智能电网的技术
可以把智能电网想象成一个可靠、安全，自动调节，实现最大效率的未来。但你要知道，实施主要的自动化项目要经历很长的时间，这可能是至今为止最大的自动化项目。
美国能源部列出了5项基础技术，它们将带动智能电网的发展：
• 集成通信，把组件连接到开放架构，实现实时信息和控制，允许电网的每个部分“听”与“说”；
• 感知和测量技术，支持快速和精确的响应，诸如远程监视，实时定价和需求侧管理；
• 先进组件，应用超导、存储、动力电子和诊断的最新研究成果；
• 先进控制方法，监视基本组件，实现快速诊断和对任何事件的精确解决方案；
• 改进界面和决策支持，提高人员决策能力。当他们走进系统的时候，把电网操作员和管理员从死记硬背转变成具有远见卓识的人才。
随着能力的不断改进，我们注意到大多数技术已经可以实用于今天的自动化系统中了：
• 以太网和其他基于因特网的开放标准可使通信集成。
• 精确传感器和测量设备不断涌现。
• 控制和监视方法已经成熟。
• 今天的操作员界面允许与需要管理的设备和系统进行复杂和安全地互动。
你是智能电网的参与者
作为一名自动化工程师，你不需要等待智能电网，“智能”设备，或者新技术。你的公司可以使用今天已有的工具管理能源使用。你还可以利用电力公司项目和能源总计的优惠政策减少成本甚至获得财政收入。
今天公司可以在能源方面做什么？与你的供电局或电力经纪人一起工作，你现在就可以采取下面3个步骤，成为一名智能电网的参与者：
1. 获得你公司能源使用的详细数据。
2. 控制能源使用和成本。
3. 从供电公司的折扣、信用和缩减项目中获得一份收入。
1. 获得你公司能源使用的详细数据
首先是数据；然后再控制。第一步是获取你公司能源使用的详细数据－详细到，比如，启动一台马达、运行一个流程、或在楼宇中设置一个25摄氏度时空调的成本。有些场合，已经有监视设备了，诸如用于调节目的的冷却单元，你可以使用或扩充这个数据。
你可以对现在的自动化系统增加I/O，测量能源使用数据，或安装一个小型、独立的控制系统专门用于这个目的。在上两种情况中，使用以太网联网和开放标准，可以简化能源数据到你计算机网络进行分析的过程。找到能提供基于以太网的可编程自动化控制器（PAC）、交换机、无线设备和其他组件的厂商，能够用开放标准实现与办公室计算机系统的通信。
一个基于以太网产品的例子是来自自动化供应商罗克韦尔自动化的PowerMonitor3000。它是一台电力监视设备，提供可配置实时功率质量数据、谐波分析、高速示波和子电表功能。能源数据通过有线或者无线以太网网络实时传送，通过授权的计算机或者移动设备可以在线观看。
最初，你可能选择在大范围内监视能源的使用情况。比如，从服务于特定楼宇或过程的电气盘上进行观察。当特定的马达、压缩机、部分过程甚至灯光显示下拉电流时不会改变能源的使用。
在某些场合，对一个泵、马达或其他耗能设备的直接连线，可能是计算其分享整体负载的简单方法。作为一个附加收益，监视资产可能帮助我们准确地定位问题，诸如马达启动时突然增加了额外电流，说明需要进行维护。
小系统无论如何应该具有可伸缩性。在这个级别看到的能源使用情况可能还需要对数据进一步细化。当你完成了数据的分析，下一步就要在同一个系统控制能源使用。所以选择的系统应能够容易扩展，能够提供控制，监视只是智能方法的开始。
拿PowerMonitor为例，它可以与Logix家族的可编程自动化控制器（PAC）控制系统完全兼容，如果需要，马上就可以加入能源的控制功能。系统采用分布式智能，提供最佳的灵活性，因为控制器和I/O可以完全分离。分布式智能使得增加I/O点十分简单，增加监视或增加复杂功能，诸如模拟量控制也十分容易，对系统效率没有负面影响。
分析数据. 你得到的详细数据可以按类进行分析：
• 哪些设备或过程使用了最多的能源，哪些使用最少？
• 你看到的能源使用是哪种类型的，是以24小时为周期？还是以季度为周期？
现在是开始考虑调节的时候了：
• 那台老的耗能马达是否可以用带变频器的马达所取代？
• 一些过程是否可以按照顺序执行而不是同时执行？这样可以减少在每天某个时段的电力负载。
• 是否可以微调温度使压缩机的运行时大有不同？
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2. 控制能源使用和成本
下一步是捆绑用能和成本并且控制两者。定价结构随你公司的地点和给你供能的公司而变化。然而，趋势是朝着基于付费周期的整体用能或每天的用能时间（TOU）来动态定价。
在智能电网的愿景中，TOU计费明显地向实时定价的方向迁移，并且在一些地区已经实施，这包括了加州的很多地方。如果你的能源供应商使用固定的费率，那么你减少成本的机会仅是减少整体用能。但如果你的供电局或能源经纪人采用动态电价，你的机会会更大。
你获得的关于你的机械、过程和厂房的能源数据要与电价联系起来，然后看看什么地方可以省电。例如，你可以每天的早些时候安排耗能过程运行，那时的需求和电价比较低。或当整体用能接近高电价时减少负载。
理想地在你的业务中，你要事先考虑和选择一种数据采集系统，现在能够扩展到控制用能机械和过程。基于你的用能数据和分析，在一个或两个区域开始，控制能够有效降低成本；然后转移到其他地方。
关键是在你的业务中用最有效的方法控制用能。大公司可能会雇用一个自动化公司帮助他们，安装一套能源管理系统。
而对于中小型工业和商业组织，他们拥有熟悉公司设施和过程的工程师和技术员，因此是最好的分析用能和决定用能的人选。另外，精通用能的系统集成商也能提供必要的帮助。
你的供电局也能提供帮助。很多还能提供免费的能源审计或测试程序帮你识别用电问题，告诉你省电的方法。测试可能包括功率因数分析、找出瞬间过压的位置和建立负载档案，显示给定周期的用能情况。能源供应商也能提出关于价格折扣和减价活动的信息，不仅节省你的金钱，而且还能提供一份收入。
3. 获得一份收入
一旦你获得并分析了详细的能源数据，与阶梯电价捆绑，找到节省用能和成本的方法，你现在已经准备第三步了：获取一份来自能源的收入。这第三步需要以不同的方式观看能源。
2009年来自罗克韦尔自动化的一份白皮书启发制造商开始以不同的方式思考能源：不要把能源看作必须控制的成本，而是看作制造产品时需要的另一种原材料。生产产品的能源成本变成了材料清单中的一个项目，它反映到产品的价格和生产的决策中。不是把能源作为业务整体的成本来考虑，而是把成本按功能进行分解，得出的用能位置的结果更为准确。
考虑美国关于碳排放的限额贸易法律，碳排放大多捆绑用能来判断是否合法。如果业务必须购买碳信用额度，则需要仔细查看在哪里和为什么需要购买。反之，销售信用额度是一个收入机会，通过它可以平衡用能。在这两种情况下，把信用额度捆绑到特定应用－每个产品、每个流程、每个地点－将为明智的财务决定提供最大机会。
更紧迫的，很多电力公司和能源经纪人现在提供的项目，可以成为你业务中的一份收入来源。其中包括现金回扣和缩减项目。
现金回扣项目能为客户提供资金，用新型节能的设备，替换老的耗能设备。比如，现金返还常用于客户增加变频器者购买高效电机，用于暖风空调系统、制冷设备或节能照明设备等。你可以获得现金返还加上更低的能源账单。
返还或财政补贴还用于安装自备电站系统，诸如太阳能光伏和风力发电，或永久性转移负载设备。一个永久性转移负载的例子是热能存储，诸如在夏季，在夜间能源便宜的时候造冰或冷水，然后在酷热的白天用于冷风和降温。在实施项目之前要检查投资的回报，确保具有现金返还或财政补贴。
缩减项目每个月为你公司支付一笔钱，作为你承诺缩减用能的回报，既有自动缩减也有按需求缩减。你可以在同意的减少容量和实际的减少数额两方面获得给付。
• 动态需求项目使用附加的特殊设备（比如，一个空调单元上的压缩机）。这些设备通常由电力公司提供，费用很低甚至免费，可以感知电网的负载，自动响应，可以对设备临时断电。
• 需求－响应项目通常不是自动的：而改为电力供应商给你打电话请你减少负载，你在一个特定的时间周期（诸如30分钟）里响应请求，在预订的级别上减少你的整体用能。
如果你在需求的时间里没有响应需求或没有达到同意的数量级，你将受到处罚。如果你的业务使用智能电表，你可以实现自动请求和响应；或你可以在手动控制下进行响应。
这些缩减项目能够提供实在的收入－一份有效的现金流。缩减项目也可以由私人募集公司承办。询问你的电力供应商，了解你所在地区的项目情况。
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向自动化公司寻求帮助
在今天的PAC和I/O中，具有很强的通信能力，这意味着现在的自动化公司可能有很好的产品可以帮助你收集能源数据和控制用能。你能够很容易地从你现在的基础设施中获取你需要的能源管理数据。
比如，自动化供应商罗克韦尔自动化，可提供多系列的可伸缩、高可靠系统，带有分布式智能，基于以太网和开放通信标准。如果你已经使用该公司的系统，你能够在两方面提高能源管理能力：增加PoworMonitor能源监视单元，或增加一些I/O模块诸如Flex I/O，可以用于监视三相电源。对你的PAC控制策略做很小的改变，可在可编程自动化控制器中运行能源数据采集和控制程序。
如果你喜欢把能源管理系统与通用自动化系统分开的话，这些产品也是很有用的。一个价格不贵、可伸缩的小系统能够获得所有的能源数据和控制独立的设备或装置，如泵、马达、或压缩机，它们不一定是大自动化系统的一部分。使用开放的通信标准，这个小系统还可以把输入数据传输到主自动化系统中；比如，它可以把数据发送到Allen-Bradley® 的PAC用于用能控制或发送到FactoryTalk®人机界面（HMI）用于操作员响应。
如果你需要监视或控制另外的设备，增加单元是非常容易的。
现在就开始
国家的自动化项目，我们熟知的智能电网将要经历数十年才能完成。你现在已经知道很多了，无论如何，你能够看到自动化公司在能源管理是怎样实施的，你能够以正确的方式进军，甚至在智能电网来临之前。
现在就开始管理你公司的用能，你的成本将使你的业务更具竞争优势，无论是今天还是将来。
下面是一些容易的起步：
• 开始思考有关能源作为一种原材料和一种收入的来源。
• 使用自动化技术和现在可用的产品获取你需要的数据。按你的期望，详细分析用能。
• 使用已有的、基于开放通信标准的产品，把数据发送到公司计算机网络、在线的软件服务和操作员界面。
• 基于你获取的数据，建立自动的或手动的控制用于设备和过程，使用能效率最大化。
• 抓住电力公司或电能供应商的现金返还和缩减项目的机遇，获得新设备并且获得稳定的新收入。
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