào)利益zui大(dà)化
。機器控(kòng)製(zhì)不可能增(zēng)強消(xiāo)費者的意(yì)識(shí)，改(gǎi)變(biàn)人們(mén)的(dí)用電習慣
。智(zhì)能電表(biǎo)，太(tài)陽能板和(hé)電動汽車僅(jǐn)僅是供(gōng)人(rén)們使(shǐ)用(yòng)的(dí)工(gōng)具(jù)
。智能電表的成功(gōng)取(qǔ)決於你和(hé)我(wǒ)，我(wǒ)們(mén)這些(xiē)聰明的消費(fèi)者
。