智能电网将如何工作

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纽约市燃烧充满光彩。
约翰·王/数字视觉/盖蒂图像

它是世界上最大的机器 - 建立在20世纪初期工程骨架上的电庞然大物。其余的是一个大杂货店,一个世纪的创新价值嫁接到了过时的框架上。然而,在最长的时间里,美国的电网对不变且很少受到挑战的挑战,人口不断增加,每个电气小工具和设备都可以想象到它的隐藏。

超过300,000英里(482,803公里)的传输线路扭曲并在美国编织,并且大部分电网效果很好。实际上,美国能源部(DOE)给出99.97%的可靠性评级。然而,尽管该系统的规模庞大,但每年有几次中断的美国人每年至少耗费1500亿美元。

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请记住,必须在产生的那一刻使用电力。在下一次热浪期间,发电厂不仅可以存储盈余能量以动力空调。同时,一个成长人口继续将越来越多的耗电小工具和设备插入网格中。野兽可以在不崩溃的情况下进行多长时间的混乱?

为了解决当前电网的缺点并为未来做准备,DOE希望在未来几年实施许多变化。该计划是过渡到当前电网的更高效版本,称为智能电网

在本文中,我们将解决当前系统的关键问题,智能电网将如何解决这些问题,以及努力的短期和长期目标。

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智能电网集成:与旧

一家杂货店在纽约市进行了为期三周,2006年停电期间,考虑了一个装满食物的冰箱。据美国能源部报道,在过去40年中,发生了五次主要停电。其中三个发生在过去的九年中。“width=
一家杂货店在纽约市进行了为期三周,2006年停电期间,考虑了一个装满食物的冰箱。据美国能源部报道,在过去40年中,发生了五次主要停电。其中三个发生在过去的九年中。
克里斯·洪德罗斯/盖蒂图像新闻/盖蒂图像

要了解智能电网过渡的价值,您首先必须掌握当前系统的一些关键问题。今天电网,尽管负担沉重,但实际上是非常可靠的。它允许区域共享电气资源以保持每个人的电路流动。但是,向前迈进,该系统必须发展以与现代技术保持同步并保持可持续性。

通过网格正确分发力量是一种杂耍行为。给定区域中的电力使用情况会根据一年中的一天和季节而波动。如果温度升高,更多的人打开了空调,那么整个区域就需要更多的动力。但是,由于发电厂只能发挥如此多的能量,有时杂耍行为会失败。过去,解决此问题的唯一方法就是扩大电网并建造更多的发电厂,从而提高电力成本。

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如果您发现自己在杂耍时掉球,那么一种可能的解决方案就是成为更好的杂耍者。DOE将许多主要和区域停电归因于缓慢的响应时间和可见度较差 - 通过自动化系统和简化的分布功率系统有效地解决了缺点。实际上,美国电网依靠集中计划和受控的基础设施。这位杂耍演奏家已经超重了,我们不断将新球扔进混合。

这些停电使个人和企业花费了数百万美元。更有效的系统不仅会避开许多潜在的停电,而且还可以为环境带来奇迹。DOE估计,如果网格效率高5%,节能将等于5300万辆汽车的燃料和温室排放。随着美国占世界​​温室排放的25%,这一变化对于降低气候变化的影响可能有很大帮助。

最后,需要考虑安全。网格的集中式结构还为任何想为其做某事的人提供了诱人的目标。此外,由于网格的其他区域可用于表现不佳的部分,因此一项战略命中也可能引发多米诺骨牌效应。

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智能网格技术

在2004年加利福尼亚的热浪中,传输调度器有助于管理电力流动。注意地图跟踪整个状态的电流。“width=
在2004年加利福尼亚的热浪中,传输调度器有助于管理电力流动。注意地图跟踪整个状态的电流。
David McNew/Getty Images News/盖蒂图像

为了解决上一节中讨论的问题,美国能源部计划展开一个较少集中的生产者相互作用的网络。自然,没有一个修复可以适应这一更改。许多概念,哲学和技术都可以将系统转向更有效的未来。这是两个大的。

高级计量基础架构(AMI):这是您在许多家庭和企业中都可以找到的智能电网的一个方面。目的是从个人能源消耗中汲取神秘和猜测。现在,用户可以使用Wattage读取器检查其设备和小工具的使用量,而不仅仅是等待账单或盯着外部功率计的旋转表盘的笨拙。将来,这个概念可能会进一步发展。想象一下检查恒温器并观看价格数字滴答作响。这将如何影响您在一个寒冷的夜晚决定升温的决定?为用户提供更多有关他们使用的权力的信息,使他们能够微调自己的保护,以减少不必要的废物。

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可视化技术:回想一下杂耍演员的类比。这是未来的智能网格杂耍演员:自动化电脑能够立即响应电网的能源生产和需求的潮起潮落。母鹿特别引用了一个项目:橡树岭国家实验室在地球上动态可视化能源资源(verde)系统,建立在谷歌地球平台。除了佛得角,美国能源部计划使用相量测量单元(PMU)保持精确的标签电气在整个智能电网中使用,并摆脱了足够的功率。

如果一切都按计划进行,这两种方法将导致用户和自动化的电力分销商在电力流方面具有更多的信息(因此)。反过来,这允许到处都是更负责任的支出 - 从发电厂到生产线结束时的家庭娱乐中心。

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婴儿步骤到达更好的能量网格

德克萨斯州休斯顿的一名公用事业工人于2009年6月5日为Centerpoint Energy安装了智能电表。该公用事业公司在大都市地区为220万客户提供服务,预计将花费10亿美元用于智能电网技术。“width=
德克萨斯州休斯顿的一名公用事业工人于2009年6月5日为Centerpoint Energy安装了智能电表。该公用事业公司在大都市地区为220万客户提供服务,预计将花费10亿美元用于智能电网技术。
AP照片/帕特·沙利文

聪明的网格不是您可以期望简单地醒来并找到在家中工作的东西。而且,与美国从模拟到数字的2009年转换不同电视,政府凭证和您当地的沃尔玛旅行也不足以实现。在通往更好,更可持续的电力系统的道路上有许多婴儿台阶。这只是其中的一些:

智能电表和恒温器:截至2009年7月,这些有关传统电量表和恒温器的最新消息已进入830万美国房屋[来源:商人]。仪表为用户和电网提供了更详细的用法信息。智能恒温器是可编程的,并且无线上网配备了跟踪天气预报。这些功能可以更加微调,有效地利用家庭供暖和冷却。

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参与用户:人类因素对于任何保护运动至关重要,智能电网也不例外。这需要更好地教育公众关于家庭节能的个人和总体利益。

优化的电厂:随着智能电网的形成,自动化系统将允许更简洁的资源。对能源需求有更深入的实时理解就像确切知道您来晚餐的客人。如果没有那么多的猜测,您就会削减杂货清单,而不必担心任何人都会饿或无能为力。这还允许有害环境有害的发电厂将倒退到更清洁的可再生能源。

可再生能源:可再生能源的无缝集成是智能电网集成的重要组成部分。化石燃油和水力发电电厂不会消失,但是风电场和太阳能电池将为给定区域提供越来越多的总体发电份额。

州和联邦法规:不用说,法律和政治在现有电网的运作中起着巨大的作用。因此,智能电网过渡自然涉及两个级别的稳定动作。许多州已经采用了可再生能源组合标准来促进可再生能源。同时,许多支持必要法律和技术进步的法规继续通过联邦渠道前进。

DOE计划从大型和小型创新中锻造智能电网。将来,诸如热存储等新技术改进了锂离子电池超导电缆将进一步加快该过程。

探索下一页上的链接,以了解这些变化将如何影响您的生活。

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来源

  • ecobee.com。2009年(2009年8月3日)http://www.ecobee.com/
  • 商人,布莱恩。“好消息:830万美国房屋现在拥有智能电表。”treehugger.com。09年7月21日。(2009年8月3日)http://www.treehugger.com/files/2009/07/smart-meters-us-millions.php
  • “聪明的网格:介绍。”美国能源部。2009年(2009年7月29日)http://www.oe.energy.gov/1165.htm
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