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)行現代化更新。歐洲、中國和美國政府正在落屬雄心勃勃的擴張計劃，打算建立更多的表達式網(wǎng)絡(luò )以實(shí)現無(wú)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的重要基礎。

投入巨資實(shí)現數字化

國際能源署（IEA）將智能電網(wǎng)定義為「使用數字技術(shù)和其他先進(jìn)技術(shù)來(lái)監控和管理所有發(fā)電來(lái)源的電力傳輸，從而滿(mǎn)足終端用戶(hù)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所有部份的運作效率，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的可靠性、適應性和穩定性」。

這些好處推動(dòng)政府和業(yè)界制訂大筆的基礎設施預算；根據IEA的資料，智能電網(wǎng)的支出在2021年達到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(zhù)電力使用的信息不斷傳輸到云端，電力公司可以準確預測未來(lái)的需求并為消費者提供變動(dòng)的電價(jià)費率，以鼓勵他們在用電高峰期減少電力消費。

然而，智慧電網(wǎng)并不僅僅是智慧電表。先進(jìn)的電網(wǎng)由數百萬(wàn)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(wú)線(xiàn)傳感器不僅提供供電資料，在發(fā)生雷擊或分支短路等問(wèn)題時(shí)，還可以及早通知電力公司。對于努力維護復雜而精細的電力系統的工程師來(lái)說(shuō)，這些信息極為重要。

可再生能源帶來(lái)挑戰

工程師更傾向于穩定可靠的電力來(lái)源，因為這樣的電力供給簡(jiǎn)化了電網(wǎng)平衡操作。煤炭發(fā)電站盡管存在眾多缺點(diǎn)，但在持續供給方面卻非常穩定可靠。

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

物聯(lián)網(wǎng)的傳感器持續提供來(lái)自全國各地的日照和降水數據，電力工程師因此可以切換至運行良好的風(fēng)能和太陽(yáng)能場(chǎng)所，并且關(guān)閉發(fā)電量少的場(chǎng)所，從而平順地消減這些可變性。

在可再生能源無(wú)法達到所需容量要求，以及監管機構不想增加煤炭或燃油發(fā)電的情況下，連續饋送數據可以協(xié)助工程師預測何時(shí)最適合使用可快速啟動(dòng)（且碳排放量相對較低）的燃氣發(fā)電站。

使用物聯(lián)網(wǎng)達到平衡運作

盡管物聯(lián)網(wǎng)的傳感器提供了深度數據，但仍然存在無(wú)法達到供需平衡的情況。例如澳洲可能出現無(wú)風(fēng)并且高溫的天氣，使每個(gè)人都會(huì )打開(kāi)空調，但供應的可再生能源卻很少。而后，人們開(kāi)啟煤炭發(fā)電站以填補用電量差額，碳排放量將會(huì )飆升。人們解決短期問(wèn)題的代價(jià)，就是地球的長(cháng)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，以便在出現用電高峰時(shí)將其釋放到電網(wǎng)中?？紤]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，甚至旋轉巨型飛輪。

在電動(dòng)汽車(chē)中儲存能量

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(chē)（EV）作為可再生電力的儲能庫?？梢允褂梦锫?lián)網(wǎng)追蹤車(chē)輛何時(shí)進(jìn)入車(chē)庫以及其電池用于儲能的備用容量，從而協(xié)助完成運作過(guò)程。然后，物聯(lián)網(wǎng)還可以追蹤電網(wǎng)情況，出現電力用量緊張時(shí)，可以決定使用哪些電動(dòng)汽車(chē)的電池供電。

因應世界日益增長(cháng)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)現承諾目標的重要基礎。

（本文作者Lorenzo Amicucci于Nordic Semiconductor公司）