在可再生能源时代确保配电网络的可靠性

由于电力基础设施老化和可再生能源的复杂需求，网络可靠性遭受考验，幸好蜂窝物联网及时提供了解决方案。LTE-M 或 NB-IoT是专为大规模物联网部署(如传感器网络和智能电表)量身定制的强大无线连接技术，为智能电网提供了现成可用的连接解决方案。

感受高温

印度北部七月的气温普遍在 32 摄氏度左右。2012 年 7 月 30 日凌晨 2 时 30 分，印度四大电网中的两个电网承受着巨大负载，断路器开始跳闸。很快，印度陷入了历史上最大规模的停电事故。就在电网刚刚恢复正常时，又发生了更大规模的停电，估计有 6.7 亿人受到影响。

当时，印度的电力网络与许多国家一样，建设目的是以简单直接的方式分配传统能源，但已经变得老化且复杂。这些基础设施建于上世纪六七十年代，旨在支持从中央发电站到消费者的单向能源流动。这些电力网络的运作性能令人满意，但缺乏应对新能源供应的灵活性和控制能力。

可再生能源进入能源组合

如今，印度和其他地方的许多电力仍由传统发电站提供，但也使用了许多其他能源。根据国际能源机构(IEA)数据，目前全球近三分之一的电力来自可再生能源，比如太阳能光伏(PV)装置、风力发电场、水力发电、地热和生物能源。

其中许多电力来源变化很大，因此需要根据情况快速有效地进行切换。但现有的电网根本不具备内在灵活性，难以管理可再生能源带来的新增需求和复杂问题。而电动汽车(EV)数量的快速增长及其固有的充电需求，给本已捉襟见肘的电力基础设施带来了更大的压力。那么，世界配电网络如何才能跟上当今日益复杂的混合电力组合，同时又能最大限度地减少停电情况呢？

物联网是关键所在

自从2010年代初出现问题以来，印度已经在智能电网技术和智能计量方面投入了大量金钱，以帮助防止再次出现大规模停电。智能电网使用的网络可支持双向能源流动以及许多不同发电源和负载之间的通信。这类电网依靠物联网来利用传感器提供的信息，鼓励电力企业与客户之间进行协作。

例如，低功耗蜂窝物联网可用于监控电网状况、检测故障，并在停电之前触发先发制人的维护。无论电网的地理位置有多偏远，只要有蜂窝网络覆盖，就可以在网络基础设施上安装连接 LTE-M 或 NB-IoT的传感器，以应对标记故障、电涌、火灾甚至输电塔倒塌等问题。物联网传感器还可用于触发重启器和其他开关设备，以快速连接和断开能源。

物联网还有助于加快故障修复速度。例如，在物联网出现之前，故障检测主要依靠客户报告问题。然后，派遣维修人员查找故障位置(这可能需要数小时)，而后隔离线路，恢复供电。这是一个漫长的过程，尤其是在偏远地区。现在，通过使用 Nordic nRF9160等蜂窝物联网设备内置的全球卫星导航系统 (GNSS) 功能，可以准确地定位任何故障的位置并远程隔离线路，从而节省时间和资源。

用于物联网的非蜂窝替代技术

DECT NR+ (“NR+”)是一种非蜂窝技术，支持千米范围内每平方千米多达一百万个设备，具有高度可扩展性，可为太阳能或风力发电厂等企业提供标准化的物联网技术，从而替代现有的专有技术。这项技术在全球免许可证的 1.9 GHz 频段上运行。

NR+以超高可靠性和超低延迟为设计重点，可以在涵盖能源配电网的企业应用中以同等的无线通信取代低延迟有线系统。另一项优势是NR+无需支付数据费，也无需运营商认证，因而降低了部署成本。

机器学习 (ML) 筛选出重要数据

Nordic 的 nRF9160 SiP等器件集成了功能强大的处理器，可以支持网络边缘的机器学习 (ML)。ML 模型可用于可靠地区分电网上的重要事件和非重要事件，从而避免将不重要的数据传输到云端。

相反地，设备只有在确定需要干预时才会发送通知。这不仅降低了成本，还减少了数百万台在远程环境中运行的设备的功耗，而在远程环境中更换电池根本不现实。

虽然风不可能一直吹，阳光也不可能一直照射在太阳能电池板上。但比较可靠的是多年的历史数据。有了这些数据，风力和阳光的变化在很大程度上是可以预测的，电网运营商可以据此对 ML 模型进行编程。然后，这些模型就可以在发生预期变化之前，监控能源来源的切换。

利用物联网稳定电网

历史数据可用于预测可变能源输入，而在供应链的另一端，电力企业还可以鼓励客户转移或减少电力需求，以帮助实现电网平衡。物联网在这方面也有帮助，由蜂窝物联网驱动的智能电表不仅可以测量和记录用电量和发电量，并将这些信息传达给消费者和电力公司，还可以接收来自电力公司或其他服务提供商的信号，如价格变化或其他旨在限制用电量的奖励措施。

蜂窝物联网为“需求响应”战略提供了现成的连接解决方案。利用物联网，可以自动、无缝地控制需求响应，以减少高峰消费，并实现对较小的分散可再生资源的聚集和远程控制。根据国际能源机构(IEA)数据，如果积极采取有效的需求响应措施，到2030年美国将拥有 200 千兆瓦高成本效益的灵活负载潜力。

能源互联网

通过快速、高质量的无线网络，耗能设备可以连接到智能电网，形成“能源互联网(The Internet of Energy)”。这类网络将使得能源公司能够优化资源，最大限度地提高电网性能。政府机构可以制定出明智的政策和法规，消费者可以节省开支。对于未来的智能电网和地球来说，这是一个三赢的美好局面。