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美国智能家庭能源管理系统成热点
更新：2023-03-08 14:22:22　作者：zhezhe　来源：中国储能网
在美国，将家庭电量消费“可视化”的技术与产品渐渐成为一大热点。以电力公司为主，面向家庭用户的家庭能源管理系统(HEMS)，使住户可以随时核对家庭用电情况、与所有家庭平均用电量的比较差值等。

    2023年2月1日～3日在美国圣地亚哥市举办的水电燃气等领域的专业展会“DistribuTECH”上，也能看到许多类似的展示。显示电量消费信息的家用能源显示设备(IHD)、管理家庭能源的家庭能源管理系统服务、电动汽车的充电系统等展示汇聚一堂(图1、图2)。

    图1美国Tendril公司的电动汽车充电系统

    通过将手机通信模块安装到电动汽车中，使用手机通信网络，家中的电视画面就可以一目了然地看到电动汽车的充电情况。

    图2加拿大Energate公司的家庭用能源显示设备

    家庭用能源显示设备的重要特性是既可以组合到智能电表或者联结互联网的网关上面，也可以取下来单独放置。

    ■目的在于调整电力需求高峰

    在美国，电力公司按照发电、输电、配电等领域分别运营，共有3000多家。他们的竞争环境严峻，设备投资也不到位。于是，对美国电网老化设备的更新迫在眉睫。

    因此，大多电力公司希望灵活运用IT技术控制电力需求高峰。一般而言，由于电力设备留有富余空间，为了可以承受需求高峰，设计规模与容量相对较大。但仅在用电高峰时扩大发电能力，平时则减少发电量。这样一来，除了高峰之外，其实平时长期处在产能过剩状态。假如可以控制高峰，以平均水平消费电力，就可以最大限度地提高设备运用效率。

    控制电力需求高峰的手段之一是电量消费的“可视化”。可以以“日”、“周”、“月”为单位观测电量消费，方便地显示与家庭平均耗电水平的比较、电费等。由此，消费者也许会感到“用电量过大，要控制一下了”，从而促使其采用节能行动。有时，电力公司也会采用积极积极的策略，例如发送写有节能建议等信息的电子邮件，将其在家庭用能源显示设备中显示出来。与平均家庭耗电水平进行比较、提出建议等服务将由电力公司委托的服务提供商来提供。

    这一“可视化”也将有助于电动汽车、插电式混合动力车的普及。目前，美国出台了许多政策，例如对电动汽车或插电式混合动力车购买的补贴、对充电基础设施建设的财政支持等，重要是为了大力促进汽油汽车的更新换代。但是，使用商用电力进行充电的这些汽车在得到普及后，会产生其他问题。即：用汽车上下班的人很多，有也许在下班时段的充电需求会呈现膨胀式增长。为了不导致一个新的电力需求高峰，需要将电动汽车接入家庭能源管理系统，核对电池剩余电量等信息，让用户灵活地调整充电时间。

    在这方面，“可视化”也是有效手段之一。假如用户通过家庭用能源显示设备可以清楚的了解到“相对于回家后立即充电，夜间电费较为便宜”，那么将会有很多人将电动汽车放在夜间充电。或者，假如消费者可以简朴设定使用电动汽车的充电时间，就可以在有空闲的时候，让它少量地、慢速地充电。

    ■消费者的益处体现在哪里？

    电力“可视化”很是诱人，但是实际普及还需要跨越两道屏障。第一道屏障便是需要得到消费者的理解与支持。

    如上所述，电力公司想使电力需求高峰下降。而这一点与消费者没有直接关系。假如通过控制高峰而下调电费，使消费者获益，将会得到消费者的支持与拥护。但是，事实上对于消费者而言，将会产生智能电表、家庭用能源显示设备等新设备的安装费用及家庭能源管理系统的服务费用。这些费用尽管目前看来可以由电力公司承担，但是最终羊毛出在羊身上，会计算到电费中，由消费者承担。假如这些问题得不到有效解决，消费者因智能电网的获益就会很少。

    美国政府在《美国复苏与再投资法案(ARRA)》中提出，要大力促进智能电表的普及。得益于这一政策，智能电表的安装得到了推动，但是并没有带动家庭用能源显示设备等的普及。而许多消费者表达，安装了智能电表之后，电费反而上涨了，对此并不满意。

    为了得到消费者的支持，需要在安装智能电表的同时安装家庭用能源显示设备。通过家庭用能源显示设备，让消费者清楚智能电网所可以带来的具体的电费下降金额等好处，从而得到消费者的充足理解与支持。为此，2023年在美国多个地方都进行了实验。2023年从实验更往前迈了一步，以普通家庭为对象扩大了普及范围。

    在美国最先开展这一行动的是德克萨斯州。该州已经在电力公司员工住宅等几十户家庭中安装了家庭用能源显示设备，用无线网络联结家庭用能源显示设备与智能电表，实现了电量消费的“可视化”。并计划在2023年征集支持消费者，将入户规模达成几万户，进而到2023年达成几十万～几百万户的规模。

    其他州也在关注这一实验效果。假如德克萨斯州可以取得较好效果，加利福尼亚州和佛罗里达州也将快速普及。可以说，美国家庭能源管理系统普及的关键在于德克萨斯州2023年的动向。

    ■扎实推动标准化与互联实验

    第二道屏障是互联性。由于参入公司较多，有也许导致智能电表、家庭内设备、智能家电等不能良好地联结。

    智能电表与家庭内设备之间的通信方式涉及蓝牙无线、电力线通信(PLC)有线等设备。特别在设备的网络层、应用层协议上，假如每个公司各自制定规格的话，互联将难以实现。

    在美国智能电网中，电力公司3000多家与提供智能电表的厂商、新参与家庭能源管理系统市场的家用能源显示设备厂商、家电厂商等相关公司云集一堂。为了实现各个产品的对的联动，在计算机与智能手机上察看电费，实现空调与照明的遥控等目的，标准化是不可或缺的。在美国，国家标准技术研究院(NIST)主导推动着智能电网的标准化工作，目前正处在互联规格“Smart Energy Profile 2.0”的最终调整阶段。有望在2023年5月拟定标准。

    但是，仅通过标准化并不能实现完全联结。事实上，由于各公司希望按照自己的标准来生产，导致了许多设备无法互联。因此，要设立一个场合，让各公司带来实际设备，以供互联所需的测试与调整。假如有这样一个可供相关设备厂商参与的、总的测试场合，各公司就无需分别与几十个相关公司进行交涉，采购对方的设备进行测试，从而可以节约巨额成本。

    通过连续有效推动这一活动，可以产生与许多设备相连的产品。这些也将构成竞争力。在DistribuTECH展会上，可以看到很多展位内标示着合作公司名称。家庭用能源显示设备厂商列出了许多合作的电表厂商，用以宣传其设备可以与任何智能电表相联。