定義
智能電網現有電網基礎設施的智能疊加層。它高度互聯，使用傳感器、儀表、數字控制和分析工具來自動化、監控和控制雙向能量流。“電網”是為城市中的每個居民，企業和基礎設施服務提供服務的電網。“智能電網”是這些能源系統的下一代，這些能源系統已經更新了通信技術和連接性，以推動更智能的資源使用。
使當今支持物聯網的能源網“智能”的技術包括傳感器、無線電模塊、網關和路由器等無線設備。這些設備提供復雜的連接和通信，使消費者能夠做出更好的能源使用決策，使城市能夠節省電力和費用，并使電力當局能夠在停電后更快地恢復電力。
如今，越來越多的趨勢是市政當局出于各種原因轉向智能電網技術。其中包括需要改善能源使用，為公民提供更好的客戶服務，為災難做好準備以及升級維護成本高昂的老化技術。此外，技術的進步使無線蜂窩和RF（射頻）在智能電網應用中價格合理且易于使用。
據《科學美國人》報道，美國有20萬英里的高壓輸電線路，總共承載著超過一百萬兆瓦的電力。美國面臨的問題是，許多基礎設施都是在二十世紀建造的，該項目耗資數十億美元，主要在互聯網發明之前構思和執行，當然在蜂窩（和RF技術）技術成為昂貴電纜的可行替代品之前。
智能電網的實際應用
需要電網供電的企業、服務和私人公民，因此當市政當局采用智能電網技術時，將受益，涵蓋每個居民、城市服務和關鍵基礎設施安裝。雖然我們不會涵蓋每個用例，但一些關鍵示例可以幫助說明這一趨勢對智能電網的影響。
智能電網允許電力公司比以前更詳細地評估系統健康狀況。例如，通過智能電表，電力公司可以以舊技術無法實現的粒度和準確性發現實時電力需求。這可以使他們能夠更好地預測和應對需求的突然增加，這有助于防止停電。
如果確實發生停電，安裝在變壓器和變電站中的使用蜂窩和射頻技術的物聯網設備可以自動重定向電源。這可以實現更快，更輕松的修復，而不必在每次停電時都派遣卡車上的服務人員。正如 SmartGrid.gov 所說：“更智能的電網將增加我們的電力系統的彈性，并使其更好地應對嚴重風暴，地震，大型太陽耀斑和恐怖襲擊等緊急情況。由于其雙向交互能力，智能電網將允許在設備發生故障或發生中斷時自動重新路由。智能電網減輕恐怖襲擊影響的想法很有趣，我們將在后面的章節中介紹。就目前而言，了解智能電網如何使城市受益將是有益的。
智慧城市如何采用智能電網技術
智慧城市應用廣泛，包括從智能城市照明、能源管理和智能交通管理到水處理和廢水管理的所有內容。交通信號燈中的傳感器可以將信息發送回中央機構進行決策。更好的是，通過智能交通系統，地面交通和公共交通都可以通過路由和交通照明進行管理，以改善或消除擁堵。
路燈中的物聯網傳感器還可以根據實時條件調整開關和打開的時間和亮度。加上或減去幾瓦特可能聽起來不多。然而，當考慮到在任何特定城市中可以找到的數千或數萬盞路燈時，節省的成本和環境影響很快就會增加。如果燈需要維修，這些傳感器也可以發出警報。無需等待憤怒的顧客的電話，抱怨路燈熄滅。
此外，借助先進的遠程管理解決方案，技術人員可以遠程解決問題并確定是否發送卡車。過去，與快速固件修復或從家庭辦公室的管理系統重新啟動相比，上門服務是不可避免的。智能電表可實現需求響應，使家庭和企業主能夠查看實時定價信息，以便他們相應地調整能源使用情況。例如，關閉空調，或在冬季關閉恒溫器。大多數智能電表將使電動汽車車主受益。通過實時定價信息，電動汽車車主將能夠在電力最便宜的時候為汽車充電，并在需求高峰期盡可能避免充電。
智能電網的三大優勢
雖然智能電網有許多好處，但以下三個實例顯示了更新的電網是多么有用。
1. 智能電網使能可再生能源發電
傳統的能源電網旨在將電力從大型集中式發電站傳輸到該地區廣泛的家庭和企業網絡。在這個階段，電網的設計不是為了接受來自通過太陽能電池板或風車發電的家庭和企業的輸入。智能電網旨在接受來自可再生資源的電力。至關重要的是，智能電網與無線智能電表相結合，可以跟蹤凈正能量企業產生的能源量，并相應地進行報銷。智能電網還允許監控太陽能電池板和設備。
我們之前提到過，智能電網可以減輕恐怖襲擊或自然災害等災難對發電站的影響，這是由于分散的能源生產而可能實現的壯舉。在傳統模式下，少數發電廠為城市提供動力。這使得這些服務容易受到威脅，這些威脅將導致廣泛的停電和能源短缺。使用分散式模型，即使集中式發電廠離線，包括風能和太陽能在內的多種替代能源也可以取代電網中的資源。這種分散的系統更難離線，并且可以提供一種健壯性，當一個工廠為整個城市供電時，這是不可能實現的。
2. 更好的計費，更好的預測
智能電表有兩個好處。首先，通過無線物聯網設備，他們可以收集大量數據，這是公用事業公司以前從未訪問過的數據。公用事業公司可以使用這些信息來更好地預測電力需求何時會很高，以及從哪些地區需求最高。其次，對于消費者來說，智能電網意味著更高效的計費。以前，高峰需求期間的電力成本在社區和社區之間是平均的。現在，如果您在高費率時使用電，您將為此付費。如果您關閉電器并節省電力，您的賬單將相應下降。這增加了每個人負責任地使用電力的動力。
3. 智能電網更具彈性
美國能源部（DOE）的一份報告顯示，美國每年的停電給企業造成約1500億美元的損失。雖然這只是一個估計，但即使每年只有500億美元損失，這些中斷也是一個必須解決的問題。
借助智能電網技術，一旦停電發生，電力可以自動重新路由，從而最大限度地減少對家庭和企業的影響。物聯網傳感器還可以報告設備的狀況，以便在發生故障之前進行維修。當發生中斷時，公用事業公司可以通知客戶（通過電子郵件/社交媒體），而不是被動地響應報告中斷的客戶電話。
智能電網是現代智慧城市的支柱
根據太陽能工業協會的數據，到2018年，美國已經安裝了足夠的太陽能電池板，為1230萬美國家庭供電。自2013年以來，就總發電量而言，太陽能一直是美國第一或第二大增加的能源。城市越來越意識到可再生能源發電的重要性，支持可再生能源產生的所有能源需要智能電網。隨著越來越多的家庭購買必須充電的電動汽車，更新的電網也將變得更加重要。
面向未來的智能電網
智能電網技術可以用一句話來表達：一種具有雙向通信的新型電網。企業和消費者首次可以獲得實時計費信息，而公用事業公司可以更好地滿足客戶的需求，因為他們對需求高峰做出反應，并修復或管理停電和其他挑戰。智能電網具有彈性，高效和綠色，對消費者，公用事業公司和環境都有好處。無線技術將取代數千英里的電纜，這些電纜是將智能電網推進到今天的位置所必需的。
