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家庭能源管理系统助力智能用电技术发展2011-10-09 11:30家电科技有0人参与阅读：56298次于2010年5月成立的“北京智能用电研究中心”近日在北京发布了一系列研究成果，标志着智能用电从概念探讨阶段进入实质内容研究阶段。来自中国家用电器研究院、深圳市国电科技通信有限公司、瑞萨电子（中国）有限公司的相关领导和研究人员出席了9月21日在北京举办的“建设绿色低碳社会、实现人类智慧生活北京智能用电技术交流会”，就一年来智能用电中心研发出的诸多成果进行汇报和交流。近年来，世界各地能源问题日趋严重，全球各国都在积极努力平衡本国的能源需求，最重要的策略在于如何获取更充裕的能源、节约能源、提升能源使用效率等。因此，在金融危机和环境危机的双重压力下，能源管理技术的发展显得尤为重要。随着信息技术的进步和智能家居的发展，为了能够监测家庭用电设备的能源使用情况，优化家庭能源消耗结构，实现家庭节能，中国家用电器研究院专门就家庭能源管理系统进行了深入研究。据中国家用电器研究院智能家电研究室的赵鹏主任介绍，家庭能源管理系统是在上述背景下，在中国家用电器研究院智能家居研究成果的基础上，借助电力线通信（PLC）技术和电力量测技术设计开发的。该应用系统，既是智能电网技术在居民用户侧一个典型应用，也是智能家居应用的延伸和扩展，将大大推动智能电网与智能家居的融合。“我们开发的家庭能源智能管理系统是在保障使用的前提下，将家庭的绿色能源（包括太阳能、风能、生物质能等可再生能源）与电能的进行集中管理、合理使用，适时储存、适时补充，减少非绿色能源发电而来的电力的使用；通过时间和各种逻辑功能在合适的条件下控制耗电大的家电合理的开启和关闭以节约能源；让家庭用户了解其实际耗能之所在、所时及所资费用，并结合个人的喜好及行为模式作为家庭节约能源的行为节能手法。”赵鹏表示，家庭能源智能管理系统主要有4个主要功能：一是提供丰富的能源信息，包括家用电器消耗的电量信息、分布式发电装置产生的电能信息、蓄电池剩余的电量信息，以及系统智能分析结果等；二是具备强大的控制能力，通过统一的指令集，实现不同品牌、不同型号家电产品的互联、互通和互操作；三是实现分布式能源的家庭接入；四是，预留了多种软硬件接口，支持未来可扩展性的服务。当家庭能源智能管理系统投入使用，将有望改变我国现有家庭的能源结构，打造家庭绿色新生活，在减轻生活环境负担的同时，也可以充分提高家庭生活的舒适度。例如该系统会按照预先设置，结合用户的习惯和具体情况，自动优化匹配各类家电设备来实现节能；还可以通过家庭智能交互终端实现家庭分布式能源发电量、家电用电消耗量的可视化，从而提高人们的节能意识。在谈及具体的系统技术方案时，赵鹏表示，家庭能源智能管理系统的组成也包括软件和硬件。其中硬件部分主要是由与城市电网并网的分布式发电装置、家庭智能交互终端、物联网家电和PLC通信模块、电量采集模块这五部分组成。与城市电网并网的分布式发电装置由可再生能源发电装置、蓄电池、功率调节器组成。分布式发电装置一般为太阳能发电设备、风能发电设备等，其产生的电能首先向系统区域内的负荷供电，有剩余电能时向蓄电池充电，可以期待实现削减电力系统用电高峰、无停电电源系统以及灾害时的紧急用电源。若分布式发电装置产生的电能向蓄电池充电后仍有剩余，则通过并网保护装置送往电力系统(卖电)。智能交互终端是实现家庭智能用电服务的关键设备，是家庭能源管理系统软件运行的载体，实现人机交互功能。其通过利用先进的信息通信技术，对家庭用电设备进行统一监控与管理，对电能质量、家庭用电信息等数据进行采集和分析，指导用户进行合理用电，调节电网峰谷负荷，实现电网与用户之间智能交互。此外，以后通过智能交互终端，可为用户提供家庭安防、社区服务、Internet服务等增值服务。家庭能源智能管理系统软件运行在智能交互终端，应用软件利用家电内置的电量采集模块对家电的运行状况进行实时监控，采集有关电力消耗和各种设备情况准确及时的数据，并在终端机上显示出来，通过对数据的分析、挖掘，达到对整个智能家居系统运行的优化管理。用户可以利用互联网以远程的方式监视和控制各种智能设施，用户还可以根据预算调整使用。未来，智能交互终端与智能电表可以进行双向通信，电力企业可以精确地知道用户的用电规律，从而对需求和供应有一个更好的平衡。而在物联网家电运用领域，家电产品都内嵌电力线载波通信模块和电量采集模块，智能交互终端和各智能家电通过电力线载波模块，以家庭220V配电网络为载体进行通信。“为实现不同企业、不同品牌、不同类型的家电产品互通互联，中国家用电器研究院通过标准规范了家电控制命令和报警命令指令集，这部分内容已经写入家庭网络国标，即将颁布实施。”赵鹏强调道。一旦家电集成了通信模块，就可以实现远程监测与控制；此外，还可以实现其他物联网功能，如：家庭能源可视化管理；食谱管理、基于RFID的食品管理，这主要是针对电冰箱；基于RFID的衣物管理，这主要针对洗衣机，可以自动启动洗涤程序；其他还有网络管理功能、多媒体服务、资讯定制等。物联网服务不只是有益于用户，对于家电生产企业来讲，通过物联网服务还可以实现家电的远程诊断与维护、区域电器耗能分析、用户使用习惯分析等。尽管现在物联网家电在市场上的占有率极小，但国内的家电厂商确实是已经做出了物联网产品，如：海尔的卡萨帝冰箱、美的的智能洗衣机、格力的e炫空调。PLC模块则置于家用电器内部，与电器主控板相连，通过电力线实现与智能交互终端的双向通信。随着电力线通信技术的发展，将电力线通信技术引入智能家居领域将会对智能家居的发展和普及起到积极的推动作用。今后智能家居布线子系统可以直接利用已有的配电网络作为传输线路，不用进行额外布线，从而大大减少网络投资，降低成本。电量采集模块置于家用电器内部，能实时、准确、灵敏的采集用电负荷数据，并按照预设通信方式将数据上传到智能交互终端。赵鹏向记者表示，今年上半年，为节约成本、减小模块体积，特将PLC模块和电量采集模块这两个独立的模块整合在一起。由于整合了两个模块的稳压稳流零件,新的模块的价格比原来降低了1/3，也在无形之中降低了开发成本。除家庭能源管理系统外，作为战略合作伙伴的瑞萨电子和国网信息通信有限公司也分别在各自优势领域进行智能用电的研究和运用。以MCU、模拟&电源、SoC 3领域产品为支柱的瑞萨电子，一直在不断提供构建智慧社会各领域所需的最佳解决方案。据瑞萨电子全球执行副总裁矢野阳一介绍，家庭用电设备中，电机和变频器约占家庭用电总消耗的6成，而在降低功耗的工作中MCU起着决定性的作用，可以使电力损失达到最小化。目前瑞萨在智能家居领域的研发也主要围绕电机家电的节能化、变频控制方式等来进行，同时通过LED照明、太阳能发电、家庭网络、智能电表等提供多种智能化“微控制”解决方案。国网通信则主要在智能用电服务方面进行了多方探索，例如用