未来智能电网的机遇与挑战

在德州仪器不断推出的“技术前沿”系列博客中，一些TI全球顶尖人才正在探讨当前最大的技术趋势以及如何应对未来挑战等问题

海上风车农场、建筑物上的太阳能面板以及电动汽车充电站都是为世界提供电能的众多新应用的一部分。事实上，每一项单独的发明皆是为了让我们的世界更加环保，然而我们却往往忽略了它们连接的多是几十年前构建的电网。这也为我们带了新的挑战。

毫无疑问，我们的电网必须同我们一起进入21世纪，通过技术升级来满足全球增长、存储和效率等要求，否则就会出现像是在十年前的老PC上玩最新视频游戏一样的状况。如今，能源需求显著增加，资源也变得分散化，而且出现了对双向电流的新需求。与此同时，发电量也要保持稳定。但是，在最初构建电网的时候，这些因素却都没有被考虑在内。我们不能要求个人和企业在不刮风时节约用电，也不能要求他们接受因电量输送不稳定而导致的停电。因此，我们需要采用更加智能的方法输送电源，这就是我们称之为“智能电网”的应用。

智能电网必须能够测量、监控和管理电力，并能针对电力进行通信。测量家庭或高层建筑的用电量是迈向智能电网的第一步，很多电力公司也已经开始实施该步骤。在很多大城市中连接至家庭和企业的智能电表不仅可用来测量能源的使用量，而且随后还可通过射频（RF）通信或电力线通信（PLC）每隔十五分钟将这些测量数据发送给电力公司。以前，电力公司必须派人派车到社区去读取电表或断连电力线，这是个成本高、速度慢、耗时长的过程。在智能电表中实施一项二级通信技术，就能与家庭或企业内部的设备进行通信，为客户提供最新电量消耗信息，这实际上可将更多控制权交到消费者手中。智能电表层面上的电量测量和通信几乎能实时为电力公司提供至关重要的使用信息，这不仅可帮助确定该地区所需的电量，同时还可为客户提供更多的用电信息，帮其做出明智的选择。

然而，这种智能电表势必要远远超过仅连接至家庭或企业的水平。当电源提供电能时，它会在远距离电力线中进行分配，传输到变电站，以切换至其它电力线并转换为不同电压等级，最终通过智能电表供给高层建筑。我们相信在变电站层面上实施智能技术有很多商机，在这里，设备可自行监控电源质量与效率，从而能够自动做出决策或接受远程控制中心根据实时信息下达的命令。这样不仅可防止电网产生电涌和停电，同时还能最高效率地合理分配能源。

当然，智能电网也正处于一个挑战与机遇并存的时代。多年来电网一直支持单向电流，而现在太阳能和风力发电技术将很快成为可能，因此每个人都极有可能使用自己屋顶上的太阳能面板或后院的风力涡轮机发电。在太阳出来或有风时，能源用户实际上可能就成了“电力公司”，将源源不断的电能输入电网。但是，如果没有智能电网正确的管理需求与发电量，包括电能存储或远距离分配，那么电力公司就无法对分散和波动的发电过程进行有效处理。智能电网所传输的信息不仅要了解哪里需要电能，同时还要了解哪里在发电，这可以确保更优异的电源电流，也将远远超过我们现在所依赖的发电厂所提供的电流。

电网必须支持测量、通信、监控和管理，必须能够更高效地利用我们现有的电能。它必须能与自己和电力公司通信，以便制定更好的如何利用已有电能的决策，这种趋势将会遍布全球。德州仪器（TI）一直致力于开发新一代技术，用以测量电能并对测量数据进行处理，以便将数据转化为可安全传送给电力公司并能用来实时做出决策的信息。而以前的电网，也就是那台无法为我们带来新视频游戏完美刺激性体验和性能的“老旧电脑”，终将会因为电网未来的发展而淘汰。