当今消费者和公共事业公司都能够认可的是，智能计量器提供了诸如使用账单的时间、精确的测量以及能够消除计量器所需要的月度人工读取访问等方面的益处。但是智能计量器真的为环境提供了确凿的益处吗？并不是所有人都认同这一观点。本文讨论了智能计量计如何帮助公共事业公司进行能源使用的监控。然后监控数据使得公共事业公司与消费者共同工作以减少能量的使用，并且集成各种可再生能源。当这一切发生的时候，环境就会受益。
正在觉醒中
“我并不理解智能电网的环境益处”，在我告诉他关于我们公司智能电网相关的工作之后，我的表亲Chris说道。“我想它仅仅是一个公共事业公司用来提高收费的手段”，他补充道。
我的表亲已经为北加州公共事业公司工作了十五年的时间了。他说出这些话并不是从一个不知情的观点，所以我做了进一步的聆听。“电流像水一样流动”，他接着说道。“它从源头流向所有的消费终端。安装智能计量器并不能节省能源，它只是计算了用户在何时使用了能源。”这些都是合理的观点。
在这里我确信的是智能计量器是好东西，它可以使得环境和经济都能受益，能够为老问题带来更好的技术解决方案。但是事实上，我确实真的不清楚智能计量器如何能够减少能源消耗。我决定进行更加深入的观察。
我的观察结果是智能计量器为环境提供了极大的潜在的益处。减小峰值负载以及能源产生站点的分布是两个关键的功能，它通过一个恰当施工的智能计量器和具有良好意愿的消费者进行优越地控制才成为可能。这些功能有助于减少能源的消耗，尤其是在一些关键的时间段。它们还能够有效地集成诸如太阳能面板以及风力发电风车等可再生能源。此外，来自早期采集的初期数据显示了智能计量器的成功之处。这些益处已经促进了关于智能计量器的重大投资，以作为朝着减少能源消耗并且采用可再生能源方面的一条路径。然而，有一件事情仍然是清楚的：一个良好施工的智能电网在离开一个关键参与者的情况下是不能有效地为环境提供益处的：这就是你，智能消费者。
什么是智能电网
对于一些人而言，智能电网的性质仅仅意味着新的电力、天然气和用水计量器。对另外一些人而言，智能电网是一个安装在计量器所在建筑物外部的潜在的射频发射器件。而对剩下的另外一些人而言，智能电网是一种新的网络，它会将所有消耗电力的事物进行相互连接。
许多人曾经说过，假设爱迪生又回到了地球，他会很容易地意识到电力网络的老化。在过去的七十五年的时间里，电力系统一直运行在微小的余地内，公共事业公司已经没有任何推动力来对现有的基础设施进行更新。此外，消费者已经习惯了一个它们可以盲目消费的系统，而最终的结果是在快要结束的每个月或者更长的时间段去支付账单。
智能电网的确是一个新型的网络。作为一个新型的网络，它覆盖在现有的能源基础设施的顶端。能源会以产生、分布以及消费等方面来进行测量。然后这些测量结果可以在网络内进行通信。这一通信过程，对公共事业公司和消费者而言，使得它们可以对电网的状态做出快速而智能地决定。正如智能电话给人们带来了快速获取信息一样的方式，智能电网为人们以及公共事业公司带来了更快的获取能源信息途径。想像一下，如果对每个设备的关键部件的能源消耗都进行测量，并且反馈到由公共事业公司所管理的最先进的计算机中，从而提供给消费者进行评审。这种级别的知识毫无疑问会提供机会来鉴别那些浪费能源的个体，并且能够为节能的个体给予鼓励。
智能电力计量器能够追踪（这意味着“计量”）家用或者商业用的能源消耗，并且将这一数据进行通信，通常在十五分钟的时间间隔内就能返回到公共事业公司。此项任务叫做“能源计量”，它是在计量器的内部自己产生的。能源计量需要非常精确并且可信，所以公共事业公司才能获取确切的能源消耗量信息，从而使得消费者不会支付过度的账单。半导体器件应用在现代大多数的计量仪器中。其中的一个常用的器件就是Maxim公司的71M6541D，它应用在一种典型的家用计量器中可以精确地计量电力消耗。
智能电网将会达到超出计量器的范畴，并且进入商用和家用领域。当装备了测量设备或者有时候甚至是装备了通信器件之后，数据中心、工厂以及器材都会变成“智能的”。测量能量的消耗并且将这些信息转播到公共事业公司或者家用网络中的过程叫做能量测量。其中一个例子就是测量某个结构中太阳能面板所产生的能量。有效的能量测量还必须是精确且可靠的。Maxim公司的78M6612产品为多种应用提供了高精度的能源测量功能。
峰值负载的减小以及分布的能源站点
从公共事业公司的观点来看，智能计量器（智能电网的一个组成部分）为减小峰值负载提供了机会。在能源需求的峰值时段内管理能源消耗需求对于公共事业公司而言代表了真正的挑战。
图1来自美国中北部2011年7月14日的实际能源需求数据。数据由德克萨斯州电力可靠性理事会（ERCOT组织）提供，网址为
图1展示了美国中部地区某个炎热夏日的能源消耗。试着想像一下夏天的某个工作日。在早上七点之前，你的能源消耗非常低。在起床之后，你打开了电视机、咖啡炉，以及一些灯具。由于你以及其他所有在做类似事情的人的行为，电网经历的负载在不断增加。很快你打开了办公室的工作计算机，以及空调等设备，从而开始工作。在制造设施中，马达开始运行。在这一天中设备的运行一直需要开启空调，因为它会产生额外的热量。在工作日结束之后，当人们回到家中的时候会打开他们自己的空调装置，能源需求持续增加。一般来讲，能源消耗的峰值处于上半夜的时间，然后随着温度的降低以及人们活动的减少而开始下降。
公共事业公司如何管理这种波动的能源需求呢？需要记住的关键一点是，公共事业公司只有很少的方式来存储功率。没有任何一种巨型电池能够存储足够一个城市或者一个公共事业公司所服务的区域所需要使用的能量。公共事业公司必须要有足够的能量产生设施从而快速地满足能量的峰值需求，并且要有足够的余量以用于警戒控制。典型的公共事业公司会将其能量的基础负载通过水力发电站和火力发电站进行组合。这两种发电站都是非常优秀且持久的电力来源，但是水力发电站的功率产生过程由于响应太慢而不能实现实时的需求控制。石油和天然气涡轮发电站能够进行快速响应，并且能够调整能量供应以满足能量峰值需求以及一天中的变化需求。太阳能设备在夏季同样能够提供白天时间段的能量供应。
这就是公共事业公司如何进行周期性的能量管理和供应。现在，请考虑一下智能电网。
想像下在同样炎热的一天以及一个完全通过集成了增强的通信能力的精确的智能计量器。当在早晨能源消耗需求开始增加，智能计量器开始在每十五分钟的时间间隔内能传送实时的使用数据到公共事业公司。任何高消耗的节点都能够快速地识别出来。
由于获取了这种能量使用数据，公共事业公司开始实行能量使用时间账单。在这个项目中，用户在用电需求高峰时间段内所消耗的能量要支付更高的费用。出于节能或者降低其账单的动机，消费者、商业机构甚至数据中心可以选择通过公共事业公司或者某个第三方机构来对其电力系统进行受限控制。然后随着温度的上升，公共事业公司会使用遥控的方式对空调单元的恒温器进行调整。这会节省能量，而且会为用户家中或者办公室中的温度带来轻微的上升。终端用户将会体验轻微的、自动分割的服务。
在中午的时段，公共事业公司必须对由风力发电系统或者太阳能发电系统产生的可再生能源的数量和位置进行快速反馈。通过分布产生节点的方式进行描述，这些能源为电网提供了有意义的功率，并且可以传送到最接近消费者的节点。通过使用分布产生的能源系统，公共事业公司可以激活更少的备用发电设备，这些备用发电设备使用的是对环境并不友好的燃油。更好的数据和控制机制使得公共事业公司可以通过使用高于实际需求较小的额度来对系统进行运作。在未来，如果负载进一步增加，插入到充电站的电动汽车可以自动转换为返回到公共事业公司的能源节点。
在这一天快要结束的时候，智能电网已经减少了能源需求最高峰期间的负载。这节省了能源，并且减少了所需要的能源产生能力。由于其固有的弹性，智能电网甚至可以在非高峰时间段内运行于更高的能力，为一天中较早时间内的电动汽车进行充电，并且使得消费者可以将空调单元使用较长的时间。理想情况下，晚上的功率将会是来自诸如水电大坝或者其他形式的更清洁的可再生能源产生装置。
最后，消费者和公共事业公司一致同意，减少峰值负载并且使用来自可再生能源的分布功率将会减少我们对于那些有害环境的能源的依赖。
现实世界的结果
在这个时候有人可能会说，所有的这些听起来都很好，甚至是非常棒，但是，关键是智能电网能不能在每天、每个地方都能正常工作。当消费者和公共事业公司一起努力工作以节省能源的时候，智能电网的益处确实听起来很好，但是这些在真实世界中有得到过任何证明吗？
世界上第一个主要的智能计量器样品是由意大利在2001年到2006年完成的。意大利的一家公共事业公司，即Enel公司，使用此样品进行成本减缩。到目前为止，意大利85%的消费者都有智能计量器，目前已经安装了大约四千万个智能计量器。Enel公司估计，这些智能计量器每年能节省7500万美元的安装费用。能量使用时间内的价格和消费者的意识是关键的成本节省机制。一些消费者声称它们节省了50%的费用。减少用于读取计量器的追踪设备和维护费用就是经费节省的一项证明。
同等的压力也已经通过一个积极的方式展示，以此用来警告客户的行为。2009年，美国明尼苏达州的一家公共事业公司，ConnexusEnergy公司面临一项要求他们每年将能源消耗减少1.5%的法律指令。减少需求的努力，诸如使用可再生的且更高效的能源分布等途径只能满足减少能源消耗的一部分要求。形势非常明确：ConnexusEnergy公司需要他们的消费者来减少能源消耗。为此，ConnexusEnergy公司与一家咨询公司合作来执行一项创造性的新型账单和教育项目。他们给四万个当地的消费者邮寄了一份报告，报告首先将居民们的能源消耗与其距离最近的房屋尺寸规模相近的一百个邻居进行比较，然后再与所有邻居中排名前二十的“能源节省者”进行比较。为了提供一份真实的对比，ConnexusEnergy公司还将没有收到每月能源使用信息的四万个消费者产生了一个控制团体。经过2009年的努力，同等的压力产生作用了。消费者的能源消耗量减少了2%，并且每年节省了二十到三十美元。合计节省了一百万美元。最终，98.7%的参与者决定继续参加此项目。
现在，美国政府已经开始建立一个四十五亿美元的智能电网项目基金以作为2009年美国复兴和再投资行动的一部分。该项目的目标包扩提高能源使用效率、减少能源峰值需求，以及集成分布的可再生能源。
为智能计量器展示项目建立的额外的基金存在于世界范围内的许多国家。
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