一、智能电网或者能源互联网能不能成为物联网的基础平台?
下一个技术时代将是物联网(IOT)时代,技术将让我们将连接一切。遍布整个世界的智能传感器将使您能够监测和控制发生的一切,遍布全球的智能传感器将能让我们更好地管理世界。
未来,物联网在电力系统中的应用将产生巨大的经济、环境和社会效益。但将智能电网作为物联网的基础平台,却是一个全新的事物,智能电网与物联网融合未来能够全方位提高智能电网各环节的信息感知深度和广度。
物联网是继计算机和互联网之后又一次信息领域的技术革命,他的应用范围几乎涵盖了社会的方方面面。物联网所带动传统行业的转型升级已经取得了很多的成果,物联网和智能电网的结合也必将成为趋势。
电能无时不在,无处不在的特性可以为人类社会打造一个超级网络。其终极目标应是万有互联(IOE)、无所不在的连接,所有人和事物都将成为一个个终端。实现人类社会所有人和人、人和物以及物和物之间的再造,重构整个人类社会的生产工具、生产方式和生活场景。未来当电网云脑、人工智能、量子智慧出现以后,将通过万物互联实现自由设计、制造和自主行为,从而作为智慧地球的总系统集成,借助终端连接一切,成为一切入口出口。
最明显的例子是智能电表和更大的智能电网。部署智能电网的原因有很多,根据地区不同而不同,但智能电网的好处在社会层面则更为明显。
智能电网通过实时定价使我们更好地管理地球上的稀缺能源,提供需量响应信号来管理负载,更好地控制非技术性能源损耗,以及改进断电的响应时间。
面对电力需求的不断增长,智能电网提供了管理负载的更好方法,限制为全球供电所需的新型及昂贵发电总量的更好方法,以及教育甚至培训消费者成为负责任能源用户的更好方法。
而且,由于数据来自于地区内的所有消费者,所以只有当整个地区的用户使用该项技术并参与到相同的IoT网时,智能电网的优势才有意义。
二、传感器能拯救世界
温度监控器就是消费IoT设备的最佳例子之一。产品包括照明开关、带开关的电源插座,甚至是电能测量插座。每款产品利用移动设备上的简单接口来监测和配置网络。利用简单的命令即可很容易地配置照明开关和电源插座开关。
电能测量开关显示设备消耗的费用(不是电能!)是多少。这些智能化产品为我们提供了真正的“洞察”能力,从而制定家庭用电决策。充分利用家庭WiFi网络和移动设备的优势,使消费者更容易监测和管理耗能电气设备。
所有这些例子中,有一些共同的主题。其中之一是需要网络技术来连接显示世界的智能传感器,以共享信息和/或制定决策。第二,所有例子都专注于改善对关键及昂贵资源的管理:电能、自来水、热力、燃气和时间。
这些资源受限的事实得到了数据的大力支持。2010年全球消耗了20,200太瓦时(TWh)电能,预计到2040年将达到39,000TWh,每年的电能需量增长为2.2%。假如一个煤电厂的容量为300MW,那么每年需要增加170座煤电厂才能满足全球容量增长需要。
如果每座煤电厂的费用大约为10亿美金,这就意味着每年电能容量的投资至少为1700亿美金(更不要说日常维护费用)。注意,这里为了讨论方便,我们简化了问题,因为真正驱动新容量需求的是峰值需量,而不是平均功耗。无论哪种情况,数据都说明我们需要稳定增加昂贵的电能,以满足不断增长的需求。智能电网承诺帮助我们更好地平衡能耗,以降低峰值需量,意味着我们可延迟或节省大幅的容量投资。
为了监测能源消耗,我们不需要更换传统的电表。相反,我们真正需要的是一种能增加至已有应用的现成测量方案。合适精度(1%或更优)的电能测量已经是一门专业学科。所以,我们现在真正需要的是使我们能够检测能源消耗的看守方案。一种可能的方案是传感器制造商在通信模块外部增加一个电流变压器和一个可编程电能测量IC,例如78M6610_LMU。电流变压器用于电能测量,尽管效率高,但可能不满足我们的“高性价比、小体积”要求。
尽管电流变压器是最常见的能耗测量方案的传感器,但体积大、成本高。分流器的成本低、重量轻,但与已有系统集成困难。连接至分流器意味着直接连接至电源的交流电力线。首先要用光耦隔离,然后在测量系统所在的一侧需要附加电源。这一步骤与最初采用分流器节省成本和空间的初衷相违背。市场上现在具有少数高精度测量方案,例如MAX78615/78700芯片组,解决了这个问题,提供隔离且无需构建附加电源即可进行测量。
看来,传感器能拯救世界。智能传感器网络能够使世界效率更高、浪费更少、管理得更好。
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