建立智慧电网：您应知道的5种智慧电网解决方案

在讨论智慧电网时总是眾说纷紜，人们大多认為「电网」一词是指供电网路，并认為智慧电网和电力网路都是相同的事情；其实两者之间有很大的差异，这些差异与电力网路為顺应客户的当下需求而在时间轴上所产生的自然演化有关。

 

追根究底，第一代电力网路在十九世纪诞生。如今，世界上共有9,200个电网，负责将约百万兆瓦的电力输送给各式各样的用户。那麼，智慧电网又是什麼？要建立有效的智慧电网又该知道哪些事情呢？

 

 

什麼是智慧电网

智慧电网是一种能在连接的系统内调整电力的产生、分配及储存方式的能源管理系统（EMS）。智慧电网技术的前导是类比电网技术的延伸，能以双向通讯方式控制各器具的运作。简言之，智慧电网是在电力网路中加入能监看发电端至各电力消耗点之间电力流量的组件，并能配合即时的需求控制流动电力。

• 自动化
• 通讯
• 资讯技术（IT）系统

 

智慧电网与电力网路的差异

传统的电力网路缺乏对电力流动的故障及各种问题的可见度，电力供应商只能在消费者打来抱怨电话时才会知道电网发生了问题，也就是说，电力网路是以被动反应的方式依照系统通知来处理电力流动的失调。凭藉消费者的回应，电力网路系统无法解决电力流量的任何相关问题，因為系统不知道或看不到消费者能否接收到供应的电力。

 

另一方面，智慧电网具备监看电力流的设备，因此可自动确认电力供应发生故障的可能问题点。服务提供者具备自动化回应设备，以防止问题影响到不同的消费区域。这是因為智慧电网主要组件的设计可透过对发电与电力消耗之间的不同层面进行数据收集与监看，从而提供充分深入的瞭解。

• 来自电力变压器的数据
• 来自主要输电线路的数据
• 来自配电系统的数据
• 来自电表 (或称家户供应系统) 的数据

 

智慧电网的前瞻性反应可确保电力流量的事故与问题能被即时处理，无需经过外部通知。藉由数位技术进行监看、控制及反应，智慧电网能在公用事业与消费者之间建立直接的连结。

 

是什麼使电网变得聪明

美国能源部描述4种特定的技术进步可协助移转电力网路成為智慧电网，说明如下：

• 精準的测量技术，包括感应器
• 管理面板技术，连带决策支援软体与机制
• 针对电力分配、故障及修理的自动控制
• 电力网路组件之间完全整合且自动化的双向通讯

 

為了提高效率、降低能源消耗与成本并提升能源供应链的透明度与可依赖性，有了智慧电网系统就能对整个供应链进行监看、分析、控制及通讯。透过使用网路智慧电表，建立智慧电网的初衷正是要针对传统电力网路的缺点进行改善，重要的是必须体认智慧电网是对现有电力网路的改版更新。

 

智慧电网方案的主要特性為何

智慧电网方案的多项特性不仅嘉惠电力业者，也对消费者好处多多。

 

• 即时监看
• 自动化管理停电事故及迅速復电
• 强化能源管理
• 能源用途得以追踪管理
• 能降低及节约用电
• 有效追踪的内部显示
• 透过入口网站与行动应用程式的智慧型与自动化追踪与监督
• 奖励消费者改变能源使用习惯以降低费用
• 动态计价机制
• 更理想的再生能源发电整合

 

值得一提的是环境与能源研究所（EESI）早在2009年就已认识到智慧电网的角色对建立高能源效率电力网路的重要性。智慧电网解决方案是在电力网路中执行再生能源系统的重要基础。事实上，由於太阳能与风力发电等再生能源资源的变动性高，故对能顺应需求并能有效利用可用能源的电网需求至為迫切。

 

建构智慧电网方案有何益处

从传统电力网路转型為更能应付现代能源消耗各种挑战的智慧电网方案，自有其道理存在：

• 能源成本高涨及对抗能源缺乏
• 传统发电方式环境衝击大
• 碳足跡及气体排放目标
• 消费者数量庞大
• 个别消费者的高能源需求
• 对电网的压力增大，导致电力故障的风险

 

已实施智慧电网方案的群体已能顺利应付传统电力网路的挑战。构建智能电网解决方案还可以為消费者及管理者带来各种利多，例如：

• 电力的有效过渡与分配
• 降低消费者成本，也降低操作、保养及管理成本
• 因减低峰值需求而减低电价与费率
• 减少峰值需求
• 馈线及线路扰动后迅速提供復电
• 与再生能源全盘整合
• 大规模负载分享与降载

 

然而，智慧电网虽能解决电力网路的缺点，但也并非毫无挑战。

 

 

建立智慧电网要面对哪些挑战

智慧电网方案能有效解决一些关於电力网路的主要詬病，例如费用高、电力吃紧时缺乏反应能力及高环境衝击。

 

然而，将数位技术整合到电力网路也产生了新的挑战：

• 电网可靠度
• 电网效率
• 电网安全性

 

电网可靠度

保持智慧电网的稳定比什麼都重要。电网操作人员必须採取一切手段防止供电中断，因為电力的消耗在这些困难时期是瞬息万变。

 

唯有採用策略性故障管理与有效的故障定位、隔离及服务復原技术，才能达成确认、隔离及消除问题，并重新设定供电路径以儘量避免更多终端使用者受到影响的目标。

 

电网效率

技术性损失逐渐成為智慧电网方案的重大威胁。这类损失经常与数种原因有关，包括：

• 庞大的配电网路
• 配电线路的导线太小
• 线路过载
• 配电变压器离负载中心太远
• 配电系统整体功率因数太低
• 馈线的相电流未予平衡
• 变压器的设计(大小)及选用不当

 

电网的网路安全

能源区隔日趋数位化，但这也有其缺点。已多次发生骇客成群骇入能源公司的系统，造成受控制的停电而影响数千用电家户。

 

 

智慧电网方案的应用

智慧电网可应用於整体社区阶层或小型环境内，例如建立微型电网给临时活动供电，且不论规模大小，智慧电网方案还可作為各式各样的用途。

 

1. 永续性焦点：利用智慧电网方案进一步与再生能源整合以建立碳中和的前景。
2. 弹性应对天然灾害：在容易产生暴风等极端气候的地区，利用智慧电网方案降低停电事件及驱动自我修復功能。
3. 对需求与用户数成长的可扩充性：仰赖智慧电网技术以符合人口密集地区成长中及多样性的消费者需求。
4. 防御恐攻：切断电力可使整个区域沦陷，但在智慧电网环境中，微型电网的设置可提供迅速復电。
5. 成本降低策略：智慧电网方案对持续上扬的能源成本提供完美回应，让消费者更易於管控成本。

 

 

全汉（FSP）智慧电网方案建议

您是否在考虑建设自己的智慧电网？在全汉企业，我们能自豪的為您提供可靠、高效率且扩充性良好的智慧电网系统技术建议。

 

用逆变器（inverter）整合再生能源

太阳能发电系统的最关键组件之一就是逆变器，这是将太阳能板产生的直流(DC)电力转换成电力网路所需之交流(AC)电力的一种装置。详细内容请参阅PowerManager Hybrid 10kW。

 

可变能源的能量储存

终究太阳能板可能成為再生能源的上选，但当太阳不照射在太阳能板上时您仍需要有个解决方案──那就是我们的电池组架箱（Battery Rack cabinet） 12U。

 

寧设多重小型电网也不要单一电网

微型电网的作用犹如可自行发电自给自足的独立单元。微型电网可与大型电网并联，也可完全与其解联。微型电网可作多种用途。电网遭受攻击时，微型电网能确保围堵攻击及其影响；再者，微型电网也都配备了採用再生能源的仪器。由於再生能源的点都是区域性的，因此使用微型电网作為稳定(毫无电压起伏)回输再生能源的节点是有其存在的意义。请参阅我们的微电网解决方案（microgrid solutions）。