智慧电网是一种电力网路/电网，能够实现电力和数据的双向流动，因此智慧计量通常被视为第一步。
智慧电网 —— 作为一个概念 —— 在十多年前就广为人知，在电力部门的数字化转型中极为重要。介绍智慧电网的定义、趋势和基本特征。
智慧电网是一种电力网路，能够透过数位通信技术，实现电力和数据的双向流动，从而能够检测、反应和主动应对使用变化和多个问题。智慧电网具有自愈能力，使电力客户成为积极参与者。
大数据分析和物联网技术是智慧电网中的重要技术驱动因素，分析转向边缘，如边缘运算。智慧电网利用了更多技术，但不仅仅与 IT 有关，甚至与技术有关。
智慧电网有多种用途，从传统电网向智慧电网的转变受多种因素驱动。
其中包括能源市场的放松管制、计量的演变、电力生产水平的变化、分散化（分布式能源） 、相关「产消者」的出现、不断变化的法规、微型发电和（孤立的）微电网的兴起、可再生能源能源要求更多的能源，和需要电力的新地点和目的（例如电动汽车充电点）。
电网或电网是将电力从生产者和产生和转换电力的地方（发电厂和变电站）输送到电力「消耗」的最终目的地的网络：家庭、企业、各种设施和一般消费者。
在实践中，它是一个高度互连的网络，包含多个组件，例如变电站、输电线路和布线、配电线路、变压器等。
电网生态系统参与者，在能源生产和运输的分散化方面面临各种挑战。
请注意，业内一些人不再谈论智慧电网。他们认为该术语指的是在第一代智慧电表上，部署高级计量基础设施(AMI)计划的第一阶段。
例如，他们更喜欢谈论电网现代化，因为它的真正含义远不止智慧计量，而是在两个方向发送数据，并在相反方向为电网增加电力。然而，尽管许多国家、地区、州等，在十年前就已经采取了这种智慧计量举措，但仍有几个地方才真正开始。在许多国家，电网参与者的挑战，主要体现在能源生产和运输的分散化。
对于像 AllThingsTalk 这样的物联网公司来说，能源和电网参与者要求他们帮助解决的挑战，是连接大量仪表和标准化结果数据，正如创始人Tom Casaer 在接受采访时所解释的那样，能够以更快和自动化的方式推出.
传统电网几乎没有储存能力，它们是需求驱动的，具有层次结构。在电力网路中，电压逐渐降低，因此这些不同的消费者可以使用电力：从传输电压水平到配电电压水平，再到服务电压水平（实际上它既是加速也是减速，因此有点复杂）。
通常，在传输（输电网：高压和超高压）和配电（配电网：较低电压）之间进行区分，其中不同的布线和电缆系统出现在图中。电网的目的是确保始终在需要的时间和地点不间断地提供电力 —— 这就是智慧电网已经可以提供解决方案/答案的许多挑战。
在智慧电网中，自愈能力能够自动检测和响应电网问题，并确保在受到干扰后快速恢复。
鉴于可能出现的复杂性和多重挑战，例如恶劣天气条件的后果、野生动物的破坏、人为破坏和其他外部因素和内部因素（设备故障和关键资产问题），管理电网非常复杂，需要专门的专家的领域，他们还需要考虑政府在能源法规和永续发展倡议方面的选择。
电力和数据的双向流动，是智慧电网的基本特征，能够将信息和数据，提供给电力市场中的各种利益相关者，这些利益相关者可以进行分析，以优化电网、预见潜在问题、在挑战出现时，更快地做出反应随着电力格局的变化，建立新的能力和服务。
电力市场、电力消耗、法规、各种利益相关者的需求，以及电力生产都在发生变化。因此，智慧电网计划遍布全球，尽管有时采用不同的方法和目标。
虽然智慧电网仍然是指数据和电力 的双向传输（产消者和组织也发电），但鉴于这一重要变化带来的许多可能性，以及越来越多的技术用于智慧电网，该术语的含义和范围已经扩大。智慧电网部署的背景。
如前所述，这包括物联网技术（电网是高度传感器密集型操作，早在任何人使用物联网这个术语之前）、大数据和高级分析以及人工智能和机器学习、用于发送数据的充足通信标准点对点（例如从智慧电表到公用事业公司）和更多技术（例如数位孪生），我们看到在公用事业的数字化转型和工业 4.0中出现。
如前所述，我们还必须在这里提到边缘运算。边缘运算和边缘分析，在整体公用事业中发挥着重要作用。
智慧电网由 Power and Energy EU 解释，以多种能源隔离微电网、微型发电和电力储存为中心，并详细说明各种好处
如前所述，当人们第一次听说智慧电网计划时，其中一个主要方面是计量和所谓的智慧电表。智慧电表是几十年前开始的演变的下一个阶段，并导致了第一个智慧电网技术，如自动计量和下一个高级计量基础设施。
微电网在构建低碳未来方面发挥着重要作用，因为它们为主电网带来弹性、优化能源成本、允许可再生能源托管、增加电动汽车整合并改善能源可及性。
然而，智慧电网不仅仅是智能计量，其他一些要素包括配电线路和变电站（变电站自动化以及越来越多的数位变电站）、防止停电和确保电能质量（可用性、可靠性等），整合各种来源的能源，越来越关注「绿色能源」、智能发电、输电线路感测、电力系统自动化、包括微型发电，特别是组织和大型设施可以自己发电，和将其提供给中央网络网格（在产消者之上），更好和更多的电力储存能力，增强安全性的方法，节省贵金属的替代传输方法，以及在旧电网需要更换的国家，设计更现代和稳定的电网。
目前，人们非常关注自愈电网容量、微电网和分布式能源(DER)、电网中的通信架构和技术，以及在电网较旧的地区，使用智慧电网技术/解决方案/方法。停电和电能质量差。
「智慧电网的主要特征之一是其自我修复能力」，施耐德电气的 Julio Cesar Martins 证实（该公司有一个名为 EcoXpert 的通路计划，用于关键电力、变电站自动化等方面的认证，并且是领先的之一智慧电网市场的参与者）。
在谈到 FLISR 技术（故障定位、隔离和服务恢复）时，他补充说，自我修复功能可以最大限度地减少停电，因为它们允许持续自我评估来检查、分析、响应和自动响应问题。
这是通过广泛部署智慧传感器和其他智慧设备，以及自动控制来实现的，这些设备可以检查和评估网络的状态和状况，以辨识他所说的异常和问题。
产消者在能源公司和公用事业，价值链中的各种参与者（如能源零售商）的努力中发挥着重要作用，因此以客户为中心和改善客户体验是关键。IDC 表示，2019 年，公用事业/能源零售商在人工智能方面的投资翻了一番，以提高客户的便利性、客制化和控制力，从而提升客户体验。
智慧电网不应该只是减少电力浪费和提高电力部门的竞争力，还应该让消费者更好地控制（能源公司也希望看到更少的未付账单）。
如前所述，电力行业的主要变化之一是所谓的分散式能源发电和微电网/微型发电的兴起。
去中心化能源生产本质上意味着，越来越多的能源，以更接近需要能源的客户的各种方式产生（和储存）。如果广义上的能源消费者，更频繁地产生自己的能源，这实际上意味着在各种「更高」级别的电网中赚到的钱更少。
随着新技术继续允许不同形式的发电、储存和传输，集中式发电正越来越多地让位于分散式发电。
产消者在能源公司和公用事业价值链中的各种参与者（如能源零售商），努力中发挥着重要作用，因此以客户为中心和改善客户体验是关键。IDC 表示，2019 年，公用事业/能源零售商在人工智能方面的投资翻了一番，以提高客户的便利性、客制化和控制力，从而提升客户体验。
智慧电网不应该只是减少电力浪费和提高电力部门的竞争力，还应该让消费者更好地控制（能源公司也希望看到更少的未付账单）。
如前所述，电力行业的主要变化之一，是所谓的分散式能源发电，和微电网/微型发电的兴起。
去中心化能源生产，本质上意味着越来越多的能源，以更接近需要能源的客户的各种方式产生（和储存）。如果广义上的能源消费者更频繁地产生自己的能源，这实际上意味着在各种「更高」级别的电网中赚到的钱更少。
智慧电网被定义为（一个网络）自给自足的系统，能够将任何类型和/或规模的发电资源整合到电网中，从而减少劳动力，并目的在提供安全、可靠、高质量和为消费者和组织提供可持续电力。
减少劳动力的方面确实也很重要。预计智慧电网将需要很少的工人，因为它们将成为真正的自给自足系统。在致力于智慧电网的国家和国际实例所提供的定义中，它的重点较少，主要是为了解决好处（本文底部提到了一些更多的挑战）。
与传统电网方法相比，智慧电网在电力生产、电力市场、输电、配电和电力消费者方面的一些特征
的另一个定义是：「智慧电网是一个智慧数字化能源网络，以最佳方式从源头到消费地提供能源」。
「这是透过将信息、电信和电力技术与现有电力系统相结合来实现的。它引入了一种双向对话，电力和信息可以在公用事业公司与其客户之间交换。它是一个由通信、控制、计算机、自动化，以及新技术和工具组成的发展中网络，它们共同使电网更高效、更可靠、更安全和更环保。」
当然，我们不能忘记那些拥有智慧电网项目/政策的国家，和超国家实例（电网可以是区域性、国家性、国际性等，具体取决于区域） 。
欧盟对智慧电网的定义如下：智慧电网是一种电力网路，可以经济高效地整合与其连接的所有用户（发电机、消费者和两者兼有）的行为和行为，以确保经济高效、永续的电力系统，具有低损失和高水平的质量和供应和安全保障。
智慧电网的好处，包括提高电力供应的效率和可靠性，将更多的可再生能源整合到现有网络中，支持电动汽车的大规模发展，为客户优化电力消耗和减少碳排放提供新的解决方案。
虽然欧盟（PDF 下载）承认电网的几个部分都存在智慧元素，但它对现有电网和智慧电网的区别如下：「今天的电网和未来的智慧电网之间的区别，主要在于电网的以高效和有效的方式，处理比现在更复杂的能力」。
根据欧盟的说法，智慧电网采用创新产品和服务，以及智慧监控、控制、通信和自愈技术来：
- 更好地促进各种规模和技术的发电机的连接和运行；
- 让消费者参与优化系统的运行；
- 为消费者提供更多关于他们如何使用供应的信息和选择；
- 显著降低整个供电系统对环境的影响；
- 保持甚至提高现有的高水平系统可靠性、供应质量和安全性；
- 有效地维护和改进现有服务。
类似的智慧电网定义存在于世界其他地区，存在智慧电网计划的地区，大多数国家都是这种情况，显然包括美国。
美国能源部将「智慧电网」 （美国的整体智慧电网计划称为）描述为将能源行业推向可靠性、可用性和效率的新时代的前所未有的机会，这将有助于经济和环境健康。
它总结了与智慧电网相关的一些好处（同样是倡议，但您可以将其扩展到智慧电网）：
- 更高效的电力传输；
- 电力干扰后更快恢复电力；
- 降低公用事业的营运和管理成本，最终降低消费者的电力成本；
- 减少高峰需求，这也将有助于降低电费；
- 增加大规模可再生能源系统的整合；
- 更好地整合客户 - 业主发电系统，包括可再生能源系统；
- 提高了安全性。
显然，转向智慧电网也存在挑战。在本概述的前面部分已经解决了一些问题。其他问题包括消费者关注（隐私和个人数据保护）和网络安全。
在智慧电表计划已经开始的国家，我们经常看到消费者的抵制（因此，安装智慧电表通常最终成为一种选择；在其他国家，拒绝会导致财务后果，或者假设接受意味着经济回报）。
第二个挑战当然是整体网络安全方面，这在所有工业环境中，都是典型的数字化和数位化转型，数据成为关键，IT 和 OT 融合（IT 代表信息技术，OT 代表营运技术）。
智慧电网将透过开发，整合在网络设备中的附加智慧（例如变压器的温度控制、电缆的实时热监测等）来提高网络灵活性，并将改进现有的通信系统（欧盟委员会智慧电网工作组）
智慧电网的其他挑战包括监管变化、在放松管制的市场中整合资源、系统和不同参与者之间的合作关系的复杂性、当地情况，即选定数量的大公司通常仍占主导地位，以及产消者态度的变化。
本文的目的是介绍智慧电网并解释智慧电网概念的本质（我们称之为概念，因为还没有真正的智慧电网）。然而，考虑到电网的绝对复杂性、所涉及的组件和众多利益相关者，当然还有更多内容。
和智慧城市等其他几个所谓的「智慧」领域到智慧家庭和智慧楼宇。
从先进的计量基础设施到分布式能源
最后的想法：如前所述，智慧电网概念并不新鲜。此外，这是一个旅程和渐进的过程，包含许多可能的不同步骤和挑战。尽管如此，很明显我们已经远远超出了高级计量的早期阶段。
智慧电网包括各种运行和能源措施，例如智慧电表、智慧电器、可再生能源和节能资源。
Zach Pollock 描述了自「智慧电网之旅」一词首次出现以来的演变：「第一波电网投资发生在 2000 年代后期，打着智慧电网技术的旗号，导致公用事业公司拥有、仪表资产，例如高级计量基础设施(AMI)和配电自动化设备。今天，电网现代化已经发展到更加包容客户的偏好和愿望。在许多地区，这已转化为促进分布式能源(DER)整合的基础设施和流程改进。」
正如这里所解释的，分布式能源(DER)是直接连接到本地配电系统或连接到本地配电系统内的主机设施的发电资源或可控负载。
DER 系统通常使用可再生能源，包括小水电、生物质能、沼气、太阳能、风能和地热能，并且在配电系统中发挥着越来越重要的作用。
