瓦茨你在乎吗?配电

电力与我们在专题系列中讨论的其他基础设施类别有不同的方面，例如饮用水．电力行业顾问比尔·兰德尔(Bill Randle)强调说:“目前还没有成本效益高的电力储存方式，因此真正的挑战在于建设与我们的使用模式相匹配的基础设施。”消费者每次按下开关或改变恒温器的设定都需要电。电力基础设施是这样的，它通过增加发电和相应的流量在传输和配电系统上立即作出反应。电力公司没有选择“我们目前售罄，请稍后再试。”

电力公司商业模式

电力公司可能是我们商业世界中最后的垄断。他们有非常具体的服务区域，并负责建设和维护配电电网，为该服务区域内的所有终端客户提供电力服务，这是他们的章程的一部分。全国各地的电力分配系统由变电站、降压变压器、开关柜、继电器、稳压器和配电线路等多种配置组成，并以记录个人家庭或企业用电的电表结尾。为每个电力公司建立的服务边界不经常改变，除非通过企业合并或收购。

美国输送的大部分电力(70%)是由投资者拥有的公用事业公司(欠条)提供的。我们剩余的大部分电力是由非盈利实体(即农村合作社和市政当局)提供的。非营利机构的动机是为未来的资本项目获得财政储备，而不需要为股东创造稳定的股息。欠条按每千瓦时(kWh)的能耗或高峰用电千瓦(kw)收取的费率由当地公用事业委员会(pics)确定。这些委员会通常由政治任命人员组成。

配电基础设施驱动发电和输电基础设施决策

借据必须以“利率案例”向当地的公共债券公司提出申诉，以确定所收取的利率。因此，公共事业公司必须注意适应委员会关于什么对他们的选民最有利的观点。几十年来，电力基础设施的资本投资计划在很大程度上是由天气、人口和经济预测推动的。现在重点是利用新技术来创建计划和激励分布水平,鼓励客户减少能源使用或把它从“峰值”到“非高峰小时,避免或推迟建立新的发电厂和输电线路。

越来越多的电价制定者认识到，制造和交付消费者需求的下一千瓦的成本随总瞬时需求而变化，而需求在每天的过程中会发生显著变化。一个理论上的例子清楚地说明了这一挑战。如果每个人都在中午到下午1点之间用电，那么我们需要的发电和输电基础设施将是全天用电水平的24倍。在实践中，利用率随天气和日常活动而显著变化。

即使它们销售完全相同的产品，可能由相同的公用事业单位管理，并连接到同一个国家电网，但相邻的借据之间收取的电费也可能相差相当大。这些价格差异很大程度上是由单个公用事业公司控制成本、有效利用资本建设最优基础设施以及从公用事业公司获得有利裁决的能力所驱动的。

在国家一级，环境问题和节约能源和减少燃料使用的愿望将在未来几年如何部署电力基础设施方面发挥重要作用。新的发电厂和新的输电线路需要很多年才能建成，而且需要大量的资金投入。而不是简单地构建发电设施的位置,可以随时满足任何需求可能增长到如果任其发展,有一个共同努力找到方法来降低整体能源利用效率(通过程序),水平在所有时间和电力需求的季节(通过)利率结构和需求费用),最大限度地减少化石燃料和核燃料的使用(通过对现有电厂的污染控制技术投资，以及在新的输电线路上增加可再生发电技术)。

在本系列的前两部分中，我们讨论了发电和传输基础设施。利益相关方(公用事业、PUCs、EPA、费率支付方)预计，在分配层面部署的新基础设施和费率将激励消费者节约能源和降低电力使用量，从而减轻发电和输电层面对能源基础设施的需求。

那么pcan支持大规模集成到分布基础设施中的新技术是什么呢?

智能仪表，智能恒温器，和数据通信

传统上，住宅客户的电表刚刚测量能源使用，工业和商业客户的仪表测量能源使用加最高电力需求。该实用程序将每月发送仪表读卡器，以从仪表中收集一个或两个读数，并且这些读数是用于生产账单的参数。这种过程的任何自动化通常旨在通过使用低功耗无线电捕获相同数据的准确读取，而仪表读取器走路或驱动。此外，传统上的公用事业公司依赖于客户呼叫来学习停电。

任何未来的“智能”网格系统的关键组件将是一个“智能”通信仪表 - 一个可以与新的可编程“智能”恒温器一起工作，以使消费者电力使用基于新的日期速率结构的决策, considering the needs of the home or facility that it’s wired into. Understanding the business realities and nature of electricity, Randle feels that the goal of any smart metering will be to even out the 24-hour electric load, to the practical extent possible. By sending each consumer (via their smart meter) a pricing signal, electric consumption patterns might be beneficially altered such that comfort levels are balanced against pocketbook impact.

智能电表的设计目的是获取比简单的能源使用或峰值需求更多的信息。电压水平、停电持续时间、电能质量指标、窃电检测和电能使用概况，所有这些都可以通过与电表的新的双向数据通信连接远程访问。这种仪表的设计初衷是接收来自电力公司的价格信号，并通过额外的数据通信链路将这些信号传递给客户的恒温器。智能电表的另一个新特点是，它们可以通过新的底座实现远程断开和重新连接，从而节省公用事业服务呼叫的成本。

我们国家希望减少对外国石油的依赖，这一愿望导致了插电式混合动力汽车(phev)的重大研发支出。如果插电式混合动力汽车成为现实，它们将对电网提出新的需求，并在正确的充电插座和计量到位方面提出一些挑战。

除了明显的新基础设施外，还需要允许该实用程序收集和智能地处理数百次信息的后台更改，并在新的复杂率结构下生产准确的账单需要大量投资。在建立新设备的信息和互操作性的建立标准时，正在进行大量工作，但任务是令人生畏的。

客户将受益?

许多精明的商业和工业消费者已经以某种形式或时尚“装载平整”或“剃须”。例如，在较大的设施，运行一个冷却水厂的冷却，冰柜正如Buildipedia.com中所讨论的那样知识基础可能是安装。规模较大的企业在更大程度上受到基于耗电量的可变电价的影响。因此，他们往往比普通房主更关心这些问题，可能已经投资了一些工具，以帮助他们降低电力成本。许多大型企业和行业通常会合理地安排员工、软件、设备和生产流程，以便在一天的特定时间利用较低的电价。

国内智能电表

然而，管理家庭用电的智能电表并不一定不切实际。考虑一个4000平方英尺的带暖气的房子游泳池，也许再买几个冰柜和几个热水炉。智能恒温器可以在住户睡觉的时候整夜操作这些设备，从而大大降低成本;然而，智能电表加上智能恒温器的成本对小电负荷的客户来说可能没有经济意义。

Randle首次参与了这个问题，近20年前，在1990年代初，当智能计量在其婴儿期间，使用更多的繁琐（虽然有效）智能计量设备。他参与了当时数百人的试点节目计量设备。试点计划表明，智能计量在技术上是可行的，可能对具有大电负载的房屋进行财务意义，但广泛的部署需要大量的房主参与，以使其有价值，并可达成这一点是值得的我们的文化。

最近的《美国复苏与再投资法案》(ARRA)使这个问题再次凸显出来。这个国家的一些地区开始见证阿拉资助的智能计量试点项目。像许多联邦资本项目一样，这些ARRA项目的运作理念是，国家的一部分通过联邦税收为一些特定地区的利益买单，在这些地区进行此类试点项目。在某些情况下，地方公共机构通过批准新的费率来支持所需的资本融资。重要的是要认识到，虽然客户可能能够选择使用一个新的时间导向率，他们不太可能选择他们是否有智能电表。一个服务区域要么完全覆盖智能电表，要么完全不覆盖。

在德克萨斯州，公用事业委员会正在推动公用事业广泛部署数以百万计的智能电表，每个电表都配有远程断开的电表底座，并与可选的智能恒温器建立通信连接。在加州，智能电表的广泛部署也在进行，当需求如此之高，电力供应受到威胁时，电价结构将实施高得令人望而却步的电价(甚至比现有的还要高)。在Buildipedia.com的家乡俄亥俄州哥伦布市附近，一个试点项目将在12万户家庭安装智能电表。有人提议，其中1000户试行实时电价，电价每5分钟变化一次。

“智能”米 - 他们真的很聪明吗？

无论是这些ARRA / PUC项目（或智能计量的一般概念）都将被认为是成功的，除了刺激经济之外，还有待观察。所有新的分销基础设施成本必须通过满足节能和负载调平目标来抵消，以便建立至少一个长期的经济权衡，以保持电力实惠。这将要求公众认识到这项技术提供的任何退款。例如，我们提到的4000平方英尺的房主，我们提到的家电镶嵌回家可能会通过智能计量来察觉增值。然而，这些长期福利可能涉及智能家电的初始投资或致力于客户可能不愿意制作的时间。毕竟，目前的模拟实用流量表在舒适的价格下提供了一生准确的每月账单。

另外，租一套只有一台电视和一台冰箱的小型公寓的人可能不会有任何显著的投资回报。他倾向于不喜欢这个新的基础设施，特别是如果它需要增加他的税收或电费(它会的)。

智能计量系统对服务公用事业公司有一些好处。目前，在公用事业的“总部”和配电网络实际发生的情况之间并没有太多的监控手段。与终端客户智能计量设备一起安装的通信设备将使公用事业供应商能够更好地了解和控制系统。

在我们的电配电系统中拥抱智能计量速度迅速和强大仍然非常繁忙。承认新的基础设施和速率结构所带来的机会的建筑师，工程师和设施管理人员可能能够通过将它们与区域智能电网努力匹配来帮助他们的客户利用新的效率技术。

下次在Buildipedia.com上加入我们，我们将调查美国的危险废物处理基础设施。

比尔兰德尔接受了本文的采访，是技术贡献者。他是电力公司的专业顾问。