隨著智能電網(wǎng)在全球的部署程度日益普及，消費者、設(shè)計工程師及電力公司都在討論智能電網(wǎng)將如何改變整個能源產(chǎn)業(yè)。智能電網(wǎng)使電力公司毋須遣派人員到現(xiàn)場記錄電表，即可存取電表資料，節(jié)省資金成本。電力公司、電廠和消費者現(xiàn)在正極力尋求更為環(huán)保的替代燃料。

新商業(yè)模式透過激勵措施(例如分時計價)降低尖峰時段的能耗，從而鼓勵減少尖峰時段的需求量。分散式能源，例如電動汽車和各種形式的太陽能與風(fēng)力發(fā)電，透過可再生資源及可利用資源支援尖峰時段的需求量。這些技術(shù)的進步也將造成更大的智慧電網(wǎng)資料分析量。有了智慧電網(wǎng)，電力公司從每個月抄表一次或若干次，到每天讀取六至九十六次電表數(shù)。智慧電表產(chǎn)生的全部資料提供電力公司更多理解用電模式、電力浪費及其他消費行為的機會。

但歸根究底，僅靠智能電表和電網(wǎng)管理并不能確保智慧電網(wǎng)的成功。如果想完全發(fā)揮該技術(shù)的優(yōu)勢，智慧電網(wǎng)設(shè)計必須專注于能源計量與安全。

遺憾的是，如今業(yè)界大肆強調(diào)智慧電網(wǎng)技術(shù)及其通訊架構(gòu)的未來管理問題，人們很容易忘記能源計量和安全問題對于系統(tǒng)成功與否是相當(dāng)重要的。畢竟與電力管理相關(guān)的網(wǎng)路不但必須計量其關(guān)鍵元件，而且也要保護傳輸元件的寶貴基礎(chǔ)架構(gòu)。

能源計量落實能源節(jié)約

智能電表利用稱為「計量(Measurement)」的電力公司級能源測量功能，測量工業(yè)和消費者耗電。包括義大利、美國加州及斯堪的納維亞半島(Scandinavia)等地區(qū)，智慧電表已經(jīng)是大量機器對機器電力網(wǎng)路的組成部分。但是，只有電力公司熱衷于能源計量嗎?當(dāng)然不是。廣泛能源計量的好處可延伸至電網(wǎng)上的大量用戶和提供者。

以我個人為例，去年10月、11月和12月的電費勐增。12月后期，我的烘乾機壞了，幸運的是，我和我妻子能夠馬上購買一臺新的，這在深冬季節(jié)十分重要。事后回想，烘乾機馬達系因過度耗電被燒壞，這就解釋了每月電費勐增的塬因。

能源計量有助于解決這樣的情形。對各種應(yīng)用進行能源計量，例如消費性電子和工業(yè)馬達，皆具有極大的好處，如降低耗電、辨識須要維護或甚至更換的重要資產(chǎn)、協(xié)助具有經(jīng)驗的使用者或系統(tǒng)運營者做出能源消耗和系統(tǒng)性能的明智決策。

在我的烘乾機的例子中，如果能準確計量馬達的耗電，就可立即發(fā)現(xiàn)其耗電量隨著時間拉長而不斷增加。能源計量紀錄就像汽車上的「檢查引擎」的指示燈，能記錄使用模式，從而在發(fā)生故障之前指示設(shè)備狀態(tài)和運作狀況。因此，使用模式將為我提供足夠的時間維修烘乾機，或者干脆決定買臺新的。

與計算烘乾機消耗及浪費能源相比，準確能源計量在工業(yè)電子設(shè)備應(yīng)用的潛在利益較高。制造業(yè)中，馬達占總耗電量的54%，對運作時間要求和生產(chǎn)目標并重的情況下，常處于高風(fēng)險狀態(tài)。假設(shè)一臺100馬力(hp)馬達的電壓不平衡為2.5%，則其每年會多耗費476美元的電力成本。除此之外，設(shè)備的磨損將帶來更多維護及早期更換成本。由此可知，智慧電網(wǎng)系統(tǒng)中的能源計量為工業(yè)帶來的潛在利益龐大?，F(xiàn)在，利用這樣的方法計算全球馬達的電力和維護費用及能源計量效益，便可得知節(jié)能及省電具極大的發(fā)展機會。

在了解正確能源計量管理重要程度后，以下敘述執(zhí)行方法，其中，智慧電表和計量系統(tǒng)為關(guān)鍵要素。業(yè)界為能源計量及馬達監(jiān)測提供多種解決方案，可提供高精度、四象限電力測量，并附有客制化韌體。這些元件針對工業(yè)應(yīng)用中的太陽能面板轉(zhuǎn)換效率、馬達健康狀態(tài)，以及照明和運算應(yīng)用中的能源消耗情形進行監(jiān)控與測量，并回饋測量資料。結(jié)果顯示，相對于防止設(shè)備故障以及確保系統(tǒng)正常運作方面節(jié)省的資金，能源計量方案上的投資要小得多。

電網(wǎng)安全尚未受到應(yīng)有重視

智能電網(wǎng)也要求全年無休的安全。大部分用戶，甚至工業(yè)和電力公司都低估了智慧電網(wǎng)的重要性。智慧電網(wǎng)的端點，例如智慧電表、工業(yè)馬達、消費性電子及分布很廣的自動化設(shè)備均會消耗并控制電力。同時，由于智慧電網(wǎng)運營商充分利用「智慧」網(wǎng)路來修正功率因數(shù)、優(yōu)化電壓、準確定位故障以及降低維修時間，以確保正常運作時間，因此電網(wǎng)連接裝置應(yīng)用持續(xù)增加。

網(wǎng)路攻擊、網(wǎng)際網(wǎng)路協(xié)定(IP)盜竊、對生產(chǎn)力的破壞等威脅不斷在智慧電網(wǎng)和工業(yè)控制系統(tǒng)發(fā)生。無論是簡單的家用衣物烘乾機還是先進的分散式工業(yè)中心，唯有優(yōu)化智慧電網(wǎng)的完備安全措施才能防止這些嚴重的威脅，確保最大化正常運作時間。遺憾的是，許多情況下使用者并未完全意識到安全風(fēng)險的嚴重性，僅有最低限制的安全措施。在一次與電力公司專家的交談中，他告訴我在電力公司的變電站中「帶刺鐵絲網(wǎng)、掛鎖和高電壓是唯一的保護措施」。其他見識短淺的運營者相信硬體固有的安全措施，而沒有了解到透過軟體進行網(wǎng)路攻擊帶來的威脅更加嚴重。

智能電網(wǎng)可協(xié)助民眾了解自我用電習(xí)慣。

由于設(shè)備從購買到制造、從運作到煺役的所有階段都會發(fā)生潛在安全漏洞，所以電網(wǎng)安全具有深遠的影響。而最有效的安全方案可通過硬體和軟體以確保產(chǎn)品整個生命周期的安全。

若購買于智慧電網(wǎng)上運作的產(chǎn)品，購買者必須保證硅及其他關(guān)鍵運算元件的管道是可靠的，以避免仿造產(chǎn)品。因為制造過程中，安全認證技術(shù)可防止協(xié)力廠商，例如制造承包商盜竊金鑰并隨后利用這些金鑰偷電或用病毒感染電網(wǎng)、現(xiàn)場使用時，安全儲存金鑰與多層加密通過通訊管道保護數(shù)據(jù)、安全引導(dǎo)裝入程式可防止病毒和惡意軟體裝載至系統(tǒng)、硬體技術(shù)監(jiān)測物理安全，能夠回應(yīng)篡改事件。未處于持續(xù)監(jiān)測下的裝置和感測器需要此類的全面安全保護。

業(yè)界提供完備安全產(chǎn)品方案，設(shè)計最有效的安全措施并整合至系統(tǒng)或電網(wǎng)本身，能滿足智慧電網(wǎng)的安全需求。這些元件整合基本的多層安全認證方法，包括分持金鑰(SplitKeys)、非對稱加密、安全引導(dǎo)裝入程式，以及各種物理竄改保護方法。

智慧電網(wǎng)安全保護措施可同時透過軟、硬體雙管齊下。

上述說法聽起來是老生常談，但卻是千真萬確的事實--智慧電網(wǎng)具有完全改變能源產(chǎn)業(yè)的潛力，這既令人興奮也值得注意。當(dāng)業(yè)界處于這種興奮的狀況時，很容易忽視能源計量與安全問題所隱藏的重要問題，這樣的情境彰顯高品質(zhì)電表設(shè)計可貴之處。如果使用者持續(xù)關(guān)注能源計量和安全問題，并欲以此技術(shù)管理電網(wǎng)，那么就必須重視智慧電表實現(xiàn)智慧電網(wǎng)運作的方式。