在美國(guó)，將家庭電量消費(fèi)“可視化”的技術(shù)與產(chǎn)品漸漸成為一大熱點(diǎn)。以電力公司為主，面向家庭用戶的家庭能源管理系統(tǒng)(HEMS)，使住戶能夠隨時(shí)核對(duì)家庭用電情況、與所有家庭平均用電量的比較差值等。
2011年2月1日～3日在美國(guó)圣地亞哥市舉辦的水電燃?xì)獾阮I(lǐng)域的專業(yè)展會(huì)“DistribuTECH”上，也能看到許多類似的展示。顯示電量消費(fèi)信息的家用能源顯示設(shè)備(IHD)、管理家庭能源的家庭能源管理系統(tǒng)服務(wù)、電動(dòng)汽車的充電系統(tǒng)等展示匯聚一堂(圖1、圖2)。
圖1美國(guó)Tendril公司的電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)
通過(guò)將手機(jī)通信模塊安裝到電動(dòng)汽車中，使用手機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)，家中的電視畫面就可以一目了然地看到電動(dòng)汽車的充電情況。
圖2加拿大Energate公司的家庭用能源顯示設(shè)備
家庭用能源顯示設(shè)備的主要特征是既可以組合到智能電表或者聯(lián)結(jié)互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)上面，也可以取下來(lái)單獨(dú)放置。
■目的在于調(diào)整電力需求高峰
在美國(guó)，電力公司按照發(fā)電、輸電、配電等領(lǐng)域分別運(yùn)營(yíng)，共有3000多家。他們的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境嚴(yán)峻，設(shè)備投資也不到位。于是，對(duì)美國(guó)電網(wǎng)老化設(shè)備的更新迫在眉睫。
因此，大多電力公司希望靈活運(yùn)用IT技術(shù)控制電力需求高峰。一般而言，因?yàn)殡娏υO(shè)備留有富余空間，為了能夠承受需求高峰，設(shè)計(jì)規(guī)模與容量相對(duì)較大。但僅在用電高峰時(shí)擴(kuò)大發(fā)電能力，平時(shí)則降低發(fā)電量。這樣一來(lái)，除了高峰之外，其實(shí)平時(shí)長(zhǎng)期處于產(chǎn)能過(guò)剩狀態(tài)。如果能夠控制高峰，以平均水平消費(fèi)電力，就可以最大程度地提升設(shè)備利用效率。
控制電力需求高峰的手段之一是電量消費(fèi)的“可視化”?？梢砸?ldquo;日”、“周”、“月”為單位觀察電量消費(fèi)，方便地顯示與家庭平均耗電水平的比較、電費(fèi)等。由此，消費(fèi)者可能會(huì)感到“用電量過(guò)大，要控制一下了”，從而促使其采取節(jié)能行動(dòng)。有時(shí)，電力公司也會(huì)采取積極主動(dòng)的策略，例如發(fā)送寫有節(jié)能建議等信息的電子郵件，將其在家庭用能源顯示設(shè)備中顯示出來(lái)。與平均家庭耗電水平進(jìn)行比較、提出建議等服務(wù)將由電力公司委托的服務(wù)提供商來(lái)提供。
這一“可視化”也將有助于電動(dòng)汽車、插電式混合動(dòng)力車的普及。目前，美國(guó)出臺(tái)了許多政策，例如對(duì)電動(dòng)汽車或插電式混合動(dòng)力車購(gòu)買的補(bǔ)貼、對(duì)充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的財(cái)政支持等，主要是為了大力促進(jìn)汽油汽車的更新?lián)Q代。但是，使用商用電力進(jìn)行充電的這些汽車在得到普及后，會(huì)產(chǎn)生其他問(wèn)題。即：用汽車上下班的人很多，有可能在下班時(shí)段的充電需求會(huì)呈現(xiàn)膨脹式增加。為了不造成一個(gè)新的電力需求高峰，需要將電動(dòng)汽車接入家庭能源管理系統(tǒng)，核對(duì)電池剩余電量等信息，讓用戶靈活地調(diào)整充電時(shí)間。
在這方面，“可視化”也是有效手段之一。如果用戶通過(guò)家庭用能源顯示設(shè)備可以清楚的了解到“相對(duì)于回家后立即充電，夜間電費(fèi)較為便宜”，那么將會(huì)有很多人將電動(dòng)汽車放在夜間充電?；蛘?，如果消費(fèi)者能夠簡(jiǎn)單設(shè)定使用電動(dòng)汽車的充電時(shí)間，就可以在有空閑的時(shí)候，讓它少量地、慢速地充電。
■消費(fèi)者的益處體現(xiàn)在哪里？
電力“可視化”很是誘人，但是實(shí)際普及還需要跨越兩道屏障。第一道屏障便是需要得到消費(fèi)者的理解與支持。
如上所述，電力公司想使電力需求高峰下降。而這一點(diǎn)與消費(fèi)者沒(méi)有直接關(guān)系。如果通過(guò)控制高峰而下調(diào)電費(fèi)，使消費(fèi)者獲益，將會(huì)得到消費(fèi)者的支持與擁護(hù)。但是，實(shí)際上，對(duì)于消費(fèi)者而言，將會(huì)產(chǎn)生智能電表、家庭用能源顯示設(shè)備等新設(shè)備的安裝費(fèi)用及家庭能源管理系統(tǒng)的服務(wù)費(fèi)用。這些費(fèi)用盡管目前看來(lái)可以由電力公司承擔(dān)，但是最終羊毛出在羊身上，會(huì)計(jì)算到電費(fèi)中，由消費(fèi)者承擔(dān)。如果這些問(wèn)題得不到有效解決，消費(fèi)者因智能電網(wǎng)的獲益就會(huì)很少。
美國(guó)政府在《美國(guó)復(fù)蘇與再投資法案(ARRA)》中提出，要大力促進(jìn)智能電表的普及。得益于這一政策，智能電表的安裝得到了推進(jìn)，但是并沒(méi)有帶動(dòng)家庭用能源顯示設(shè)備等的普及。而許多消費(fèi)者表示，安裝了智能電表之后，電費(fèi)反而上漲了，對(duì)此并不滿意。
為了得到消費(fèi)者的支持，需要在安裝智能電表的同時(shí)安裝家庭用能源顯示設(shè)備。通過(guò)家庭用能源顯示設(shè)備，讓消費(fèi)者清楚智能電網(wǎng)所能夠帶來(lái)的具體的電費(fèi)下降金額等好處，從而得到消費(fèi)者的充分理解與支持。為此，2010年在美國(guó)多個(gè)地方都進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。2011年從實(shí)驗(yàn)更往前邁了一步，以普通家庭為對(duì)象擴(kuò)大了普及范圍。
在美國(guó)最先開(kāi)展這一行動(dòng)的是德克薩斯州。該州已經(jīng)在電力公司員工住宅等幾十戶家庭中安裝了家庭用能源顯示設(shè)備，用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)家庭用能源顯示設(shè)備與智能電表，實(shí)現(xiàn)了電量消費(fèi)的“可視化”。并計(jì)劃在2011年征集支持消費(fèi)者，將入戶規(guī)模達(dá)到幾萬(wàn)戶，進(jìn)而到2012年達(dá)到幾十萬(wàn)～幾百萬(wàn)戶的規(guī)模。
其他州也在關(guān)注這一實(shí)驗(yàn)效果。如果德克薩斯州能夠取得較好效果，加利福尼亞州和佛羅里達(dá)州也將快速普及?？梢哉f(shuō)，美國(guó)家庭能源管理系統(tǒng)普及的關(guān)鍵在于德克薩斯州2011年的動(dòng)向。
■扎實(shí)推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化與互聯(lián)實(shí)驗(yàn)
第二道屏障是互聯(lián)性。因?yàn)閰⑷肫髽I(yè)較多，有可能造成智能電表、家庭內(nèi)設(shè)備、智能家電等不能良好地聯(lián)結(jié)。
智能電表與家庭內(nèi)設(shè)備之間的通信方式涉及藍(lán)牙無(wú)線、電力線通信(PLC)有線等設(shè)備。尤其在設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層協(xié)議上，如果每個(gè)企業(yè)各自制定規(guī)格的話，互聯(lián)將難以實(shí)現(xiàn)。
在美國(guó)智能電網(wǎng)中，電力公司3000多家與提供智能電表的廠商、新參與家庭能源管理系統(tǒng)市場(chǎng)的家用能源顯示設(shè)備廠商、家電廠商等相關(guān)企業(yè)云集一堂。為了實(shí)現(xiàn)各個(gè)產(chǎn)品的正確聯(lián)動(dòng)，在計(jì)算機(jī)與智能手機(jī)上察看電費(fèi)，實(shí)現(xiàn)空調(diào)與照明的遙控等目標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)化是不可或缺的。在美國(guó)，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院(NIST)主導(dǎo)推進(jìn)著智能電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作，目前正處于互聯(lián)規(guī)格“Smart Energy Profile 2.0”的最終調(diào)整階段。有望在2011年5月確定標(biāo)準(zhǔn)。
但是，僅通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化并不能實(shí)現(xiàn)完全聯(lián)結(jié)。實(shí)際上，由于各公司希望按照自己的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)生產(chǎn)，導(dǎo)致了許多設(shè)備無(wú)法互聯(lián)。因此，要設(shè)立一個(gè)場(chǎng)所，讓各公司帶來(lái)實(shí)際設(shè)備，以供互聯(lián)所需的測(cè)試與調(diào)整。如果有這樣一個(gè)可供相關(guān)設(shè)備廠商參與的、總的測(cè)試場(chǎng)所，各公司就無(wú)需分別與幾十個(gè)相關(guān)公司進(jìn)行交涉，采購(gòu)對(duì)方的設(shè)備進(jìn)行測(cè)試，從而可以節(jié)約巨額成本。
通過(guò)持續(xù)有效推進(jìn)這一活動(dòng)，可以產(chǎn)生與許多設(shè)備相連的產(chǎn)品。這些也將構(gòu)成競(jìng)爭(zhēng)力。在DistribuTECH展會(huì)上，可以看到很多展位內(nèi)標(biāo)示著合作企業(yè)名稱。家庭用能源顯示設(shè)備廠商列出了許多合作的電表廠商，用以宣傳其設(shè)備可以與任何智能電表相聯(lián)。
