스마트 그리드

섬네일|350px|전통적인 중앙 집중식 전력 시스템(왼쪽)과 스마트 그리드(오른쪽)의 특징 비교

스마트 그리드(smart grid)는 양방향 통신과 분산된 지능형 기기들을 사용하는 20세기 전력 계통의 개선판이다. 전력과 정보의 양방향 흐름은 공급망을 개선할 수 있다. 연구는 주로 스마트 그리드의 세 가지 시스템인 인프라 시스템, 관리 시스템, 보호 시스템에 집중되어 있다. 전력 전자 제어와 전력 생산 및 배전의 제어는 스마트 그리드의 중요한 측면이다.

스마트 그리드는 전력 공급의 과제에 대한 현재 및 제안된 모든 대응책의 집합체를 나타낸다. 스마트 그리드 기술의 도입, 특히 수요 관리(demand-side management)를 포함한 에너지 인프라 효율성의 전반적인 개선에 수많은 기여가 기대된다. 스마트 그리드의 향상된 유연성은 에너지 저장 장치의 추가 없이도 태양광 및 풍력 발전과 같은 변동성이 큰 재생 가능 에너지원의 더 큰 침투를 가능하게 한다. 스마트 그리드는 또한 전력 소비가 정점인 시간대에 중요하지 않은 주거용 기기를 모니터링하거나 제어하고, 정점이 아닌 시간대에 기능을 복구할 수 있다.

스마트 그리드에는 다양한 운영 및 에너지 조치가 포함된다.
 지능형 검침 인프라(광섬유 라우터와 같이 더 유능한 장치라 하더라도 공익사업 측 장치의 일반적인 명칭인 스마트 미터를 포함)
 가정 자동화 및 수요 반응과 통합된 스마트 분전반 및 회로 차단기(공익사업 관점에서는 계량기 뒷부분)
 지자체 프로그램(예: PACE 파이낸싱)의 효율성 이득으로 자금이 조달되는 부하 제어 스위치 및 스마트 가전제품
 주차된 전기차 배터리 또는 이들을 재활용한 대규모 배터리 배열, 또는 기타 에너지 저장 장치를 충전할 수 있는 용량을 포함한 재생 가능 에너지 자원
 에너지 효율적 자원
 전력선 및 자동 스마트 스위치에 의한 잉여 전력 배분
 위 항목들을 연결하고 모니터링하기 위한 충분한 공익사업 등급의 광대역 브로드밴드와 백업용 무선 통신. 장애 복구를 보장하기 위한 충분한 예비 "다크(dark)" 용량(종종 수익을 위해 임대됨).

스마트 그리드 기술에 대한 우려는 주로 스마트 미터, 그에 의해 가능해진 항목들, 그리고 일반적인 보안 문제에 집중되어 있다. 스마트 그리드 기술의 전개는 전력 서비스 산업의 근본적인 재설계(re-engineering)를 의미하기도 하지만, 이 용어의 일반적인 사용은 기술적 인프라에 초점을 맞추고 있다.

스마트 그리드 정책은 유럽에서 스마트 그리드 유럽 기술 플랫폼으로 조직되어 있다. 미국의 정책은 미국 법전 제42조에 기술되어 있다.

스마트 그리드는 섹터 커플링 스마트 에너지 시스템(sector coupled smart energy systems)과 혼동되어서는 안 된다. 스마트 그리드는 주로 전력 부문을 가리키는 반면, 스마트 에너지 시스템은 시스템 간의 시너지 효과를 창출하려는 의도로 전력 외의 다른 에너지 부문까지 포함하는 통합적이고 총체적인 초점을 사용한다.

 배경 

 전력망의 역사적 발전 
최초의 교류 전력 계통 시스템은 1886년 그레이트배링턴에 설치되었다. 당시의 전력망은 중앙 집중식의 단방향 송전, 배전 및 수요 기반 제어 시스템이었다.

20세기에 지역 전력망은 시간이 지남에 따라 성장했으며, 경제성과 신뢰성 확보를 위해 결국 서로 연결되었다. 1960년대에 이르러 선진국의 전력망은 수천 개의 '중앙' 발전소가 대용량 전력선을 통해 주요 부하 중심지에 전력을 공급하고, 공급 구역 전체의 소규모 산업 및 가정 사용자에게 전력을 공급하기 위해 전력선이 다시 분기되고 나뉘는 매우 크고 성숙하며 고도로 상호 연결된 형태가 되었다. 1960년대 전력망의 위상(topology)은 강력한 규모의 경제의 결과였다. 1GW(1000MW)에서 3GW 규모의 대형 석탄, 가스 및 석유 화력 발전소는 발전소가 매우 클 때만 비용 효율적인 효율 증대 기능 덕분에 여전히 비용 효율적이라고 간주되었다.

발전소는 화석 연료 매장지(광산이나 유정 자체 또는 철도, 도로, 항구 공급 라인 인근)와 가까운 전략적 위치에 배치되었다. 산간 지역의 수력 발전 댐 위치도 신흥 전력망의 구조에 큰 영향을 미쳤다. 원자력 발전소는 냉각수 확보가 가능한 곳에 위치했다. 마지막으로, 화석연료 화력 발전소는 초기에는 오염이 매우 심했기 때문에 배전망이 허용하는 한 인구 밀집 지역에서 경제적으로 가능한 한 멀리 떨어진 곳에 배치되었다. 1960년대 후반에 이르러 전력망은 선진국 인구의 압도적 다수에게 도달했으며, 외딴 지역만이 '그리드 밖(off-grid)'으로 남게 되었다.

사용자별 전력 소비량 측정은 서로 다른 사용자의 (변동성이 큰) 소비 수준에 따라 적절한 요금을 청구하기 위해 필요했다. 전력망 성장기에는 데이터 수집 및 처리 능력이 제한적이었기 때문에 고정 요금제가 일반적으로 시행되었으며, 야간 전력을 주간보다 저렴한 요금으로 청구하는 이중 요금제도 함께 시행되었다. 이중 요금제의 동기는 야간 수요가 낮기 때문이었다. 이중 요금제는 일일 수요를 고르게 하고 야간에 정지해야 하는 터빈의 수를 줄여 발전 및 송전 시설의 이용률과 수익성을 개선하는 '축열식 난방(heat banks)' 등의 애플리케이션에 저비용 야간 전력을 사용할 수 있게 했다. 1960년대 전력망의 계량 능력은 시스템을 통해 가격 신호를 전파할 수 있는 정도에 기술적 한계가 있음을 의미했다.

1970년대부터 1990년대까지 수요 증가는 발전소 수의 증가로 이어졌다. 일부 지역에서는 특히 피크 시간대의 전력 공급이 수요를 따라가지 못해 블랙아웃, 제한 송전, 브라운아웃을 포함한 열악한 전력 품질을 초래했다. 산업, 난방, 통신, 조명 및 엔터테인먼트에서 전력 의존도가 점점 높아졌으며, 소비자들은 더욱 높은 수준의 신뢰성을 요구하게 되었다.

20세기 말 무렵 전력 수요 패턴이 확립되었다. 가정용 난방 및 에어컨 사용은 매일 수요 피크를 유발했고, 이는 매일 짧은 시간 동안만 가동되는 '피크 부하용 발전기'들에 의해 충족되었다. 이러한 피크 발전기(상대적으로 낮은 자본 비용과 빠른 기동 시간 때문에 보통 가스 터빈이 사용됨)의 낮은 이용률과 전력망에 필요한 예비 전력은 전력 회사의 높은 비용을 초래했으며, 이는 요금 인상의 형태로 전가되었다.

21세기에는 중국, 인도, 브라질과 같은 일부 개발도상국이 스마트 그리드 배포의 선구자로 여겨졌다.

 현대화 기회 
섬네일|2023년 기준 220kV 이상의 전 세계 초고압 송전망 지도
21세기 초부터 전력망의 한계와 비용 문제를 해결하기 위해 전자 통신 기술의 발전을 활용할 기회가 분명해졌다. 계량 기술의 한계로 인해 더 이상 피크 전력 가격을 평균화하여 모든 소비자에게 똑같이 전가할 필요가 없게 되었다. 이와 병행하여, 화력 발전소로 인한 환경 피해에 대한 우려가 커지면서 대량의 재생 가능 에너지를 사용하고자 하는 열망이 생겨났다. 풍력 발전 및 태양광 발전과 같은 지배적인 형태는 변동성이 매우 크기 때문에, 고도로 제어 가능한 기존 전력망에 이러한 에너지원을 연결하기 위해 더 정교한 제어 시스템의 필요성이 명확해졌다. 태양 전지(및 그보다 적은 정도의 풍력 터빈)에서 생산되는 전력은 또한 대규모 중앙 집중식 발전소의 필요성에 대해 상당한 의문을 제기했다. 급격히 떨어지는 비용은 중앙 집중식 그리드 위상에서 그리드의 끝단에서 전력이 생산되고 소비되는 고도의 분산형 위상으로의 대대적인 변화를 가리킨다. 마지막으로, 일부 국가에서 테러 공격에 대한 우려가 커지면서 잠재적 공격 대상이 될 수 있는 중앙 집중식 발전소에 대한 의존도가 낮은 더 강력한 에너지 그리드에 대한 요구가 이어졌다.

 "스마트 그리드"의 정의 
섬네일|350px|스마트 그리드에 대한 영상

 미국 
스마트 그리드의 첫 공식 정의는 2007년 1월 미국 의회를 통과하고 2007년 12월 조지 W. 부시 대통령이 서명한 2007년 에너지 독립 및 안보법(EISA-2007)에 의해 제공되었다. 이 법안의 제13편(Title XIII)은 스마트 그리드의 특징을 규정하는 10가지 특성을 다음과 같이 설명하고 있다:"미국의 정책은 미래의 수요 성장을 충족시킬 수 있는 신뢰할 수 있고 안전한 전력 인프라를 유지하기 위해 국가의 송배전 시스템의 현대화를 지원하고, 스마트 그리드의 특징이 되는 다음의 각 항목을 달성하는 것이다: (1) 전력망의 신뢰성, 보안성 및 효율성을 개선하기 위한 디지털 정보 및 제어 기술의 사용 확대. (2) 완전한 사이버 보안을 갖춘 그리드 운영 및 자원의 동적 최적화. (3) 재생 가능 자원을 포함한 분산 자원 및 발전의 배치와 통합. (4) 수요 반응, 수요 측 자원 및 에너지 효율 자원의 개발 및 통합. (5) 계량, 그리드 운영 및 상태에 관한 통신, 배전 자동화를 위한 '스마트' 기술(가전 및 소비자 기기의 물리적 작동을 최적화하는 실시간 자동 양방향 기술)의 배치. (6) '스마트' 가전 및 소비자 기기의 통합. (7) 플러그인 전기 및 하이브리드 전기차, 축열식 에어컨을 포함한 첨단 전력 저장 및 피크 절감 기술의 배치와 통합. (8) 소비자에게 적시의 정보 및 제어 옵션 제공. (9) 그리드에 서비스를 제공하는 인프라를 포함하여, 전력망에 연결된 가전 및 장비의 통신 및 상호 운용성을 위한 표준 개발. (10) 스마트 그리드 기술, 관행 및 서비스 채택에 대한 불합리하거나 불필요한 장벽의 식별 및 완화."

 유럽 연합 
스마트 그리드에 관한 유럽 연합 집행위원회 태스크포스는 스마트 그리드를 다음과 같이 정의한다.

"스마트 그리드란 전력망에 연결된 모든 사용자(발전 사업자, 소비자, 그리고 두 역할을 모두 수행하는 자)의 행동과 조치를 비용 효율적으로 통합하여, 손실이 적고 품질과 공급 보안 및 안전 수준이 높은 경제적으로 효율적이고 지속 가능한 전력 시스템을 보장할 수 있는 전력 네트워크이다. 스마트 그리드는 지능형 모니터링, 제어, 통신 및 자가 치유 기술과 함께 혁신적인 제품과 서비스를 활용하여 다음을 수행한다:

 모든 규모와 기술의 발전기 연결 및 운영을 더 원활하게 한다.
 소비자가 시스템 운영 최적화에 참여할 수 있게 한다.
 소비자에게 전력 사용 방식에 대한 더 많은 정보와 옵션을 제공한다.
 전체 전력 공급 시스템의 환경적 영향을 크게 줄인다.
 기존의 높은 수준의 시스템 신뢰성, 품질 및 공급 보안을 유지하거나 개선한다.
 기존 서비스를 효율적으로 유지하고 개선한다."

이 정의는 유럽 연합 집행위원회 통신문 (2011) 202에서 사용되었다.

대부분의 정의에서 공통적인 요소는 전력망에 디지털 처리 및 통신을 적용하여 데이터 흐름과 정보 관리를 스마트 그리드의 중심으로 만드는 것이다. 디지털 기술과 전력망의 깊은 통합으로 인해 다양한 능력이 나타난다. 새로운 그리드 정보의 통합은 스마트 그리드 설계의 핵심 이슈 중 하나이다. 전력 회사는 이제 세 가지 종류의 변화를 겪고 있다. 중국에서 강한 그리드(strong grid)라고 불리는 인프라의 개선, 스마트 그리드의 본질인 디지털 계층의 추가, 그리고 스마트 기술에 대한 투자를 활용하기 위해 필요한 비즈니스 프로세스 혁신이다. 전력망 현대화, 특히 변전소 및 배전 자동화에서 이루어지고 있는 많은 작업이 이제 스마트 그리드의 일반적인 개념에 포함된다.

 초기 기술 혁신 
스마트 그리드 기술은 전자 제어, 계량 및 모니터링을 사용하려는 초기 시도에서 나타났다. 1980년대에는 대규모 고객의 부하를 모니터링하기 위해 자동 검침이 사용되었으며, 이는 1990년대의 지능형 검침 인프라로 발전하여 계량기가 하루 중 다른 시간에 전기가 어떻게 사용되었는지 저장할 수 있게 되었다. 스마트 미터는 지속적인 통신 기능을 추가하여 실시간 모니터링이 가능하도록 하며, 가정 내의 수요 반응 인지 장치 및 "스마트 소켓"을 위한 게이트웨이로 사용될 수 있다. 이러한 수요 관리 기술의 초기 형태는 전원 공급 주파수의 변화를 모니터링하여 그리드의 부하를 수동적으로 감지하는 동적 수요 인지 장치였다. 산업용 및 가정용 에어컨, 냉장고, 히터와 같은 장치들은 그리드가 피크 상태일 때 가동을 피하기 위해 작동 주기를 조정했다. 2000년을 시작으로 이탈리아의 텔레제스토레(Telegestore) 프로젝트는 저대역폭 전력선 통신으로 연결된 스마트 미터를 사용하여 대규모(2,700만 가구) 네트워크를 구축한 최초의 사례였다. 일부 실험에서는 전력선상 광대역(BPL)이라는 용어를 사용했고, 다른 실험에서는 가정 내 이질적인 장치들 간의 더 안정적인 연결을 지원하고 가스 및 수도와 같은 다른 유틸리티의 계량을 지원하기 위해 장려된 메시 망과 같은 무선 기술을 사용했다.

광역 네트워크의 모니터링 및 동기화는 1990년대 초 본빌 전력청(Bonneville Power Administration)이 매우 넓은 지리적 영역에서 전력 품질의 이상 현상을 매우 빠르게 분석할 수 있는 프로토타입 센서로 스마트 그리드 연구를 확장하면서 혁신을 맞이했다. 이 작업의 정점은 2000년 최초의 운영용 광역 측정 시스템(WAMS)이었다. 다른 국가들도 이 기술을 빠르게 통합하고 있다. 중국은 2012년 과거 5개년 경제 계획이 완료되었을 때 포괄적인 국가 WAMS를 갖추기 시작했다.

스마트 그리드의 초기 구축 사례로는 이탈리아의 텔레제스토레 시스템(2005년), 오스틴 (텍사스주)의 메시 네트워크(2003년부터), 볼더 (콜로라도주)의 스마트 그리드(2008년) 등이 있다. 아래의 섹션을 참조하라.

 특징 
스마트 그리드는 전력 산업이 시간적, 공간적으로 더 높은 해상도로 시스템의 일부를 관찰하고 제어할 수 있게 해준다. 스마트 그리드의 목적 중 하나는 운영을 최대한 효율적으로 만들기 위한 실시간 정보 교환이다. 마이크로초 단위의 고주파 스위칭 장치부터, 분 단위의 풍력 및 태양광 출력 변동, 십 년 단위의 전력 생산으로 인한 탄소 배출의 미래 효과에 이르기까지 모든 시간 척도에서 그리드 관리를 가능하게 한다.

스마트 그리드는 전력 공급의 과제에 대한 현재 및 제안된 모든 대응책의 집합체를 나타낸다. 다양한 요인으로 인해 수많은 경쟁적인 분류 체계가 존재하며 보편적인 정의에 대한 합의는 없다. 그럼에도 불구하고 가능한 한 가지 범주화가 여기에 제시된다.

 신뢰성 
스마트 그리드는 상태 추정(state estimation)과 같은 기술을 활용하여 고장 감지를 개선하고 기술자의 개입 없이 네트워크의 자가 치유를 가능하게 한다. 이는 전력의 더 안정적인 공급을 보장하고 자연재해나 공격에 대한 취약성을 줄일 것이다.

다중 경로가 스마트 그리드의 특징으로 선전되기도 하지만, 기존 그리드 역시 다중 경로를 갖추고 있었다. 그리드의 초기 전력선은 방사형 모델을 사용하여 구축되었으나, 이후 네트워크 구조라고 불리는 다중 경로를 통해 연결성이 보장되었다. 그러나 이는 새로운 문제를 야기했다. 네트워크를 가로지르는 전류 흐름이나 관련 효과가 특정 네트워크 요소의 한계를 초과하면 해당 요소가 고장 날 수 있고, 전류가 다른 네트워크 요소로 우회되면서 결국 그들도 고장 나게 되어 도미노 효과를 일으킬 수 있다. 정전 항목을 참조하라. 이를 방지하기 위한 기술로 윤번정전을 통한 부하 차단이나 전압 감소(브라운아웃)가 있다.

 네트워크 위상의 유연성 
차세대 송배전 인프라는 건물의 지붕에 설치된 태양광 패널과 같은 분산 발전뿐만 아니라 전기차 배터리와의 충방전, 풍력 터빈, 양수 발전, 연료 전지 사용 및 기타 에너지원으로부터의 양방향 에너지 흐름을 더 잘 처리할 수 있게 될 것이다.

전통적인 그리드는 전력의 단방향 흐름을 위해 설계되었으나, 지역 하부 네트워크가 소비하는 것보다 더 많은 전력을 생산할 경우 역방향 흐름은 안전 및 신뢰성 문제를 일으킬 수 있다. 스마트 그리드는 이러한 상황을 관리하는 것을 목표로 한다.

 효율성 
스마트 그리드 기술의 배포를 통해 에너지 인프라 효율성의 전반적인 개선에 수많은 기여가 기대된다. 특히 전력 가격이 일시적으로 급등할 때 에어컨을 끄는 등의 수요 관리, 전압/무효전력 최적화(VVO)를 통해 가능한 경우 배전선의 전압을 낮추는 것, 검침을 위한 차량 출동 제거, 지능형 검침 인프라 시스템의 데이터를 사용한 개선된 고장 관리를 통한 차량 출동 감소 등이 포함된다. 전반적인 효과는 송배전선의 중복성 감소와 발전기 이용률 향상으로 이어져 전력 가격을 낮추게 된다.

 부하 조정/부하 분산 
전력망에 연결된 총 부하는 시간에 따라 크게 달라질 수 있다. 총 부하는 고객들의 수많은 개별 선택의 합이지만, 전체 부하가 반드시 안정적이거나 천천히 변하는 것은 아니다. 예를 들어, 인기 있는 텔레비전 프로그램이 시작되면 수백만 대의 TV가 동시에 전류를 끌어 쓰기 시작할 것이다. 전통적으로 대형 발전기의 기동 시간보다 빠른 전력 소비의 급격한 증가에 대응하기 위해 일부 예비 발전기를 소산 대기 모드에 둔다. 스마트 그리드는 모든 개별 TV 세트나 다른 대형 고객에게 일시적으로 부하를 줄이도록 경고하여(대형 발전기가 가동될 시간을 벌기 위해) 또는 지속적으로(자원이 제한된 경우) 경고할 수 있다. 수학적 예측 알고리즘을 사용하면 특정 고장률에 도달하기 위해 얼마나 많은 대기 발전기가 필요한지 예측할 수 있다. 전통적인 그리드에서 고장률은 더 많은 대기 발전기를 두는 비용을 지불해야만 줄일 수 있다. 스마트 그리드에서는 고객의 아주 작은 부분만이라도 부하를 줄이면 문제를 해결할 수 있다.

 피크 삭감/평준화 및 시간대별 요금제 

섬네일|500px|전기차의 스마트 충전을 통한 피크 부하 회피
고비용의 피크 사용 시간대 동안 수요를 줄이기 위해, 통신 및 계량 기술은 에너지 수요가 높을 때 가정과 기업의 스마트 기기에 이를 알리고 전기가 얼마나, 언제 사용되는지 추적한다. 또한 공익사업 회사가 시스템 과부하를 방지하기 위해 기기에 직접 통신하여 소비를 줄일 수 있는 능력을 부여한다. 예를 들어 공익사업체가 전기차 충전소 그룹의 사용량을 줄이거나 도시 에어컨의 온도 설정값을 변경하는 경우가 있다. 소비자가 사용량을 줄이고 이른바 피크 삭감(peak curtailment) 또는 피크 평준화(peak leveling)를 수행하도록 유도하기 위해, 전력 가격은 수요가 높은 시간대에는 인상되고 수요가 낮은 시간대에는 인하된다. 소비자나 소비자 기기가 피크 시간대 전력 사용에 대한 높은 할증 가격을 인지할 수 있다면 수요가 높은 기간에 덜 소비하는 경향이 있을 것으로 생각된다. 이는 에어컨 가동을 조절하거나 식기세척기를 오후 5시 대신 오후 9시에 돌리는 등의 절충안을 의미할 수 있다. 기업과 소비자가 피크가 아닌 시간에 에너지를 사용하는 것에 대한 직접적인 경제적 이익을 보게 되면, 기기 선택 및 건물 건설 결정에 운영 에너지 비용을 포함하게 되어 결과적으로 더 에너지 효율적으로 변할 것이라는 이론이다.

 지속 가능성 
스마트 그리드의 개선된 유연성은 에너지 저장 장치의 추가 없이도 태양광 및 풍력 발전과 같은 변동성이 큰 재생 가능 에너지원의 더 큰 침투를 가능하게 한다. 현재의 네트워크 인프라는 많은 분산된 급전 지점을 허용하도록 구축되지 않았으며, 일반적으로 지역(배전) 수준에서 일부 급전이 허용되더라도 송전 수준의 인프라는 이를 수용할 수 없다. 흐리거나 돌풍이 부는 날씨로 인한 분산 발전의 급격한 변동은 가스 터빈 및 수력 발전기와 같이 제어 가능한 발전기의 출력을 변화시켜 안정적인 전력 수준을 보장해야 하는 전력 엔지니어에게 상당한 과제를 안겨준다. 이러한 이유로 스마트 그리드 기술은 그리드상에 매우 많은 양의 재생 가능 전력을 유지하기 위한 필수 조건이다. 또한 V2G(vehicle-to-grid)에 대한 지원도 포함된다.

 시장 활성화 
스마트 그리드는 공급자(에너지 가격)와 소비자(지불 의사) 사이의 체계적인 통신을 가능하게 하며, 공급자와 소비자 모두가 운영 전략에서 더 유연하고 정교해질 수 있도록 허용한다. 필수적인 부하만이 피크 에너지 가격을 지불하면 되며, 소비자들은 에너지를 언제 사용할지 더 전략적으로 선택할 수 있다. 유연성이 큰 발전기는 최대 이익을 위해 전략적으로 에너지를 판매할 수 있는 반면, 기저부하 증기 터빈 및 풍력 터빈과 같은 유연하지 않은 발전기는 수요 수준과 현재 가동 중인 다른 발전기의 상태에 기반한 가변 요금을 받게 된다. 전반적인 효과는 에너지 효율성을 보상하고 공급의 시간 가변적 한계에 민감한 에너지 소비를 유도하는 신호이다. 가정 수준에서는 일정 수준의 에너지 저장 능력이나 축열(냉장고, 축열조, 히트펌프 등)을 가진 가전제품들이 시장에 '참여'하여 저비용 에너지 지원 시간대에 수요를 맞춤으로써 에너지 비용을 최소화하기에 유리할 것이다. 이는 위에서 언급한 이중 요금제의 확장이다.

 수요 반응 지원 
수요 반응 지원은 발전기와 부하가 실시간으로 자동화된 방식으로 상호 작용하여 피크를 평평하게 하도록 수요를 조정할 수 있게 한다. 이러한 피크에서 발생하는 수요의 일부를 제거하면 예비 발전기를 추가하는 비용을 없애고, 장비의 마모를 줄여 수명을 연장하며, 사용자가 가장 저렴할 때만 에너지를 사용하도록 우선순위가 낮은 기기에 지시함으로써 에너지 비용을 절감할 수 있게 한다.

현재 전력망 시스템은 발전소, 송전선, 변전소 및 주요 에너지 사용자와 같은 고가치 자산의 제어 시스템 내에서 다양한 수준의 통신을 갖추고 있다. 일반적으로 정보는 사용자 및 사용자가 제어하는 부하로부터 유틸리티로 단방향으로 흐른다. 유틸리티는 수요를 충족시키려 시도하며 다양한 수준으로 성공하거나 실패한다(브라운아웃, 윤번정전, 통제되지 않은 정전). 사용자가 요구하는 총 전력량은 매우 넓은 확률 분포를 가질 수 있으며, 이는 급변하는 전력 사용에 대응하기 위해 대기 모드의 예비 발전소를 필요로 한다. 이러한 정보의 단방향 흐름은 비용이 많이 든다. 발전 용량의 마지막 10%는 전체 시간의 1% 미만으로만 필요할 수 있으며, 브라운아웃과 정전은 소비자에게 큰 비용을 초래할 수 있다.

수요 반응은 상업, 주거용 부하 및 산업용 부하에 의해 제공될 수 있다. 예를 들어, 알코아(Alcoa)의 워릭 운영팀은 적격 수요 반응 자원으로서 MISO에 참여하고 있으며, 트리멧 알루미늄(Trimet Aluminium)은 제련소를 단기 메가 배터리로 사용한다.

데이터 흐름의 레이턴시(지연 시간)는 주요 관심사로, 일부 초기 스마트 미터 아키텍처는 데이터 수신에 실제로 24시간의 지연을 허용하여 공급 또는 수요 장치의 어떠한 반응도 불가능하게 한다.

 기술 

대부분의 스마트 그리드 기술은 이미 제조 및 통신과 같은 다른 분야에서 사용되고 있으며 전력망 운영에 맞게 조정되고 있다.
 통합 통신: 개선 분야로는 변전소 자동화, 수요 반응, 배전 자동화, 감시 제어 및 데이터 수집(SCADA), 에너지 관리 시스템, 무선 메시 네트워크 및 기타 기술, 전력선 반송 통신, 무선, 그리고 광섬유가 있다. 통합 통신은 시스템 신뢰성, 자원 활용도 및 보안을 최적화하기 위한 실시간 제어, 정보 및 데이터 교환을 가능하게 한다.
 감지 및 측정: 핵심 업무는 혼잡 및 그리드 안정성 평가, 장비 건강 모니터링, 에너지 도난 방지, 제어 전략 지원이다. 기술에는 고급 마이크로프로세서 계량기(스마트 미터) 및 검침 장비, 광역 모니터링 시스템(일반적으로 RTTR 시스템과 결합된 분산 온도 감지를 통한 온라인 판독 기반), 전자기 시그니처 측정/분석, 시간대별 및 실시간 요금제 도구, 고급 스위치 및 케이블, 후방 산란 라디오 기술, 디지털 보호 계전기 등이 포함된다.
 스마트 미터
 페이저 측정 장치. 전력 시스템 공학계의 많은 이들은 만약 광역 페이저 측정 네트워크가 구축되어 있었다면 2003년 미국 북동부 대정전을 훨씬 좁은 지역으로 제한할 수 있었을 것이라고 믿는다.
 분산 전력 흐름 제어: 전력 흐름 제어 장치는 기존 송전선에 고정되어 내부 전력 흐름을 제어한다. 이러한 장치가 장착된 송전선은 그리드 내에서 에너지가 라우팅되는 방식에 대해 더 일관된 실시간 제어를 제공함으로써 재생 가능 에너지의 더 큰 사용을 지원한다. 이 기술은 그리드가 재생 가능 에너지의 간헐적인 에너지를 나중에 사용하기 위해 더 효과적으로 저장할 수 있게 한다.
 고급 구성 요소를 사용한 스마트 발전: 스마트 발전은 여러 개의 동일한 발전기를 사용하여 발전과 수요를 일치시키는 개념으로, 선택한 부하에서 효율적으로 시작, 정지 및 운영할 수 있어 기저부하 발전소 및 피크 부하용 발전소 발전에 적합하다. 공급과 수요의 일치, 즉 부하 분산은 안정적이고 신뢰할 수 있는 전력 공급을 위해 필수적이다. 균형의 단기 편차는 주파수 변동으로 이어지며 지속적인 불일치는 블랙아웃을 초래한다. 송전 시스템 운영자들은 모든 발전기의 전력 출력을 그들의 전력망 부하와 일치시키는 부하 분산 업무를 맡고 있다. 풍력 터빈 및 태양 전지와 같은 간헐적이고 가변적인 발전기가 그리드에 추가됨에 따라 부하 분산 업무는 훨씬 더 어려워졌으며, 다른 생산자들이 과거보다 훨씬 더 자주 출력을 조정하도록 강제하고 있다. 이 개념을 활용한 최초의 두 동적 그리드 안정성 발전소가 에스토니아 키이사에 바르질라가 건설할 예정으로 주문되었다(키이사 발전소). 목적은 "전력 공급의 갑작스럽고 예상치 못한 저하에 대응하기 위해 동적 발전 용량을 제공하는 것"이다. 이들은 2013년과 2014년 중에 준비될 예정이며 총 출력은 250MW가 될 것이다.
 전력 시스템 자동화는 특정 그리드 장애 또는 정전에 대한 신속한 진단과 정밀한 해결책을 가능하게 한다. 이러한 기술은 다른 네 가지 핵심 분야에 의존하고 기여한다. 고급 제어 방법을 위한 세 가지 기술 범주는 분산 지능형 에이전트(제어 시스템), 분석 도구(소프트웨어 알고리즘 및 고속 컴퓨터), 운영 애플리케이션(SCADA, 변전소 자동화, 수요 반응 등)이다. 인공지능 프로그래밍 기술을 사용하여 중국의 푸젠성 전력망은 제어 전략을 신속하게 정확히 계산하고 실행할 수 있는 광역 보호 시스템을 구축했다. 전압 안정성 모니터링 및 제어(VSMC) 소프트웨어는 민감도 기반 순차 선형 계획법을 사용하여 최적의 제어 솔루션을 신뢰성 있게 결정한다.

 연구 

 주요 프로그램 
IntelliGrid – 미국전력연구소(EPRI)가 만든 IntelliGrid 아키텍처는 지능형 검침, 배전 자동화 및 수요 반응과 같은 IT 기반 시스템의 계획, 사양 지정 및 조달에 있어 유틸리티가 사용할 표준 및 기술에 대한 방법론, 도구 및 권고안을 제공한다. 이 아키텍처는 또한 장치, 시스템 및 기술을 평가하기 위한 살아있는 실험실을 제공한다. 서던 캘리포니아 에디슨, 롱 아일랜드 전력청, 솔트 리버 프로젝트 및 TXU 일렉트릭 딜리버리를 포함한 여러 유틸리티가 IntelliGrid 아키텍처를 적용했다. IntelliGrid 컨소시엄은 글로벌 연구 노력을 통합하고 최적화하며 기술 R&D 자금을 지원하고 기술 통합을 위해 노력하며 기술 정보를 전파하는 공공-민간 파트너십이다.

Grid 2030 – Grid 2030은 전력 회사, 장비 제조업체, IT 제공업체, 연방 및 주 정부 기관, 이익 단체, 대학교 및 국립 연구소에 의해 개발된 미국 전력 시스템에 대한 공동 비전 선언문이다. 이는 발전, 송전, 배전, 저장 및 최종 사용을 포괄한다. 국가 전력 공급 기술 로드맵은 Grid 2030 비전을 위한 실행 문서이다. 로드맵은 그리드 현대화를 위한 주요 이슈와 과제를 개괄하고 정부와 산업계가 미국의 미래 전력 공급 시스템을 구축하기 위해 취할 수 있는 경로를 제시한다.

현대 그리드 이니셔티브(Modern Grid Initiative, MGI)는 미국의 전력망을 현대화하고 통합하기 위해 미국 에너지부(DOE), 미국 국립에너지기술연구소(NETL), 유틸리티, 소비자, 연구자 및 기타 그리드 이해관계자 간의 협력 노력이다. DOE의 전력 공급 및 에너지 신뢰성국(OE)이 이 이니셔티브를 후원하며, 이는 Grid 2030 및 국가 전력 공급 기술 로드맵을 기반으로 구축되었고 GridWise 및 GridWorks와 같은 다른 프로그램과 연계되어 있다.

GridWise – 미국 전력망 현대화를 위한 정보 기술 개발에 집중하는 DOE OE 프로그램이다. 그리드와이즈 얼라이언스(GridWise Alliance)와 협력하여 이 프로그램은 통신 아키텍처 및 표준, 시뮬레이션 및 분석 도구, 스마트 기술, 테스트 베드 및 시범 프로젝트, 새로운 규제, 제도 및 시장 프레임워크에 투자한다. 그리드와이즈 얼라이언스는 공공 및 민간 부문의 전력 분야 이해관계자 컨소시엄으로, 아이디어 교환, 협력 노력 및 연방 및 주 수준의 정책 입안자와의 회의를 위한 포럼을 제공한다.

그리드와이즈 아키텍처 위원회(GridWise Architecture Council, GWAC)는 국가 전력 시스템과 상호 작용하는 많은 주체 간의 상호 운용성을 촉진하고 가능하게 하기 위해 미국 에너지부에 의해 구성되었다. GWAC 위원들은 전력 공급망과 사용자의 많은 선거구를 대표하는 균형 잡히고 존경받는 팀이다. GWAC은 전력 시스템 전반에 걸친 상호 운용성 목표를 명확히 하고 상호 운용성을 가능하게 하는 데 필요한 개념과 아키텍처를 식별하며 국가 전력 시스템을 구성하는 시스템, 장치 및 기관의 상호 운용을 촉진하기 위한 실행 가능한 단계를 개발하기 위해 산업 지침과 도구를 제공한다. 그리드와이즈 아키텍처 위원회 상호 운용성 상황 설정 프레임워크 V 1.1은 필요한 지침과 원칙을 정의한다.

GridWorks – 케이블 및 도체, 변전소 및 보호 시스템, 전력 전자와 같은 주요 그리드 구성 요소를 현대화하여 전력 시스템의 신뢰성을 개선하는 데 집중하는 DOE OE 프로그램이다. 이 프로그램의 초점은 고온 초전도 시스템, 송전 신뢰성 기술, 배전 기술, 에너지 저장 장치 및 GridWise 시스템에 대한 노력을 조정하는 것을 포함한다.

태평양 북서부 스마트 그리드 실증 프로젝트(Pacific Northwest Smart Grid Demonstration Project). - 이 프로젝트는 아이다호, 몬태나, 오리건, 워싱턴, 와이오밍 등 5개 주에 걸친 실증 사업이다. 약 6만 명의 계량기 사용 고객이 참여하며 미래 스마트 그리드의 많은 핵심 기능을 포함하고 있다.

솔라 시티(Solar Cities) - 호주에서 솔라 시티 프로그램은 스마트 미터, 피크 및 오프피크 요금제, 원격 스위칭 및 관련 노력을 시도하기 위해 에너지 회사들과의 긴밀한 협력을 포함했다. 또한 그리드 업그레이드를 위해 일부 제한된 자금을 제공했다.

스마트 그리드 에너지 연구 센터 (SMERC) - 캘리포니아 대학교 로스앤젤레스에 위치하며 스마트 전기차 충전 네트워크 기술의 대규모 테스트에 노력을 기울이고 있다. 이는 유틸리티와 소비자 단말 기기 간의 양방향 정보 흐름을 위한 또 다른 플랫폼을 만들었다. SMERC는 또한 제어 센터, 수요 반응 자동화 서버(DRAS), 홈 영역 네트워크(HAN), 배터리 에너지 저장 시스템(BESS) 및 태양광(PV) 패널로 구성된 수요 반응(DR) 테스트 베드를 개발했다. 이러한 기술들은 로스앤젤레스 수도전력국 및 서던 캘리포니아 에디슨 관할 지역 내에 전기차 충전기 네트워크, 배터리 에너지 저장 시스템, 태양광 패널, DC 급속 충전기 및 V2G 장치로 설치되어 있다. 이러한 플랫폼, 통신 및 제어 네트워크는 UCLA가 주도하는 프로젝트들이 두 지역 유틸리티인 SCE 및 LADWP와 협력하여 테스트될 수 있도록 한다.

스마트 콰르트(Smart Quart) - 독일에서 스마트 콰르트 프로젝트는 스마트 그리드를 운영하기 위한 기술을 개발, 테스트 및 시연하기 위해 세 개의 스마트 지구를 조성한다. 이 프로젝트는 E.ON, 바이스만(Viessmann), gridX 및 하이드로제니어스(hydrogenious)가 아헨 공과대학교와 협력하여 진행한다. 2024년 말까지 세 지구 모두 현지에서 생산된 에너지를 공급받고 화석연료원으로부터 크게 독립되는 것이 계획되어 있다.

Smart5Grid – 포르투갈에서 에너지 부문의 사업자들이 5G 네트워크 사용과 관련된 혜택을 누릴 수 있도록 보장하는 것을 목표로 한다. 신뢰성과 보안을 갖추고, 높은 데이터 전송 속도 및 실시간 모니터링과 같이 스마트 그리드에 의해 부과되는 특정 요구 사항을 정밀하게 해결하기 위한 솔루션이 제안된다.

 스마트 그리드 모델링 
지능형 전력망을 모델링하기 위해 많은 서로 다른 개념이 사용되었다. 이들은 일반적으로 복잡계의 틀 내에서 연구된다. 최근의 브레인스토밍 세션에서, 전력망은 최적 제어, 생태학, 인간 인지, 유리 역학(glassy dynamics), 정보 이론, 구름의 미시물리학 및 기타 많은 맥락 내에서 고려되었다. 다음은 최근 몇 년 동안 나타난 분석 유형의 선택이다.

 스스로를 검증하고 감독하는 보호 시스템
펠킴 스파히우(Pelqim Spahiu)와 이언 R. 에번스(Ian R. Evans)는 그들의 연구에서 변전소 기반의 스마트 보호 및 하이브리드 검사 장치(Inspection Unit)의 개념을 도입했다.

 쿠라모토 오실레이터
전력망은 비선형 오실레이터의 동기화를 위해 잘 연구된 프레임워크인 쿠라모토 모델(Kuramoto model)의 변형으로 매핑되었다. 이 모델은 전기 시스템이 위상 동기화(phase locking이라고도 함)를 유지하기 위해 어떻게 전력 균형을 유지하는지 설명한다. 엄밀히 말하면, 이 모델은 일반적인 전력망에서 예를 들어 분기 삽입의 역할이나 매개변수 분산을 결정하는 데 가장 많이 사용된다. 비균일 오실레이터는 또한 서로 다른 기술, 서로 다른 유형의 발전기, 소비 패턴 등을 모델링하는 데 도움이 된다. 이 모델은 반딧불이의 깜빡임에서 나타나는 동기화 패턴을 설명하는 데도 사용되었다.

 스마트 그리드 통신 네트워크
네트워크 시뮬레이터는 네트워크 통신 효과를 시뮬레이션하거나 에뮬레이션하는 데 사용된다. 이는 일반적으로 스마트 그리드 장치, 애플리케이션 등이 있는 실험실을 구성하고 네트워크 시뮬레이터에 의해 가상 네트워크가 제공되는 것을 포함한다.

 신경망
신경망은 전력망 관리를 위해서도 고려되었다. 전력 시스템은 비선형, 동적, 이산적, 또는 무작위성 등 여러 가지 방식으로 분류될 수 있다. 인공 신경망(ANN)은 이들 중 가장 어려운 문제인 비선형 문제를 해결하려고 시도한다.
수요 예측
ANN의 한 가지 응용 분야는 수요 예측이다. 그리드가 경제적이고 신뢰성 있게 운영되기 위해서는 수요 예측이 필수적인데, 부하에 의해 소비될 전력량을 예측하는 데 사용되기 때문이다. 이는 기상 조건, 요일 유형, 무작위 사건, 사고 등에 따라 달라진다. 그러나 비선형 부하의 경우 부하 프로필이 부드럽지 않고 예측 가능하지 않아 전통적인 인공지능 모델을 사용할 때 불확실성이 높고 정확도가 떨어진다. 이러한 종류의 모델을 개발할 때 ANN이 고려하는 몇 가지 요소는 다음과 같다: 전력 소비에 따른 다양한 고객 계층의 부하 프로필 분류, 기존 그리드와 비교하여 실시간 전기 가격을 예측하기 위한 수요 반응성 증가, 과거 수요를 단일 입력으로 합치는 대신 피크 부하, 기저 부하, 최저 부하, 평균 부하 등과 같은 서로 다른 구성 요소로 입력할 필요성, 그리고 마지막으로 특정 입력 변수에 대한 유형의 의존성 등이 있다. 마지막 사례의 예로 요일 유형(평일인지 주말인지)이 병원 그리드에는 큰 영향을 미치지 않겠지만 주거용 주택 그리드의 부하 프로필에는 큰 요인이 될 것이다.

 마르코프 과정
풍력 발전이 계속 인기를 얻으면서 현실적인 전력망 연구에 필요한 성분이 되었다. 오프라인 저장, 풍력 변동성, 공급, 수요, 가격 및 기타 요인들을 수학적 게임으로 모델링할 수 있다. 여기서 목표는 승리 전략을 개발하는 것이다. 마르코프 과정이 이러한 종류의 시스템을 모델링하고 연구하는 데 사용되어 왔다.

 경제학 

 시장 전망 
2009년 미국 스마트 그리드 산업의 가치는 약 214억 달러였으며, 2014년에는 최소 428억 달러를 초과할 것으로 예상되었다. 미국의 스마트 그리드 성공을 고려할 때, 세계 시장은 더 빠른 속도로 성장하여 2009년 693억 달러에서 2014년 1,714억 달러로 급증할 것으로 예상되었다. 가장 큰 혜택을 볼 부문은 스마트 계량 하드웨어 판매자와 미터기에 의해 수집된 방대한 양의 데이터를 전송하고 구성하는 데 사용되는 소프트웨어 제조업체가 될 것이다.

2011년 미국전력연구소의 연구에 따르면 미국의 스마트 그리드 투자는 20년 동안 최대 4,760억 달러의 비용이 들지만 그 기간 동안 최대 2조 달러의 고객 혜택을 제공할 것으로 결론지었다. 2015년 세계 경제 포럼은 전력 인프라를 현대화, 확장 및 분산화하기 위해 OECD 회원국들이 향후 25년 동안 7조 6천억 달러(또는 연간 3천억 달러) 이상의 변혁적 투자가 필요하며 기술 혁신이 이러한 변혁의 핵심이라고 보고했다. 2019년 국제 에너지 기구의 연구는 미국 전력망의 현재(감가상각된) 가치가 1조 달러 이상이라고 추정한다. 이를 스마트 그리드로 교체하는 총비용은 4조 달러 이상으로 추정된다. 스마트 그리드가 미국 전역에 완전히 구축된다면 국가는 연간 1,300억 달러를 절약할 수 있을 것으로 기대된다.

 일반 경제 발전 
고객들이 서로 다른 요금 방식에 따라 전력 공급자를 선택할 수 있게 됨에 따라 송전 비용에 대한 관심이 높아질 것이다. 유지보수 및 교체 비용의 절감은 더 진보된 제어를 자극할 것이다.

스마트 그리드는 주거 수준까지 전력을 정밀하게 제한하고, 소규모 분산 에너지 생산 및 저장 장치를 네트워크화하며, 운영 상태와 요구 사항에 대한 정보를 전달하고, 가격 및 그리드 조건에 대한 정보를 수집하며, 그리드를 중앙 제어를 넘어 협력 네트워크로 이동시킨다.

 미국 및 영국 저축 추정치 및 우려 사항 
2003년 미국 에너지부 연구에 따르면 스마트 그리드 기능을 통한 미국 그리드의 내부 현대화는 연구 후 몇 년 이내에 시행될 경우 향후 20년 동안 460억에서 1,170억 달러를 절약할 수 있을 것으로 계산되었다. 이러한 산업 현대화 혜택뿐만 아니라 스마트 그리드 기능은 온수기와 같은 우선순위가 낮은 가정용 기기를 조정하여 전력 사용이 가장 바람직한 에너지원을 활용하도록 함으로써 그리드를 넘어 가정까지 에너지 효율을 확장할 수 있다. 스마트 그리드는 또한 지붕 위의 태양광 패널 소유자와 같은 수많은 소규모 전력 생산자들의 전력 생산을 조정할 수 있다. 이는 지역 유틸리티의 전력 시스템 운영자들에게는 문제가 될 수 있는 배치이다.

한 가지 중요한 질문은 소비자가 시장 신호에 반응하여 행동할 것인가이다. 미국 에너지부(DOE)는 미국 경기 회복 및 재투자법 스마트 그리드 투자 보조금 및 실증 프로그램의 일환으로 지능형 검침 인프라와 가내 디스플레이 및 프로그래밍 가능한 통신 서모스탯과 같은 고객 시스템을 포함하는 시간 기반 공익사업 요금 프로그램에 가입한 소비자들의 수용, 유지 및 반응을 조사하기 위한 특별 소비자 행동 연구 에 자금을 지원했다.

또 다른 우려는 스마트 그리드를 완전히 지원하기 위한 통신 비용이 너무 비쌀 수 있다는 것이다. 그리드 주파수의 반응에 따라 부하를 이동시켜 피크를 삭감하는 "동적 수요 관리" 형태를 사용한 덜 비싼 통신 메커니즘이 제안되었다. 그리드 주파수는 추가적인 통신 네트워크 없이 부하 정보를 전달하는 데 사용될 수 있지만, 경제적 협상이나 기여도의 수량화는 지원하지 않을 것이다.

사용 중인 구체적이고 검증된 스마트 그리드 기술이 있긴 하지만, 스마트 그리드는 특정 기술에 대한 이름이라기보다는 일반적으로 사양이 합의된 관련 기술 세트에 대한 총칭이다. 이러한 현대화된 전력 네트워크의 혜택 중 일부는 피크 시간대에 소비자 측의 전력 소비를 줄이는 능력(수요 관리), (건물의 태양광 어레이, 소형 풍력 터빈, 소수력, 또는 심지어 건물의 열병합 발전기를 통한) 분산 발전 전력의 그리드 연결 가능화, 분산 발전 부하 분산을 위한 그리드 에너지 저장 통합, 광범위한 전력망 연쇄 고장과 같은 실패를 제거하거나 억제하는 것을 포함한다. 스마트 그리드의 향상된 효율성과 신뢰성은 소비자들의 돈을 절약하고 이산화탄소() 배출을 줄이는 데 도움이 될 것으로 기대된다.

 반대 및 우려 사항 

대부분의 반대와 우려는 스마트 미터와 그에 의해 가능해진 항목들(원격 제어, 원격 차단 및 가변 요금제 등)에 집중되어 왔다. 스마트 미터에 대한 반대가 발생하는 경우, 반대자들의 눈에는 스마트 그리드와 스마트 미터를 연결시키는 "스마트 그리드"로 종종 마케팅된다. 구체적인 반대 또는 우려 지점은 다음과 같다:
 프라이버시에 대한 소비자 우려(예: 법 집행 기관에 의한 사용 데이터 활용)
 전력의 "공정한" 이용 가능성에 대한 사회적 우려
 복잡한 요금 체계(예: 가변 요금)가 명확성과 설명책임을 제거하여 공급자가 고객을 이용하게 할 수 있다는 우려
 대부분의 스마트 미터에 내장된 원격 제어 가능한 "킬 스위치"에 대한 우려
 엔론식 정보 활용 남용에 대한 사회적 우려
 모든 전력 사용 활동을 통제할 수 있는 메커니즘을 정부에 제공하는 것에 대한 우려
 스마트 미터의 RF 방출에 대한 우려

 보안 

전력망을 스마트 그리드로 현대화하는 것은 일상적인 프로세스의 최적화를 가능하게 하지만, 온라인 상태인 스마트 그리드는 사이버 공격에 취약할 수 있다. 발전소에서 생성된 전기를 장거리 이동을 위해 전압을 높이는 변압기, 송전선 자체, 그리고 소비자에게 전기를 전달하는 배전선이 특히 취약하다. 이러한 시스템은 현장에서 정보를 수집하여 알고리즘이 분석 및 의사 결정 프로세스를 자동화하는 제어 센터로 전달하는 센서에 의존한다. 이러한 결정은 현장으로 다시 보내져 기존 장비가 이를 실행한다. 해커들은 이러한 자동화된 제어 시스템을 방해하여 생성된 전력이 활용되는 채널을 끊을 잠재력이 있다. 이를 서비스 거부 또는 DoS 공격이라고 한다. 그들은 또한 시스템을 따라 전송되는 정보를 손상시키는 무결성 공격뿐만 아니라 정보가 적절한 위치에 전달되는 시기에 영향을 미치는 비동기화 공격을 시작할 수 있다. 또한, 침입자들은 그리드에 연결된 재생 가능 에너지 발전 시스템과 스마트 미터를 통해 접근 권한을 얻어 더 전문화된 약점이나 보안이 우선시되지 않은 곳을 활용할 수 있다. 스마트 그리드는 스마트 미터와 같이 수많은 접속점을 가지고 있기 때문에 모든 약점을 방어하는 것이 어려울 수 있다. 지능형 지속 위협(APT)은 물리적 피해를 입히는 동안 운영자에게 거짓된 '정상' 운영 상태를 표시하도록 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC)를 재프로그래밍하여 스마트 그리드를 타겟팅하도록 진화했다. 이러한 취약성에 대응하기 위해 전문가들은 전통적인 네트워크 분할에서 '마이크로 세그멘테이션'으로 전환하고 인프라의 모든 계층에서 검증을 요구하는 '제로 트러스트' 모델을 채택할 것을 권장한다.

주로 통신 기술과 관련된 인프라 보안에 대한 우려도 있다. 우려는 주로 스마트 그리드의 핵심에 있는 통신 기술에 집중되어 있다. 유틸리티와 고객의 가정 및 비즈니스에 있는 계량기 간의 실시간 접촉을 허용하도록 설계된 이러한 기능이 범죄 또는 테러 행위에 악용될 위험이 있다. 이 연결의 주요 기능 중 하나는 전원 공급 장치를 원격으로 끌 수 있는 기능인데, 이를 통해 유틸리티는 요금을 미납한 고객에 대한 공급을 빠르고 쉽게 중단하거나 수정할 수 있다. 이는 의심할 여지 없이 에너지 공급자에게는 큰 혜택이지만 상당한 보안 문제도 제기한다. 사이버 범죄자들은 이전에 여러 차례 미국의 전력망에 침투한 적이 있다. 컴퓨터 침투 외에도 산업계에서 널리 사용되는 SCADA 시스템을 표적으로 삼은 스턱스넷과 같은 컴퓨터 멀웨어가 스마트 그리드 네트워크를 공격하는 데 사용될 수 있다는 우려도 있다.

전력 도둑질은 미국의 우려 사항인데, 현재 배포되는 스마트 미터들이 전력 전송 네트워크와 통신하기 위해 RF 기술을 사용하기 때문이다. 전자 공학 지식이 있는 사람들은 간섭 장치를 고안하여 스마트 미터가 실제 사용량보다 적게 보고하도록 할 수 있다. 마찬가지로 동일한 기술을 사용하여 한 소비자가 사용하는 에너지가 다른 고객이 사용하는 것처럼 보이게 하여 그들의 요금을 증가시키는 데 사용될 수 있다.

잘 실행된 대규모 사이버 공격으로 인한 피해는 광범위하고 오래 지속될 수 있다. 공격의 성격에 따라 무력화된 변전소 하나를 수리하는 데 9일에서 1년 이상이 걸릴 수 있다. 또한 작은 반경 내에서 수 시간 동안 정전을 일으킬 수 있다. 신호등 및 기타 라우팅 메커니즘뿐만 아니라 지하 도로의 환기 장치도 전기에 의존하기 때문에 교통 인프라에 즉각적인 영향을 미칠 수 있다. 또한 하폐수 처리 시설, 정보 기술 부문 및 통신 시스템을 포함하여 전력망에 의존하는 인프라가 영향을 받을 수 있다.

2015년 12월 우크라이나 전력망 사이버 공격은 변전소를 오프라인으로 만들어 거의 25만 명의 사람들에게 서비스를 중단시킨 기록된 최초의 사례였다. 외교협회(Council on Foreign Relations)는 높은 난이도에도 불구하고 그러한 공격을 수행할 자원에 접근할 수 있는 국가가 그러한 공격의 가해자일 가능성이 가장 높다고 언급했다. 사이버 침입은 군사적 또는 기타 대규모 공세의 일부로 사용될 수 있다. 일부 보안 전문가들은 이 유형의 사건이 다른 곳의 그리드로 쉽게 확장 가능하다고 경고한다. 보험 회사 로이즈(Lloyd's of London)는 이미 15개 주에 영향을 미치고 9,300만 명을 암흑 속에 빠뜨리며 국가 경제에 2,430억 달러에서 1조 달러의 다양한 손실을 입힐 잠재력이 있는 동부 계통(Eastern Interconnection)에 대한 사이버 공격 결과를 모델링했다.

미국 하원의 경제 개발, 공공 건물 및 비상 관리 소위원회에 따르면 전력망은 이미 상당한 수의 사이버 침입을 보았으며, 5건 중 2건은 이를 무력화하는 것을 목표로 했다. 이에 따라 미국 에너지부는 2017년 4개년 에너지 검토 보고서에서 사이버 공격을 "임박한 위험"으로 꼽으며 사이버 공격에 대한 전력망의 취약성을 줄이기 위한 연구 개발을 우선시했다. 에너지부는 또한 공격 저항력과 자가 치유 모두 오늘날의 스마트 그리드가 미래를 대비할 수 있도록 보장하는 주요 열쇠로 식별했다. 북미 전기 신뢰성 위원회가 도입한 중요 기반 시설 보호 표준과 같이 이미 시행 중인 규정들이 있지만, 그중 상당수는 의무 사항이라기보다는 제안이다. 대부분의 발전, 송전 및 배전 시설과 장비는 민간 이해관계자가 소유하고 있어 이러한 표준의 준수 여부를 평가하는 작업을 더욱 복잡하게 만든다. 또한 설령 유틸리티가 완전히 준수하기를 원하더라도 그렇게 하는 데 너무 많은 비용이 든다는 것을 알게 될 수도 있다.

일부 전문가들은 스마트 전력망의 사이버 방어를 강화하는 첫 번째 단계는 소프트웨어, 하드웨어 및 통신 프로세스에 대한 연구를 포함하여 기존 인프라에 대한 포괄적인 위험 분석을 완료하는 것이라고 주장한다. 또한 침입 자체는 귀중한 정보를 제공할 수 있으므로 시스템 로그 및 기타 침입의 성격과 타이밍에 관한 기록을 분석하는 것이 유용할 수 있다. 국토안보부에 의해 이러한 방법으로 이미 확인된 공통 약점에는 열악한 코드 품질, 부적절한 인증 및 취약한 방화벽 규칙이 포함된다. 이 단계가 완료되면 일부는 앞서 언급한 고장이나 단점의 잠재적 결과를 분석하는 것이 타당하다고 제안한다. 여기에는 즉각적인 결과뿐만 아니라 병렬 시스템에 대한 2차 및 3차 연쇄 효과도 포함된다. 마지막으로 인프라 미비점에 대한 단순한 개선 또는 새로운 전략을 포함할 수 있는 위험 완화 솔루션을 상황 해결을 위해 배포할 수 있다. 그러한 조치 중 일부는 제어 시스템 알고리즘을 사이버 공격에 더 잘 저항하고 복구할 수 있도록 다시 코딩하거나, 데이터에 대한 비정상적이거나 승인되지 않은 변경을 더 효율적으로 탐지할 수 있는 예방 기술을 포함한다. 시스템을 손상시킬 수 있는 인적 오류를 방지하기 위한 전략에는 현장에서 일하는 사람들에게 출처가 불분명한 USB 드라이브가 삽입될 경우(단순히 내용 확인을 위한 것이라 하더라도) 멀웨어를 유입시킬 수 있으므로 주의하도록 교육하는 것이 포함된다.

다른 솔루션으로는 송전 변전소 활용, 제약된 SCADA 네트워크, 정책 기반 데이터 공유, 그리고 제약된 스마트 미터를 위한 증명(attestation) 등이 있다.

송전 변전소는 일회용 서명 인증 기술과 일방향 해시 체인 구조를 활용한다. 이러한 제약 사항들은 이후 고속 서명 및 검증 기술과 버퍼링 없는 데이터 처리의 개발로 개선되었다.

제약된 SCADA 네트워크를 위해서도 유사한 솔루션이 구축되었다. 이는 바이트 스트림에 해시 기반 메시지 인증 코드를 적용하여 레거시 시스템에서 사용 가능한 임의 오류 탐지를 데이터 인증을 보장하는 메커니즘으로 전환하는 것을 포함한다.

정책 기반 데이터 공유는 GPS 클록 동기화 세밀한 전력망 측정을 활용하여 그리드 안정성과 신뢰성을 높인다. 이는 PMU에 의해 수집된 싱크로 페이저 요구 사항을 통해 수행된다.

그러나 제약된 스마트 미터를 위한 증명은 약간 다른 도전에 직면해 있다. 제약된 스마트 미터를 위한 증명의 가장 큰 문제 중 하나는 에너지 도난 및 유사한 공격을 방지하기 위해 사이버 보안 제공업체가 장치의 소프트웨어가 진짜인지 확인해야 한다는 점이다. 이 문제를 해결하기 위해 제약된 스마트 네트워크를 위한 아키텍처가 개발되어 임베디드 시스템의 낮은 수준에서 구현되었다.

스마트 그리드의 보호 시스템은 그리드 신뢰성 분석, 고장 보호, 그리고 보안 및 프라이버시 보호 서비스를 제공한다. 스마트 그리드의 추가적인 통신 인프라는 추가적인 보호 및 보안 메커니즘을 제공하지만, 외부 공격 및 내부 고장의 위험도 초래한다. 2010년 처음 작성되고 2014년 업데이트된 스마트 그리드 기술의 사이버 보안에 관한 보고서에서, 미국 국립표준기술연구소는 고객의 스마트 미터로부터 에너지 사용에 대한 더 많은 데이터를 수집할 수 있는 능력이 계량기에 저장된 정보(데이터 유출에 취약할 수 있음)로부터 고객에 대한 개인 정보를 채굴할 수 있기 때문에 중대한 프라이버시 우려를 불러일으킨다고 지적했다.

 채택에 대한 기타 과제 
유틸리티가 지능형 계량 시스템이나 어떤 유형의 스마트 시스템을 설치하기 전, 투자를 위한 비즈니스 사례를 만들어야 한다. 발전기에 설치된 전력 계통 안정화 장치(PSS)와 같은 일부 구성 요소는 매우 비싸고 그리드 제어 시스템과의 복잡한 통합이 필요하며 비상시에만 필요하고 네트워크의 다른 공급자가 이를 갖추고 있을 때만 효과적이다. 설치할 유인책이 없으면 전력 공급자들은 설치하지 않는다. 대부분의 유틸리티는 단일 애플리케이션(예: 검침)을 위해 통신 인프라를 설치하는 정당성을 부여하기 어렵다고 느낀다. 이 때문에 유틸리티는 일반적으로 동일한 통신 인프라를 사용할 여러 애플리케이션을 식별해야 한다. 예를 들어 검침, 전력 품질 모니터링, 고객의 원격 연결 및 차단, 수요 반응 가능화 등이 있다. 이상적으로 통신 인프라는 단기 애플리케이션뿐만 아니라 미래에 발생할 예상치 못한 애플리케이션도 지원할 것이다. 규제 또는 입법 조치는 또한 유틸리티가 스마트 그리드 퍼즐 조각들을 구현하도록 이끌 수 있다. 각 유틸리티는 투자를 가이드하는 독특한 비즈니스, 규제 및 입법적 동인을 가지고 있다. 이는 각 유틸리티가 그들만의 스마트 그리드를 만들기 위해 서로 다른 경로를 택할 것이며 서로 다른 유틸리티가 서로 다른 채택 속도로 스마트 그리드를 만들 것임을 의미한다.

스마트 그리드의 일부 기능은 현재 유사한 서비스를 제공하거나 제공하기를 희망하는 산업계로부터 반대를 이끌어낸다. 한 예로 전력선상 광대역 인터넷 접속을 통한 케이블 및 DSL 인터넷 제공업체와의 경쟁이 있다. 그리드용 SCADA 제어 시스템 제공업체들은 고객을 벤더에 묶어두기 위해 의도적으로 다른 시스템과 상호 운용할 수 없도록 독점적인 하드웨어, 프로토콜 및 소프트웨어를 설계해 왔다.

그리드의 기존 물리 인프라와 디지털 통신 및 컴퓨터 인프라의 통합은 과제와 내재된 취약성을 제기한다. IEEE 보안 및 프라이버시(IEEE Security & Privacy)에 따르면, 스마트 그리드는 사람들이 더 큰 정도의 상황 인식을 지원하고 더 구체적인 명령 및 제어 운영을 허용하는 대규모 컴퓨터 및 통신 인프라를 개발하고 사용할 것을 요구할 것이다. 이 프로세스는 수요 반응 광역 측정 및 제어, 전력의 저장 및 수송, 배전 자동화와 같은 주요 시스템을 지원하기 위해 필요하다.

 전력 도난 / 전력 손실 
다양한 "스마트 그리드" 시스템은 이중 기능을 수행한다. 여기에는 지능형 검침 인프라 시스템이 포함되는데, 다양한 소프트웨어와 함께 사용될 때 전력 도난을 탐지하고 소거법을 통해 장비 고장이 발생한 위치를 탐지하는 데 사용될 수 있다. 이는 인적 검침의 필요성을 없애고 전력 사용 시간대를 측정하는 기본 기능 외에 추가된 것이다.

도둑질을 포함한 전 세계 전력 손실은 연간 2,000억 달러로 추정된다.

전력 도둑질은 또한 개발도상국에서 신뢰할 수 있는 전력 서비스를 제공할 때 중대한 과제가 된다.

 구축 및 시도된 구축 

 에넬 (Enel) 
스마트 그리드의 가장 초기 사례이자 최대 규모 중 하나는 이탈리아의 에넬(Enel S.p.A.)이 설치한 시스템이다. 2005년 완료된 텔레제스토레(Telegestore) 프로젝트는 유틸리티 업계에서 매우 드문 사례였는데, 회사가 직접 미터기를 설계 및 제조하고 스스로 시스템 통합자 역할을 수행하며 자체 시스템 소프트웨어를 개발했기 때문이다. 텔레제스토레 프로젝트는 가정에 스마트 그리드 기술을 적용한 최초의 상업적 규모 사례로 널리 간주되며, 21억 유로의 프로젝트 비용으로 연간 5억 유로의 절감 효과를 거두고 있다.

 미국 에너지부 - ARRA 스마트 그리드 프로젝트 
현재까지 세계 최대 규모의 배포 프로그램 중 하나는 2009년 미국 경기 회복 및 재투자법에 의해 자금이 지원된 미국 에너지부의 스마트 그리드 프로그램이다. 이 프로그램은 개별 유틸리티의 매칭 펀드를 요구했다. 이 프로그램의 일환으로 총 90억 달러 이상의 공공/민간 자금이 투자되었다. 적용된 기술에는 6,500만 개 이상의 지능형 "스마트" 미터를 포함한 지능형 검침 인프라, 고객 인터페이스 시스템, 배전 및 변전소 자동화, 전압/무효전력 최적화 시스템, 1,000개 이상의 페이저 측정 장치, 동적 선로 용량 산정(Dynamic Line Rating), 사이버 보안 프로젝트, 고급 배전 관리 시스템, 에너지 저장 시스템 및 재생 가능 에너지 통합 프로젝트가 포함되었다. 이 프로그램은 투자 보조금(매칭), 실증 프로젝트, 소비자 수용도 연구 및 인력 교육 프로그램으로 구성되었다. 개별 유틸리티 프로그램의 보고서와 전체 영향 보고서는 2015년 2분기까지 완료될 예정이다.

미국에서는 2005년 에너지 정책법과 2007년 에너지 독립 및 안보법 제13편이 스마트 그리드 개발을 장려하기 위해 자금을 제공하고 있다. 목표는 유틸리티가 그들의 필요를 더 잘 예측할 수 있게 하고, 경우에 따라 소비자를 시간대별 요금제에 참여시키는 것이다. 더 강력한 에너지 제어 기술을 개발하기 위한 자금도 할당되었다.

 오스틴 (텍사스주) 
미국 내에서 오스틴 (텍사스주) 시는 2003년부터 스마트 그리드 구축을 위해 노력해 왔는데, 당시 해당 유틸리티는 수동 미터기의 1/3을 무선 메시 망을 통해 통신하는 스마트 미터로 처음 교체했다. 현재 서비스 영역 전반에 걸쳐 20만 개의 장치(스마트 미터, 스마트 서모스탯 및 센서)를 실시간으로 관리하고 있으며, 2009년에는 100만 명의 소비자와 4만 3천 개의 기업에 서비스를 제공하며 50만 개의 장치를 실시간으로 지원할 것으로 예상된다.

 볼더 (콜로라도주) 
볼더 (콜로라도주)는 2008년 8월 스마트 그리드 프로젝트의 첫 단계를 완료했다. 두 시스템 모두 스마트 미터를 스마트 소켓과 장치를 제어하는 가정 자동화 네트워크(HAN)의 게이트웨이로 사용한다. 일부 HAN 설계자들은 빠르게 움직이는 가전 제품 비즈니스 부문에서 사용 가능한 새로운 표준 및 기술과의 미래 불일치에 대한 우려로 제어 기능을 미터기에서 분리하는 것을 선호한다.

 하이드로 원 (Hydro One) 
캐나다 온타리오주의 하이드로 원(Hydro One)은 트릴리언트(Trilliant)의 표준 준수 통신 인프라를 배포하는 대규모 스마트 그리드 이니셔티브를 진행 중이다. 2010년 말까지 이 시스템은 온타리오주 전역의 130만 고객에게 서비스를 제공하게 된다. 이 이니셔티브는 유틸리티 플래닝 네트워크(Utility Planning Network)로부터 "북미 최고의 AMR 이니셔티브" 상을 수상했다.

 일디외섬 (Île d'Yeu) 
일디외섬은 2020년 봄에 2년 단위 파일럿 프로그램을 시작했다. 케르 피소(Ker Pissot) 지역과 주변 지역의 23가구가 엔지의 소프트웨어로 스마트 그리드로서 자동화된 마이크로그리드와 상호 연결되었다. 5가구에 피크 용량 23.7kW의 태양광 패널 64개가 설치되었고 한 가구에는 저장 용량 15kWh의 배터리가 설치되었다. 6가구는 잉여 태양 에너지를 온수기에 저장한다. 동적 시스템은 태양광 패널에서 제공되고 배터리와 온수기에 저장된 에너지를 23가구의 시스템에 배분한다. 스마트 그리드 소프트웨어는 5분 간격으로 에너지 공급과 수요를 동적으로 업데이트하여 배터리에서 에너지를 끌어올지 패널에서 끌어올지, 그리고 언제 온수기에 저장할지를 결정한다. 이 파일럿 프로그램은 프랑스에서 최초의 그러한 프로젝트였다.

 만하임 (Mannheim) 
독일의 만하임 시는 모델 도시 만하임 "MoMa" 프로젝트에서 실시간 광대역 전력선 통신(BPL)을 사용하고 있다.

 시드니 (Sydney) 
호주의 시드니 또한 호주 정부와 협력하여 스마트 그리드, 스마트 시티 프로그램을 구현했다.

 에보라 (Évora) 
이노브그리드(InovGrid)는 포르투갈 에보라에서 진행 중인 혁신 프로젝트로, 전력망에 정보 및 장치를 갖추어 그리드 관리를 자동화하고, 서비스 품질을 개선하며, 운영 비용을 절감하고, 에너지 효율 및 환경 지속 가능성을 촉진하며, 재생 에너지 및 전기차의 침투를 높이는 것을 목표로 한다. 어느 순간에든 전체 전력 배전망의 상태를 제어하고 관리할 수 있게 되어, 공급자와 에너지 서비스 회사들이 이 기술 플랫폼을 사용하여 소비자에게 정보 및 부가가치가 있는 에너지 제품과 서비스를 제공할 수 있게 될 것이다. 지능형 에너지 그리드를 설치하는 이 프로젝트는 포르투갈과 EDP를 유럽 기술 혁신 및 서비스 제공의 최첨단에 위치시킨다.

 E-Energy 
이른바 'E-Energy' 프로젝트 하에 여러 독일 유틸리티가 6개의 독립적인 모델 지역에서 첫 결합체를 만들고 있다. 기술 경쟁을 통해 선정된 이 모델 지역들은 '에너지의 인터넷' 구축을 주요 목표로 연구 및 개발 활동을 수행한다.

 매사추세츠주 
미국에서 "스마트 그리드" 기술의 첫 시도 중 하나는 2009년 매사추세츠주의 전력 규제 당국에 의해 거부되었다. 보스턴 글로브의 기사에 따르면 노스이스트 유틸리티(Northeast Utilities)의 웨스턴 매사추세츠 전력(WMECO) 자회사가 공공 보조금을 사용하여 저소득 고객들을 후불제에서 ("스마트카드"를 사용하는) 선불제 요금으로 전환하고, 예정된 사용량 이상으로 사용하는 전기에 대해 특별 인상된 "할증" 요금을 부과하는 "스마트 그리드" 프로그램을 만들려고 시도했다. 이 계획은 규제 당국에 의해 "단전에 대비한 저소득 고객의 중요한 보호 장치를 침해한다"는 이유로 거부되었다. 보스턴 글로브에 따르면 이 계획은 "저소득 고객을 불공정하게 타겟팅하고 어려운 소비자들이 불을 계속 켤 수 있도록 돕기 위해 만들어진 매사추세츠 법을 우회했다." 스마트 그리드 계획과 특히 앞서 언급한 WMECO의 계획을 지지하는 한 환경 운동 단체 대변인은 "제대로만 사용된다면 스마트 그리드 기술은 피크 수요를 줄여 우리가 가장 오래되고 더러운 발전소 중 일부를 폐쇄할 수 있게 해주는 많은 잠재력을 가지고 있다... 그것은 도구이다"라고 말했다.

 eEnergy 버몬트 컨소시엄 
eEnergy 버몬트(eEnergy Vermont) 컨소시엄은 2009년 미국 경기 회복 및 재투자법을 통해 일부 자금이 지원된 버몬트주 전역의 이니셔티브로, 주 내의 모든 전력 회사가 약 90%의 지능형 검침 인프라 배포를 포함한 다양한 스마트 그리드 기술을 신속하게 채택했으며 현재 다양한 동적 요금 구조를 평가하고 있다.

 네덜란드 
네덜란드에서는 통합 스마트 그리드 기술, 서비스 및 비즈니스 사례를 시연하기 위해 대규모 프로젝트(5,000개 이상의 연결, 20개 이상의 파트너)가 시작되었다.

 채터누가 (Chattanooga) 
테네시주 채터누가의 EPB는 시영 전력 회사로 2008년 스마트 그리드 건설을 시작했으며, 건설 및 구현 속도를 높이기 위해 2009년 미국 에너지부로부터 1억 1,156만 7,606달러의 보조금을 받았다(총 예산 2억 3,221만 9,350달러). 전력선 차단기(1,170개 유닛) 배포는 2012년 4월에 완료되었고, 스마트 미터(172,079개 유닛) 배포는 2013년에 완료되었다. 스마트 그리드의 중추인 광섬유 시스템은 가내 광가입자망(FTTH) 이니셔티브를 통해 미국 내 주거용 고객에게 최초의 기가비트 속도 인터넷 연결을 제공하는 데 사용되었으며, 현재 주민들은 최대 10Gbps의 속도를 이용할 수 있다. 스마트 그리드는 정전 시간을 평균 60% 단축하여 시에 연간 약 6,000만 달러를 절약해 주는 것으로 추정된다. 또한 고장을 정찰하고 해결하기 위한 "차량 출동"의 필요성을 줄여 차량 주행 거리를 약 63만 마일, 탄소 배출량을 470만 파운드 줄인 것으로 추정된다. 2016년 1월, EPB는 전력 갱신 성과 우수(PEER) 인증을 획득한 최초의 주요 배전 시스템이 되었다.

 OpenADR 구현 사례 

일부 구축 사례는 부하 차단 및 수요가 높은 기간의 수요 감소를 위해 OpenADR 표준을 활용한다.

 중국 
중국의 스마트 그리드 시장은 223억 달러 규모로 추정되며 2015년까지 614억 달러로 성장할 것으로 전망된다. 허니웰은 중국국가전력망공사와 함께 OpenADR 수요 반응 표준을 사용하여 중국을 위한 수요 반응 파일럿 및 타당성 조사를 개발하고 있다. 국가전력망공사, 중국과학원 및 제너럴 일렉트릭은 중국의 스마트 그리드 구축을 위한 표준 개발을 위해 협력할 의사를 밝혔다.

 미국 
2009년 미국 에너지부는 참여 산업 고객들을 위해 피크 시간대 동안 에너지 사용을 자동으로 낮추는 수요 반응 프로그램을 위해 서던 캘리포니아 에디슨 및 허니웰에 1,100만 달러의 보조금을 수여했다. 에너지부는 OpenADR 표준을 사용하여 프로그램을 구현하도록 허니웰에 1,140만 달러의 보조금을 수여했다.

하와이 일렉트릭(HECO)은 풍력 발전의 간헐성에 대응하는 ADR 프로그램의 능력을 테스트하기 위해 2년 파일럿 프로젝트를 시행하고 있다. 하와이주는 2030년까지 전력의 70%를 재생 가능 에너지원에서 얻는 목표를 가지고 있다. HECO는 통지 후 10분 이내에 전력 소비를 줄이는 고객에게 인센티브를 줄 것이다.

 가이드라인, 표준 및 사용자 그룹 
IEEE 스마트 그리드 이니셔티브의 일부로, IEEE 2030.2는 송배전 네트워크를 위한 유틸리티 저장 시스템을 목표로 한 작업의 확장을 나타낸다. IEEE P2030 그룹은 2011년 초에 스마트 그리드 인터페이스에 관한 포괄적인 가이드라인 세트를 전달할 것으로 예상한다. 새 가이드라인은 플라이휠뿐만 아니라 배터리 및 슈퍼커패시터 분야를 다룰 것이다. 또한 이 그룹은 전기차를 스마트 그리드에 통합하기 위한 가이드라인을 초안하는 2030.1 활동을 분리해냈다.

IEC TC 57은 스마트 그리드의 일부로 사용될 수 있는 국제 표준 제품군을 만들었다. 이러한 표준에는 변전소 자동화를 위한 아키텍처인 IEC 61850, 그리고 공통 정보 모델(CIM)인 IEC 61970/61968이 포함된다. CIM은 데이터를 정보로 바꾸기 위해 사용되는 공통 시맨틱을 제공한다.

OpenADR은 수요 반응 애플리케이션을 위해 사용되는 오픈 소스 스마트 그리드 통신 표준이다.
이는 일반적으로 수요가 높은 기간 동안 전력 사용 장치를 끄도록 하는 정보와 신호를 보내는 데 사용된다.

멀티스피크(MultiSpeak)는 스마트 그리드의 배전 기능을 지원하는 사양을 만들었다. 멀티스피크는 배전 유틸리티나 수직 통합 유틸리티의 배전 부분에 필요한 거의 모든 소프트웨어 인터페이스를 지원하는 강력한 통합 정의 세트를 가지고 있다. 멀티스피크 통합은 확장성 마크업 언어(XML) 및 웹 서비스를 사용하여 정의된다.

IEEE는 싱크로페이저를 지원하기 위한 표준인 C37.118을 만들었다.

UCA 국제 사용자 그룹은 스마트 그리드에 사용되는 표준의 실제 경험을 논의하고 지원한다.

론마크 인터내셔널(LonMark International) 내의 유틸리티 태스크 그룹은 스마트 그리드 관련 문제를 다룬다.

스마트 미터 애플리케이션을 위한 공통 통신 플랫폼으로서 TCP/IP 기술을 사용하는 경향이 커지고 있으며, 이에 따라 유틸리티는 IP 기술을 공통 관리 플랫폼으로 사용하면서 여러 통신 시스템을 배포할 수 있다.

IEEE P2030은 "에너지 기술 및 정보 기술 운영과 전력 시스템(EPS), 최종 사용 애플리케이션 및 부하의 스마트 그리드 상호 운용성을 위한 가이드 초안"을 개발하는 IEEE 프로젝트이다.

NIST는 ITU-T G.hn을 스마트 그리드 구현을 위해 "강력한 이해관계자 합의가 있다고 믿는" "구현을 위해 식별된 표준" 중 하나로 포함시켰다. G.hn은 전력선, 전화선 및 동축 케이블을 통한 고속 통신을 위한 표준이다.

OASIS EnergyInterop – 에너지 상호 운용을 위한 XML 표준을 개발하는 OASIS 기술 위원회이다. 시작점은 캘리포니아의 OpenADR 표준이다.

2007년 에너지 독립 및 안보법(EISA)에 따라 NIST는 미국에서 스마트 그리드를 구현하기 위해 필요할 수백 개의 표준을 식별하고 선택하는 것을 감독하는 업무를 맡고 있다. 이러한 표준은 NIST에 의해 연방 에너지 규제 위원회(FERC)에 회부될 것이다. 이 작업은 시작되었으며, 첫 번째 표준들은 이미 NIST의 스마트 그리드 카탈로그에 포함되도록 선택되었다. 그러나 일부 논평가들은 스마트 그리드 표준화에서 실현될 수 있는 이점이 스마트 그리드 아키텍처 및 기술을 다루는 늘어나는 특허 수에 의해 위협받을 수 있다고 시사했다. 표준화된 스마트 그리드 요소를 다루는 특허가 기술이 네트워크 전체에 광범위하게 배포("고착화")될 때까지 공개되지 않는다면, 특허권자들이 시장의 큰 부분으로부터 예상치 못한 로열티를 징수하려 할 때 심각한 혼란이 발생할 수 있다.

 그리드와이즈 얼라이언스 순위 
2017년 11월, 비영리 단체인 그리드와이즈 얼라이언스(GridWise Alliance)는 클린 에너지 그룹인 클린 에지(Clean Edge Inc.)와 함께 전력망 현대화 노력을 기준으로 미국 50개 주의 순위를 발표했다. 캘리포니아가 1위를 차지했다. 다른 상위권 주로는 일리노이, 텍사스, 메릴랜드, 오리건, 애리조나, 컬럼비아 특별구, 뉴욕, 네바다 및 델라웨어가 있었다. "스마트 그리드를 설계, 구축 및 운영하는 이해관계자들을 대변하는 그리드와이즈 얼라이언스의 30페이지 이상의 보고서는 전국의 그리드 현대화 노력을 심층적으로 조사하고 이를 주별로 순위를 매겼다."

 같이 보기 

 
 제로에너지 빌딩

 각주 

 
분류:신기술