定义
智能电网现有电网基础设施的智能叠加层。它高度互联，使用传感器、仪表、数字控制和分析工具来自动化、监控和控制双向能量流。“电网”是为城市中的每个居民，企业和基础设施服务提供服务的电网。“智能电网”是这些能源系统的下一代，这些能源系统已经更新了通信技术和连接性，以推动更智能的资源使用。
使当今支持物联网的能源网“智能”的技术包括传感器、无线电�？�、网关和路由器等无线设备。这些设备提供复杂的连接和通信，使消费者能够做出更好的能源使用决策，使城市能够节省电力和费用，并使电力当局能够在停电后更快地恢复电力。
如今，越来越多的趋势是市政当局出于各种原因转向智能电网技术。其中包括需要改善能源使用，为公民提供更好的客户服务，为灾难做好准备以及升级维护成本高昂的老化技术。此外，技术的进步使无线蜂窝和RF（射频）在智能电网应用中价格合理且易于使用。
据《科学美国人》报道，美国有20万英里的高压输电线路，总共承载着超过一百万兆瓦的电力。美国面临的问题是，许多基础设施都是在二十世纪建造的，该项目耗资数十亿美元，主要在互联网发明之前构思和执行，当然在蜂窝（和RF技术）技术成为昂贵电缆的可行替代品之前。
智能电网的实际应用
需要电网供电的企业、服务和私人公民，因此当市政当局采用智能电网技术时，将受益，涵盖每个居民、城市服务和关键基础设施安装。虽然我们不会涵盖每个用例，但一些关键示例可以帮助说明这一趋势对智能电网的影响。
智能电网允许电力公司比以前更详细地评估系统健康状况。例如，通过智能电表，电力公司可以以旧技术无法实现的粒度和准确性发现实时电力需求。这可以使他们能够更好地预测和应对需求的突然增加，这有助于防止停电。
如果确实发生停电，安装在变压器和变电站中的使用蜂窝和射频技术的物联网设备可以自动重定向电源。这可以实现更快，更轻松的修复，而不必在每次停电时都派遣卡车上的服务人员。正如 SmartGrid.gov 所说：“更智能的电网将增加我们的电力系统的弹性，并使其更好地应对严重风暴，地震，大型太阳耀斑和恐怖袭击等紧急情况。由于其双向交互能力，智能电网将允许在设备发生故障或发生中断时自动重新路由。智能电网减轻恐怖袭击影响的想法很有趣，我们将在后面的章节中介绍。就目前而言，了解智能电网如何使城市受益将是有益的。
智慧城市如何采用智能电网技术
智慧城市应用广泛，包括从智能城市照明、能源管理和智能交通管理到水处理和废水管理的所有内容。交通信号灯中的传感器可以将信息发送回中央机构进行决策。更好的是，通过智能交通系统，地面交通和公共交通都可以通过路由和交通照明进行管理，以改善或消除拥堵。
路灯中的物联网传感器还可以根据实时条件调整开关和打开的时间和亮度。加上或减去几瓦特可能听起来不多。然而，当考虑到在任何特定城市中可以找到的数千或数万盏路灯时，节省的成本和环境影响很快就会增加。如果灯需要维修，这些传感器也可以发出警报。无需等待愤怒的顾客的电话，抱怨路灯熄灭。
此外，借助先进的远程管理解决方案，技术人员可以远程解决问题并确定是否发送卡车。过去，与快速固件修复或从家庭办公室的管理系统重新启动相比，上门服务是不可避免的。智能电表可实现需求响应，使家庭和企业主能够查看实时定价信息，以便他们相应地调整能源使用情况。例如，关闭空调，或在冬季关闭恒温器。大多数智能电表将使电动汽车车主受益。通过实时定价信息，电动汽车车主将能够在电力最便宜的时候为汽车充电，并在需求高峰期尽可能避免充电。
智能电网的三大优势
虽然智能电网有许多好处，但以下三个实例显示了更新的电网是多么有用。
1. 智能电网使能可再生能源发电
传统的能源电网旨在将电力从大型集中式发电站传输到该地区广泛的家庭和企业网络。在这个阶段，电网的设计不是为了接受来自通过太阳能电池板或风车发电的家庭和企业的输入。智能电网旨在接受来自可再生资源的电力。至关重要的是，智能电网与无线智能电表相结合，可以跟踪净正能量企业产生的能源量，并相应地进行报销。智能电网还允许监控太阳能电池板和设备。
我们之前提到过，智能电网可以减轻恐怖袭击或自然灾害等灾难对发电站的影响，这是由于分散的能源生产而可能实现的壮举。在传统模式下，少数发电厂为城市提供动力。这使得这些服务容易受到威胁，这些威胁将导致广泛的停电和能源短缺。使用分散式模型，即使集中式发电厂离线，包括风能和太阳能在内的多种替代能源也可以取代电网中的资源。这种分散的系统更难离线，并且可以提供一种健壮性，当一个工厂为整个城市供电时，这是不可能实现的。
2. 更好的计费，更好的预测
智能电表有两个好处。首先，通过无线物联网设备，他们可以收集大量数据，这是公用事业公司以前从未访问过的数据。公用事业公司可以使用这些信息来更好地预测电力需求何时会很高，以及从哪些地区需求最高。其次，对于消费者来说，智能电网意味着更高效的计费。以前，高峰需求期间的电力成本在社区和社区之间是平均的。现在，如果您在高费率时使用电，您将为此付费。如果您关闭电器并节省电力，您的账单将相应下降。这增加了每个人负责任地使用电力的动力。
3. 智能电网更具弹性
美国能源部（DOE）的一份报告显示，美国每年的停电给企业造成约1500亿美元的损失。虽然这只是一个估计，但即使每年只有500亿美元损失，这些中断也是一个必须解决的问题。
借助智能电网技术，一旦停电发生，电力可以自动重新路由，从而最大限度地减少对家庭和企业的影响。物联网传感器还可以报告设备的状况，以便在发生故障之前进行维修。当发生中断时，公用事业公司可以通知客户（通过电子邮件/社交媒体），而不是被动地响应报告中断的客户电话。
智能电网是现代智慧城市的支柱
根据太阳能工业协会的数据，到2018年，美国已经安装了足够的太阳能电池板，为1230万美国家庭供电。自2013年以来，就总发电量而言，太阳能一直是美国第一或第二大增加的能源。城市越来越意识到可再生能源发电的重要性，支持可再生能源产生的所有能源需要智能电网。随着越来越多的家庭购买必须充电的电动汽车，更新的电网也将变得更加重要。
面向未来的智能电网
智能电网技术可以用一句话来表达：一种具有双向通信的新型电网。企业和消费者首次可以获得实时计费信息，而公用事业公司可以更好地满足客户的需求，因为他们对需求高峰做出反应，并修复或管理停电和其他挑战。智能电网具有弹性，高效和绿色，对消费者，公用事业公司和环境都有好处。无线技术将取代数千英里的电缆，这些电缆是将智能电网推进到今天的位置所必需的。
