在美國，將家庭電量消費“可視化”的技術(shù)與產(chǎn)品漸漸成為一大熱點。以電力公司為主，面向家庭用戶的家庭能源管理系統(tǒng)(HEMS)，使住戶能夠隨時核對家庭用電情況、與所有家庭平均用電量的比較差值等。
2011年2月1日～3日在美國圣地亞哥市舉辦的水電燃氣等領(lǐng)域的專業(yè)展會“DistribuTECH”上，也能看到許多類似的展示。顯示電量消費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)、電動汽車的充電系統(tǒng)等展示匯聚一堂(圖1、圖2)。
圖1美國Tendril公司的電動汽車充電系統(tǒng)
通過將手機通信模塊安裝到電動汽車中，使用手機通信網(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，也可以取下來單獨放置。
■目的在于調(diào)整電力需求高峰
在美國，電力公司按照發(fā)電、輸電、配電等領(lǐng)域分別運營，共有3000多家。他們的競爭環(huán)境嚴峻，設(shè)備投資也不到位。于是，對美國電網(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用IT技術(shù)控制電力需求高峰。一般而言，因為電力設(shè)備留有富余空間，為了能夠承受需求高峰，設(shè)計規(guī)模與容量相對較大。但僅在用電高峰時擴大發(fā)電能力，平時則降低發(fā)電量。這樣一來，除了高峰之外，其實平時長期處于產(chǎn)能過剩狀態(tài)。如果能夠控制高峰，以平均水平消費電力，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的“可視化”?？梢砸?ldquo;日”、“周”、“月”為單位觀察電量消費，方便地顯示與家庭平均耗電水平的比較、電費等。由此，消費者可能會感到“用電量過大，要控制一下了”，從而促使其采取節(jié)能行動。有時，電力公司也會采取積極主動的策略，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。與平均家庭耗電水平進行比較、提出建議等服務(wù)將由電力公司委托的服務(wù)提供商來提供。
這一“可視化”也將有助于電動汽車、插電式混合動力車的普及。目前，美國出臺了許多政策，例如對電動汽車或插電式混合動力車購買的補貼、對充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的財政支持等，主要是為了大力促進汽油汽車的更新?lián)Q代。但是，使用商用電力進行充電的這些汽車在得到普及后，會產(chǎn)生其他問題。即：用汽車上下班的人很多，有可能在下班時段的充電需求會呈現(xiàn)膨脹式增加。為了不造成一個新的電力需求高峰，需要將電動汽車接入家庭能源管理系統(tǒng)，核對電池剩余電量等信息，讓用戶靈活地調(diào)整充電時間。
在這方面，“可視化”也是有效手段之一。如果用戶通過家庭用能源顯示設(shè)備可以清楚的了解到“相對于回家后立即充電，夜間電費較為便宜”，那么將會有很多人將電動汽車放在夜間充電?；蛘撸绻M者能夠簡單設(shè)定使用電動汽車的充電時間，就可以在有空閑的時候，讓它少量地、慢速地充電。
■消費者的益處體現(xiàn)在哪里？
電力“可視化”很是誘人，但是實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。而這一點與消費者沒有直接關(guān)系。如果通過控制高峰而下調(diào)電費，使消費者獲益，將會得到消費者的支持與擁護。但是，實際上，對于消費者而言，將會產(chǎn)生智能電表、家庭用能源顯示設(shè)備等新設(shè)備的安裝費用及家庭能源管理系統(tǒng)的服務(wù)費用。這些費用盡管目前看來可以由電力公司承擔(dān)，但是最終羊毛出在羊身上，會計算到電費中，由消費者承擔(dān)。如果這些問題得不到有效解決，消費者因智能電網(wǎng)的獲益就會很少。
美國政府在《美國復(fù)蘇與再投資法案(ARRA)》中提出，要大力促進智能電表的普及。得益于這一政策，智能電表的安裝得到了推進，但是并沒有帶動家庭用能源顯示設(shè)備等的普及。而許多消費者表示，安裝了智能電表之后，電費反而上漲了，對此并不滿意。
為了得到消費者的支持，需要在安裝智能電表的同時安裝家庭用能源顯示設(shè)備。通過家庭用能源顯示設(shè)備，讓消費者清楚智能電網(wǎng)所能夠帶來的具體的電費下降金額等好處，從而得到消費者的充分理解與支持。為此，2010年在美國多個地方都進行了實驗。2011年從實驗更往前邁了一步，以普通家庭為對象擴大了普及范圍。
在美國最先開展這一行動的是德克薩斯州。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，實現(xiàn)了電量消費的“可視化”。并計劃在2011年征集支持消費者，將入戶規(guī)模達到幾萬戶，進而到2012年達到幾十萬～幾百萬戶的規(guī)模。
其他州也在關(guān)注這一實驗效果。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州也將快速普及?？梢哉f，美國家庭能源管理系統(tǒng)普及的關(guān)鍵在于德克薩斯州2011年的動向。
■扎實推進標準化與互聯(lián)實驗
第二道屏障是互聯(lián)性。因為參入企業(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牙無線、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，如果每個企業(yè)各自制定規(guī)格的話，互聯(lián)將難以實現(xiàn)。
在美國智能電網(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。為了實現(xiàn)各個產(chǎn)品的正確聯(lián)動，在計算機與智能手機上察看電費，實現(xiàn)空調(diào)與照明的遙控等目標，標準化是不可或缺的。在美國，國家標準技術(shù)研究院(NIST)主導(dǎo)推進著智能電網(wǎng)的標準化工作，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月確定標準。
但是，僅通過標準化并不能實現(xiàn)完全聯(lián)結(jié)。實際上，由于各公司希望按照自己的標準來生產(chǎn)，導(dǎo)致了許多設(shè)備無法互聯(lián)。因此，要設(shè)立一個場所，讓各公司帶來實際設(shè)備，以供互聯(lián)所需的測試與調(diào)整。如果有這樣一個可供相關(guān)設(shè)備廠商參與的、總的測試場所，各公司就無需分別與幾十個相關(guān)公司進行交涉，采購對方的設(shè)備進行測試，從而可以節(jié)約巨額成本。
通過持續(xù)有效推進這一活動，可以產(chǎn)生與許多設(shè)備相連的產(chǎn)品。這些也將構(gòu)成競爭力。在DistribuTECH展會上，可以看到很多展位內(nèi)標示著合作企業(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)。
