全球的电力企业在疫情大流行期间遭受重大打击后，目前正积极重回正轨，致力于将日益老化的配电网路进行现代化更新。欧洲、中国和美国政府正在落属雄心勃勃的扩张计画，打算建立更多的运算式网路以实现无碳发电。物联网将会是确保这些巨额投资获得最大回报的重要基础。


投入巨资实现数位化

国际能源署（IEA）将智慧电网定义为「使用数位技术和其他先进技术来监控和管理所有发电来源的电力传输，从而满足终端用户变动的电力需求的电力网络。以智慧电网盡可能提高电力系统所有部份的运作效率，最大限度地减低成本和环境影响，同时最大限度地提高电力系统的可靠性、适应性和稳定性」。


这些好处推动政府和业界制订大笔的基础设施预算；根据IEA的资料，智慧电网的支出在2021年达到3000亿美元，至2030年将增为三倍。


物联网不只是智慧电表

智慧电表可能是宣传智慧电网的典型代表。随着电力使用的资讯不断传输到云端，电力公司可以准确预测未来的需求并为消费者提供变动的电价费率，以鼓励他们在用电高峰期减少电力消费。


然而，智慧电网并不仅仅是智慧电表。先进的电网由数百万个重要零组件相互连接，每个零组件都会对电网性能造成影响。无缐感测器不仅提供供电资料，在发生雷击或分支短路等问题时，还可以及早通知电力公司。对于努力维护复杂而精细的电力系统的工程师来说，这些资讯极为重要。


可再生能源带来挑战

工程师更倾向于稳定可靠的电力来源，因为这样的电力供给简化了电网平衡操作。煤炭发电站尽管存在众多缺点，但在持续供给方面却非常稳定可靠。


可再生能源的情形则大不相同，人们很难准确地预测天气是否晴朗，以及风力的大小，这就带来了不可预测性和可变性。无论雨天还是晴天，满足消费者对接入电源的需求变得愈加困难。


物联网的感测器持续提供来自全国各地的日照和降水资料，电力工程师因此可以切换至运行良好的风能和太阳能场所，并且关闭发电量少的场所，从而平顺地消减这些可变性。


在可再生能源无法达到所需容量要求，以及监管机构不想增加煤炭或燃油发电的情况下，连续馈送资料可以协助工程师预测何时最适合使用可快速启动（且碳排放量相对较低）的燃气发电站。


使用物联网达到平衡运作

尽管物联网的感测器提供了深度资料，但仍然存在无法达到供需平衡的情况。例如澳洲可能出现无风并且高温的天气，使每个人都会打开空调，但供应的可再生能源却很少。而后，人们开启煤炭发电站以填补用电量差额，碳排放量将会飚升。人们解决短期问题的代价，就是地球的长期利益。


合适的解决方案是在晴天和刮风时所产生的有馀可再生能源，以便在出现用电高峰时将其释放到电网中。考虑中的想法包括使用多馀的可再生能源生产氢气，建造大型电池组，将水量抽取到山上备用，甚至旋转巨型飞轮。


在电动汽车中储存能量

另一个获得业界注目的想法，是利用世界上快速增加的电动汽车（EV）作为可再生电力的储能库。可以使用物联网追踪车辆何时进入车库以及其电池用于储能的备用容量，从而协助完成运作过程。然后，物联网还可以追踪电网情况，出现电力用量紧张时，可以决定使用哪些电动汽车的电池供电。


因应世界日益增长的能源需求，同时减少碳排放，智慧电网是不可或缺的；而物联网则是确保电网实现承诺目标的重要基础。


（本文作者Lorenzo Amicucci于Nordic Semiconductor公司）