作者：安森美半導體產品營銷經理Matt Tyler

　　摘要：近年來，智能電網已經成為業界探討的熱鬧話題。如今，智能電網所有的構建模塊都已存在：環境光傳感器、無源紅外占用情況檢測器、射頻、低成本省電技術及高性能照明控制等。下一代方案將把多種功能集成到單個成本優化的器件之中。這種程度的自動化將信息置于用戶的指尖，能夠優化電能需求曲線，同時還降低總用電量。智能電網將為用戶提供控制及信息，以維持設備、優化負載活動時間，同時為提供凈成本優勢。

　　智能電網已經成為業界探討的熱門話題，密集的設計及營銷活動已經持續多年。隨著智能電網的演進，差不多每個技術供應商都爭相生產順應這復雜議題的方案。如果我們抽離自動化及新穎產品問題，我們就面臨一項關鍵問題：“智能電網的發展動力是什么？”有一個非常基礎的關鍵問題：能源有限。近年來的全球事態還加劇了這個問題：核電生產受歡迎程度下降，采煤成本高昂且危險，西方經濟體太過于依賴石油，而且并非每個國家都有可靠的天然氣供應。電能生產商無法存儲其產品，使這個問題更趨復雜，限制了他們回應總需求增加的能力。因此，讓需求曲線平滑起來且提升總體能效就極為重要。為了實現此目標，電能生產商積極致力于架設必要的基礎設施，來配合分級計費（一天中不同時間點的電價不同）。這個話題也許熱門，也許不熱門；但是，分級計費不可避免。因此，智能電網既是問題所在，也是解決方案。

　　啟用智能電網的技術

　　高能效電器、照明、供暖通風空調（HVAC），甚至是電視，都是全球經濟快速增長型細分市場中的幾個示例。電冰箱用電量約占平均家庭住戶用電量的約13%。這使得高能效電冰箱的投資回報率（ROI）頗高，但電冰箱老化的情況下又如何？ 老化及缺乏維護事實上可能導致電能過度消耗，住戶收到電費賬單時可能會感到詫異。一種可能的方案就是在負載端測量用電量，然后比較實際用電量與預測用電量。如果數據足夠精確，就有可能判斷大多數常見故障模式。過去這樣做的難度高，只不過是因為測量電路的成本影響。下一代電能計量設備正在積極地解決這項問題。先進的信號處理及傳感器技術使精確地測量電器或其它交流電源負載的耗電量、同時對設備/電器成本的影響極小成為可能。

　　智能電網領域的連接型方案也在增多。在某些情況下，這是住宅及商用自動化系統的自然演進。這些自動化系統為連接型家庭/辦公室鋪平了道路。低成本的有線及無線通信方案對于將信息及控制置于家庭或企業手中而言必不可少。排定某些負載的活動時間，并監控其它負載的健全或工作狀態，這些措施結合起來優化用電分配并將電能成本降至最低。下一代無線收發器的耗電量僅占現有方案的小部分。隨著自動化方案演進，電能消耗及成本均大幅下降。

　　圖1：連接型家庭中的智能應用

　　在某些環境中，墻壁、雪、距離、射頻（RF）干擾及其它障礙都可能造成無線通信系統出現連接問題。像電力線載波（PLC）等有線通信方法能連接傳統上采用無線方案難以連接的節點。PLC正在迅速成為許多新興經濟體在分體式儀表及照明控制等方面所選擇的方案，因其可靠且易于架設。

　　照明是用電量最大的領域之一，占平均商業設施用電預算的35%（約占住宅用量的10%）。照明技術演進的步伐極快，我們如今可看到LED技術正接近成熟。照明控制系統的下一步就是融合連接功能與先進的傳感器技術，用于提升已經開始接近理論極限的照明系統能效。這些照明控制系統集成環境光傳感器（ALS）、無源紅外（PIR）占用情況檢測及混色技術。照明系統設計人員很快將擁有提供RF或PLC功能的方案，這些方案提供真正的閉環控制，針對外部光、占用情況及LED老化條件提供補償。實現這些功能的同時，還可以使用智能手機或其它家庭或企業環境中常見技術來控制照明系統。其結果就是工作及生活空間始終以最優的亮度等級來照明，而對用戶只有極少或沒有干擾。

　　圖2：支持ZigBee、帶有ALS及PIR閉環控制的LED控制器

　　結論

　　高能效傳感器、通信及控制方案目前正在發展之中，它們最終將使整個家庭及企業以合理成本自動化成為可能。所有的構建模塊如今都已存在：環境光傳感器、無源紅外占用情況檢測器、射頻、低成本省電技術及高性能照明控制。下一代方案將把多種功能集成到單個成本優化的器件之中。這種程度的自動化將信息置于用戶的指尖，能夠優化電能需求曲線，同時還降低總用電量。家庭及企業在很大程度上正趨向提供完整的診斷反饋（很像如今的汽車那樣）。這將確保系統工作的每一部分都提供最高能效，且在一天中的恰當時間來工作。智能電網將為用戶提供控制及信息，以維持設備、優化負載活動時間，同時為提供凈成本優勢。

　　——本文選自電子發燒友網09月技術特刊《智能工業特刊》，轉載請注明出處，違者必究！