为什么我们需要更强有力的，更智能的电网

本文首次发表于Ensia。

在美国的任何一天，大约50万的人是没有权力为两个或多个小时。曾被誉为由工程国家科学院作为20世纪最有影响力的工程创新，北美电网与主要从20世纪60年代和70年代的技术工作。

近几十年来，与天气有关的重大中断的数量和频率有所增加。20世纪50年代和80年代之间，停电从两个增加到每年五类;2008至2012年，中断提高到70和130每年之间。同时，电力需求增长迅猛。Twitter的单独增加超过2500兆瓦时，每年全球的需求。据预测，全球电力供应将需要三倍，到2050年，以跟上需求。这将需要一个显著的承诺。

在过去的十年中，电力风险已经增加，由于基础设施老化，缺乏投资和政策有利于现代化构成的威胁，恐怖主义和气候变化。随着气候变化，气候事件的变化有所增加。我们将看到更多的极端事件，并以更大的频率。飓风桑迪似乎是这样的一个例子。

在桑迪过后，有人提出了关于有关极端天气和气候变化的电力恢复。它需要理解的是，在桑迪飓风的规模庞大，人身攻击，势必压倒电力基础设施，至少暂时如此。资金或技术再多，都无法在这种情况下保证不间断的电力服务。

同样重要的是要记住，美国刚刚开始适应风险的更广泛。成本效益的投资，以加强电网和支持弹性将因地区而异，公用事业，由传统设备参与，甚至公用事业单位的服务领域内的功能和设备的位置。

电网必须彻底改变。我们需要一个智能电网是安全有效地将满足普遍地数字化社会的需求，在气候变化和其他极端事件的面貌，同时确保高生活质量和经济增长的拉动。这种网格将提供足够的传输容量来链接新的天然气发电厂，陆上或海上风电场，太阳能电站和其他可再生能源的客户。它还将充当自愈系统，采用数字元件和实时通信技术随时监控其电气特性，不断调整自身，使其在最佳状态下工作，预期的问题，并能迅速隔离部件网络从系统的其余部分经历失败，以避免干扰的传播，使更多的快速恢复。

改造我们现有的基础设施到自愈的智能电网，几种技术必须部署和集成。理想智能电网系统由微电网- 小，主要是自给自足的电源系统 - 和更强，更智能的高压电网，其用作骨干对整个系统，并且使得可以集成大量增加风和可再生资源的量。具有更强的智能电网，我们在美国电力的40％，可到2030年，来自风能，这将部分地替代目前用于发电和运输化石燃料。好用的买球外围app网站

升级自我修复功能的网格基础架构需要与数字组件，软件处理器和电力电子技术取代传统的模拟技术。这些必须在整个系统安装，以便它可以被数字控制的关键成分，以一个网格，是自我监督和自我修复。

后面的大部分自愈力的技术和系统思维网格来自军用航空领域，我在那里工作了14年的损坏自适应飞行系统的F-15飞机，优化物流和学习中队和任务效能的生存。1998年1月，当我加入了电力科学研究院，我促成了这些概念，以电力系统和其他关键基础设施网络，包括能源，供水，电信和金融。继2001年9月11日，恐怖袭击，弹性和安全性已变得更加重要。

智能电网的成本将取决于你实际投入多少仪器，如通信骨干网，增强的安全性和增加弹性。总标价范围约3.4 $十亿到$ 480十亿，其中超过20年的时间将约为$ 20十亿到$ 25十亿每年。但马上蝙蝠，好处是$ 70十亿每年在提高效率和中断降低了成本，并在今年有很多飓风，冰雹等的干扰，即利益走得更远。目前，来自所有来源中断耗费美国经济$ 80十亿到$ 188个十亿年年。智能电网将约十亿$ 49元上年减少停电的成本，并减少CO₂$ 20.4十亿每年多 - 排放量到2030年12％到18％此外，它会超过4％，提高系统效率。

成本涵盖了各种各样的增强带来的电力输送系统，为智能电网所需的性能水平。They include the infrastructure to integrate distributed energy resources and achieve full customer connectivity, but don’t include the cost of generation, the cost of transmission expansion to add renewables and to meet load growth, or the customers’ costs for smart-grid-ready appliances and devices. Despite the costs of implementation, investing in the grid would pay for itself, to a great extent. With the actual investment, for every dollar, the return is about $2.80 to $6 to the broader economy. And this figure is very conservative.

但是，这也是约1）提高网络/ IT安全和整体能源安全，具有内置设计为分层防御系统架构的一部分的安全，和2）创造就业机会和经济效益。事实上，在我看来，我们的21世纪的数字经济，取决于我们做这些投资，无论预后更极端的天气来作为我们的气候变化。

此外，在经济论点的证据，考虑到2009年美国复苏与再投资法案的政府刺激计划的资金和从工程配套支持，在智能电网投资补贴和智能电网示范工程项目的私营企业。截至2012年3月，总投资为$ 2.96十亿价值支持至少产生$ 6.8十亿在经济总量智能电网项目。总体而言，投资支持47,000相当于全日制工作。对于直接支出的每100万$，国内生产总值增长了250万$ 260万$。

我们已经浪费了15年争论公共和私营部门的作用，而我们的全球竞争者适应和创新。我们需要更新公私伙伴关系，减少繁文缛节，降低对现代化基础设施的投资回报的不确定性的阴云。当这个国家在过去做了这样的战略承诺，对回报已经巨大。想想州际公路系统，登月工程和互联网。

迎接每一个挑战已经使商业，技术的发展和二者的混合生产世界领先的经济增长。在这个过程中，我们已经开发了一个训练有素，适应性的员工队伍。现在，我们必须决定是否要构建支持一个21世纪的数字社会，或留下作为20世纪的工业遗迹电力和能源基础设施。

以闪电般的电站首图EGD通过存在Shutterstock。