未来的几十年，随着全球人口持续上升以及各国的发展和经济增长，预计能源需求将会更加旺盛。在这一转型过程中，为满足日益增长的需求，同时解决气候问题，加快清洁可再生能源的供应至关重要，因为能源获取影响着全球经济以及所有人的福祉和安全。只有通过高效的能源管理、转换和存储，我们才能充分利用每一缕阳光或每一阵风，从而可靠地管理电网，推动经济增长，并帮助确保地球的健康。
 
管理、转换和存储是支撑现代电网必然演进趋势的基础，而电气化则基于现代电网来实现。打个比方，如果从金钱的角度来思考。人们需要对其进行管理：检查、跟踪和预测当前及未来的余额；进行转换：旅行时，通过电子外汇，从瑞士法郎兑换成日元，再兑换成美元；以及存储：存入储蓄银行，供日后收入下降、资金短缺或出现新需求时使用。与金钱一样，管理、转换和存储的概念提供了可跟踪性、灵活性和安全性。

集中式电网

100多年前1，电网发展为中心辐射模式。2在这种模式下，电力由大型集中式发电厂（通常使用化石燃料）的一些实体产生和控制。然后，电力通过输电线路远距离输送到配电网络。在该架构中，能源向一个方向流动——从发电站到变电站和输电线，最后输送至最终用户。该模式可实现一定的规模经济效益，但也面临不少挑战，例如效率不高，易受干扰，并且整合可再生能源的能力有限。  
 
高效的电力管理确保优化分配和利用电力资源。通过采用智能电网技术，电力公司可实时监测和控制电流，从而减少浪费⁶ 和停电⁷，同时有助于为工业流程、商业运营和日常生活提供更可靠的电力供应。实时数据以及从该数据中获得的可行见解对于开发新系统和服务、培养能源市场至关重要。随着能源、需求模式和新兴技术越来越复杂并且不断整合，高效管理至关重要。正确的电网管理能够优化电力分配，最大限度减少传输损耗并确保电力以经济高效的方式输送给最终用户。
 
转换
“当电力流过电网时，从发电到输电，到储电，再到其目的地，比如电动汽车电机驱动器，电力多次从交流转换为直流、从直流转换为交流，并从直流转换为直流。”——Vitaly Goltsberg，ADI能源转换解决方案产品线总监。
 
太阳能板和风轮机等可再生能源产生直流电。因此，要促进可再生能源高效并入电网，将直流转换为交流（然后再转换回来）以及在直流电压之间进行转换的高效能源转换技术至关重要。随着越来越多的此类转换系统（称为逆变器）投入使用，我们有机会开发更智能、对电网状态的响应更灵敏的控制器。
 
各国的能源目标差异很大，美国设定的目标是，到2030年，80%的电力来自可再生能源⁸，由太阳能和风能等异步或基于逆变器的能源产生。针对基于逆变器的无缝资源采用混合动力系统，目前还没有成熟经验。⁹ADI公司汽车电气化和能源营销总监David Ryan表示：“这让我们感受到我们所面临的不确定性和挑战。在这种情况下，我们必须依靠经验和技术专业知识来解决挑战，并制定可行的解决方案。”
 
存储
“要向基于可再生能源的分布式电网转变，存储技术需要实现巨大飞跃。”—Connor Power，ADI储能解决方案产品线总监。
 
储能是未来电气化格局的基石。借助电池和其他存储技术，能够做到在低需求时段捕获和存储多余电力，以备在高需求时段释放。
 
储能系统可避免电网过载和崩溃的风险，从而节省数十亿美元。此外，通过提供电池——相当于燃料的储气罐或煤炭的储存仓库——ESS可以轻松从容地应对需求突变。分布式发电站可将储存的多余电力送回电网，从而实现新的能源交易商业模式。
 
电池管理系统(BMS)是ESS的基础，为充分确保电池的健康状况、延长寿命并实现电池的再利用和回收，了解电池的充电情况和完整生命周期至关重要。BMS可精确测量和监控单个电池单元，提供有关电压和电流的信息，从而提高系统的容量、能源利用率和生命周期价值。
 

电网对高级能源管理、转换和存储解决方案的需求不断增长

 
 
管理、转换和存储技术可提高能源效率，优化能源利用率，实现可再生能源的无缝整合，并增强分布式电网的整体稳定性与可靠性。通过采用这些技术和进展，我们可以加速向可持续未来转变，提高能源安全性，实现更清洁、更健康的世界。
 
参考文献
^*产消者：技术突破和用户参与度的提高模糊了生产和消费活动之间的界限，消费者成为产消者。
¹ James McBride和Anshu Siripurapu。“美国电网如何工作？”美国外交关系协会，2022年7月。
² Ward Pincus。“去集中化的多种形式。”MAN Energy Solutions。
³ Sara Stefanini。“用分布式能源系统取代集中式电力需要新的政策和协调。”Energy Post，2022年1月。
⁴ Arnaud de Giovann和Ben Warren。“分布式能源能否变得足够好、足够快？”Ernst & Young，2022年11月。
⁵ “分布式能源系统在风能政策中的潜力。”Energy5，2023年9月。
⁶ Marcin Frąckiewicz。“智能电网在能源效率和节能方面的作用。”TS2 Space，2023年4月。
⁷ “智能电表可缩短停电和恢复时间。”NEMA。
⁸ H. J. Mai。“能源专家分享美国如何实现拜登的可再生能源目标。”美国国家公共广播电台，2023年2月。
⁹ “构成电网的逆变器控制。”美国国家可再生能源实验室。
¹⁰ “关于可再生能源发电的未来的研究。”美国国家可再生能源实验室。
¹¹ “探索智能电网中实时能源监控的好处。”Energy5，2023年10月。
¹² Matthew E. Kahn和Bhaskar Krishnamachari。“智能电表和动态定价可帮助消费者在低价时段用电，从而节省资金并减轻污染。”南加州大学多恩西夫分校，2022年10月。
¹³ Janet Richardson。“智能电表为何对实现可再生能源中心的净零目标很重要。”可再生能源中心，2023年7月。
¹⁴ “需求侧管理及其在电力市场中的应用。”NRG Energy，2023年6月。
¹⁵ “分布式能源资源。”美国能效经济委员会。
¹⁶ Lai, Chun Sing；Locatelli, Giorgio；Pimm, Andrew；Wu, Xiaomei；Lai, Loi Lei。“回顾具有储能的长期电力系统建模。”Journal of Cleaner Production，2020年9月。
¹⁷ Pooja Shah。“电网遭遇考验：储能如何成为可靠电网的关键。”Det Norske Veritas集团(DNV)。
¹⁸ “需求响应。”国际能源署(IEA)。
¹⁹ “电信基础设施在智能电网中的作用。”Utilities One。2023年8月。

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