世界各國政府和電力公司已經認識到，傳統(tǒng)電網將會被更高效、靈活、智能的能源分配網路取代；而電力線通訊解決方案可優(yōu)化電力輸送，并促進跨電網的雙向通訊，從而實現最終用戶能源管理、最大限度地減少電力中斷，并僅僅傳輸所需的電力。

電力的產生和分配方式正在發(fā)生變化，智慧電網技術的出現正在促進可再生能源和儲能與一百多年來沒有發(fā)生重大變化的電網的融合。半導體技術處於智慧電網轉型的最前沿，他們正在幫助改善公用事業(yè)公司和客戶、電網及其營運商之間共享的用電資訊，它們使電網能夠更加敏感地管理電力供應和需求。

:能源網際網路的形成

智慧電網架構的基本特徵是能量可以流出和流入電網。在網絡中的每個節(jié)點都可能充當源（提供電力）或匯（消耗電力），例如智慧電網節(jié)點可以整合太陽能電池板。

當陽光不夠明亮時，節(jié)點會依靠網格自動彌補不足。相反的，當通過節(jié)點的太陽能資源產生多馀的電力時，電網可以將其吸走，從而可供其他節(jié)點使用。節(jié)點處可能有電池儲備，可以儲存能量以供日後使用。通過使用基於本地半導體的智能，可以管理該電池儲備的運行，從而相應地從電網獲取或放回電網。

圖1 : 智慧電網架構的基本特徵是能量可以流出和流入電網。

:汽車電氣化的影響

由於家庭中的電氣和電子產品數量不斷增加，全球電力消耗正在增加。除此之外，電動汽車（EV）的采用自然會增加電力需求。電動汽車充電點充當智慧電網的節(jié)點。當電動汽車在充電時，會吸取電力來補充電池，它們還可以充當電源，電動汽車電池在夜間閑置時向電網供電。

智慧電網通過電網和電動汽車電池之間廣泛的數位通訊，使電動汽車成為電力資源。通過這種方式，電動汽車可以提供固定儲能系統(tǒng)可以提供的許多電網服務。

電網穩(wěn)定

在智慧電網和傳統(tǒng)電網中，電力均以一定頻率（通常為50或60Hz）的交流電壓通過電力線傳輸。雖然傳統(tǒng)電網通常只有一種電源，但現在有多種電源。每個電源以相同的頻率向電網提供電力至關重要。它們還必須完全同相，以免造成線路不穩(wěn)定，從而可能導致停電。

由於最近快速、強大的數位半導體發(fā)展，現在可以立即控制和修改高功率線上承載的大量功率。如果沒有這一關鍵貢獻，就不可能維持整個電網的恒定頻率。

需求控制

智慧電網的關鍵屬性之一是能夠自動強制降低節(jié)點功耗。當需求水平較高或可再生能源可用性較低時，就會這樣做。當有更多的可再生電力輸入時，可以將更多的電力輸送到節(jié)點。除此之外，電池儲存有助於平衡電力峰值，因此儲存的能量可用於在任何給定時間抵消有限的可再生能源輸入。通過這兩種機制，可以降低對化石燃料的依賴，讓可再生資源在發(fā)電中發(fā)揮更大的作用。

幫助客戶做出更可持續(xù)的選擇

正在討論的新電網實施，不僅對電力公司來說更加智能，而且還讓消費者變得更加聰明。通過智慧電表，消費者可以實時了解他們的消費情況、電力成本以及可再生電力的可用性，從而使他們能夠改變自己的行為。這樣子，他們不僅可以省錢，還可以從可再生能源中獲取電力。

能源島和微電網

一組家庭或企業(yè)可以加入形成一個微電網，只有一個接入點接入智慧電網。匯集太陽能電池陣列和電池系統(tǒng)等昂貴的資產，可以節(jié)省基礎設施成本。微電網安排也適用於較大的公司綜合體，例如大學校園或醫(yī)院。

有了本地電池儲存，對電網電力的需求就會減少。這代表著對可持續(xù)發(fā)展的巨大貢獻。基於電池儲存和可再生資源，微電網可以盡可能地「脫離電網」運行，從而減輕配電網絡的壓力。

使用數位設備管理智慧電網運行

智慧電網的復雜功能需要許多電子元件：用於監(jiān)控電流、電壓、溫度等關鍵叁數的傳感器。向控制單元提供數據的安全通訊晶片以及控制單元中的微控制器，這些微控制器可以對智慧電網功能進行實時調整。

實現許多這些基本智慧電網功能所需的半導體元件通常可以組合起來。這種整合度更高的單晶片系統(tǒng)（SoC）解決方案，比起擁有眾多獨立組件的解決方案更小且更易於實施。通常此類SoC會結合復雜的演算法，使各個部分相互協調運行，從而提高電網的效率。

數位通訊交換也可以通過電力線本身進行，以到達任何電網節(jié)點，而不需要專用且昂貴的通訊基礎設施。該過程稱為電力線通訊（PLC）。

圖2 : 數位通訊交換可以通過電力線本身進行，以到達任何電網節(jié)點。

意法半導體是PLC調制解調器生產商，為智慧電網部署提供核心技術。ST也是無線通訊領域的主要生產商，在探索新興物聯網（IoT）方法的同時，率先采用PLC和無線混合解決方案。

先進半導體解決智能計量挑戰(zhàn)

事實上，ST憑藉多年的經驗，提高了從發(fā)電到配電和消費的整個能源鏈效率。ST提供電力線通訊解決方案，可優(yōu)化電力輸送并促進跨電網的雙向通訊，從而實現最終用戶能源管理、最大限度地減少電力中斷并僅傳輸所需的電力；并且提供能源、水、熱力和天然氣的智能計量解決方案。全球部署的超過1.5億臺智慧電表采用ST的半導體器件，ST積極為所有主要工業(yè)和標準化智慧電網計畫做出貢獻。