当能源管理遇上物联网,将会发生什么?

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我们今天的大部分高耗能来自加热/冷却,烹饪,照明,洗涤和干燥。这些家用电器开始变得聪明,具有连接功能,可以让他们自动化,以获得智能计量和可变税费所带来的好处。电力公司正在开始更好地管理能源需求,更有效地执行负载平衡。

在实用/行业方面,数据聚合器/集中器在自动抄表(AMR)中形成重要组成部分。它通过将多个公用事业公司的仪表(电力,燃气,水,热)连接到中央公用事业服务器来创建必要的网络基础设施,获取并报告重要数据。它还有助于将实际应用的时间和日期数据同步到中央应用程序服务器中,并实现用户认证和加密信息的安全数据传输。与电力仪表的通信由射频无线或有线(电力线调制解调器)连接组成,使得能够通过GPRS,以太网和GSM,POTS或UHF / VHF网络将数据传输到中央公用事业服务器。

据派克研究所估计,到2020年将有9.63亿台智能电表和6,300万个能源管理用户。这反过来将为公用事业机构为客户提供管理和控制能源分配的巨大机会;它还使业主有机会通过智能能源管理更好地管理其能源使用。

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图1、物联网(IoT)用于智能能源中

电网的演进与挑战

第一个电网出现在19世纪90年代,由先驱者托马斯·爱迪生(George Edison),乔治·西屋(George Westinghouse)以及通用电气(General Electric)和西屋电气(Westinghouse Electric Corporation)等个人和公司所驱动。当时这些电网是高度集中的,彼此隔离的系统。在接下来的几十年里,本地的电网变得越来越相互联系。到20世纪60年代,电网已经成熟为高度互联的系统。这些电网主要由大型电厂(通常基于化石燃料,如煤,天然气和石油)主导,大型电力线用于与电力消费中心相连接,低容量线路将电力运送到终端用户。由于计量技术的局限性,往往固定电价的方式来对终端用户收费。

从一开始,电力电网面临的一个关键挑战就是应对不断变化的能源需求。这里的主要问题涉及到非常有限的储能能力以及根据需要增加额外的发电机组的高成本。例如,添加峰值时间发电机,例如具有低启动时间的燃气轮电机是一个相对昂贵的解决方案。初步尝试在需求侧解决问题。例如,引入双重税收来鼓励客户在需求普遍较低的夜间增加电力使用量。还引入了需求感知设备(如空调,冰箱和加热器),这些设备可以使用模拟技术例如通过监视电源频率的变化来感测电网中的负载。

如今,分布式网络可以满足共享中小型风力发电厂,热电联产,太阳能发电厂等不断增长的(分散)发电量。但是这给电网造成了压力,使电网稳定性更加难以维持。数字化能够使电网“智能化”以满足这些新的要求。图2更详细地介绍了数字化对能量控制器的影响。

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图2、电力电网的演进

此外,过去十年间,国家批发市场和跨国的电力交易量大幅增长,导致对输电电网的新的需求。大多数消费者连接到分布式网络中,电表计量服务用于记录消费和输入的电量数据。

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图3、智能电网架构的概念形式

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