從智慧能源走向卓越能源

燃燒高強度、低效率的照明和低效的電器和機器的浪費時代已經(jīng)讓位于新一代更智能、更節(jié)能的設(shè)備。但是要使它們更加節(jié)能還有很長的路要走。

我們用我們的手持設(shè)備在小范圍內(nèi)看到它。延長電池壽命一直是用戶的愿望，也是制造商和設(shè)計人員的目標(biāo)。但是，大型耐用品類型的電器會浪費更多的能源，并且更難以改變。

以加州對制冷行業(yè)實施的更高能效標(biāo)準(zhǔn)為例。他們支支吾吾地說，設(shè)計節(jié)能冰箱和冰柜會給產(chǎn)品和消費者帶來不可接受的成本。但是，他們并沒有失去像加利福尼亞這樣的大市場，而是削尖了鉛筆并進(jìn)行了改進(jìn)——以至于不需要建造數(shù)百個發(fā)電站，排放到空氣中的污染物更少，電費現(xiàn)在也很便宜。低于他們本來的水平。我們都受益。

但提高設(shè)備的能源使用效率是一回事。在基于分布式隨機需求的環(huán)境中做到這一點要困難得多。以典型的住宅或公寓為例。從能源供應(yīng)商的角度來看，電燈、娛樂系統(tǒng)、電腦、暖氣、空調(diào)、冰箱、除濕機、洗衣機、烘干機等的使用更加隨意。最壞的情況：這些公用事業(yè)必須產(chǎn)生足夠的備用能源來運行一切。

簡單、智能的技術(shù)正在慢慢侵入我們的生活空間。例如，智能 Nest 型恒溫器會嘗試學(xué)習(xí)用戶習(xí)慣和日常活動，以最大限度地降低供暖和制冷成本。但是，要將我們帶向下一代出色的設(shè)備和電器，我們需要三樣?xùn)|西：傳感器融合、人工智能 (AI) 和允許為我們的利益做出高級通信和決策的智能設(shè)備協(xié)議，以及，代表我們。以下是我們?nèi)绾巫屵@三件事為我們工作。

智能設(shè)備協(xié)議

傳感器融合允許一個思維過程訪問所有需要進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測或確定的真實世界和模擬傳感器。它的 AI 部分是通過識別模式和鏈接來學(xué)習(xí)，這些模式和鏈接可以做出真正的決定。例如，我知道會下雨，因為暴風(fēng)云正向我移動，氣壓正在下降。我不會打開灑水器，即使我現(xiàn)在應(yīng)該這樣做。

這種智能可以導(dǎo)致基于規(guī)則的處理，可以實時訪問準(zhǔn)確的傳感器信息，或者通過深度學(xué)習(xí)觀察模式并得出準(zhǔn)確的預(yù)測。

多年前，我設(shè)計并構(gòu)建了一個動態(tài)能量分配系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠接受來自各種來源（例如風(fēng)能和太陽能）的能量，并根據(jù)需要或本地處理器實時請求將其分配給遠(yuǎn)程負(fù)載（圖 1 ） ). 這種分布式處理環(huán)境使用本地能源為一個區(qū)域提供所需的所有電力，直到動態(tài)能量處理器可以將能量分配給該區(qū)域以滿足其需求并為其本地儲能裝置充電。傳感器測量電流和電壓降，處理器間通信允許精確控制。但要讓它發(fā)揮作用，需要一種智能設(shè)備協(xié)議，讓設(shè)備和電器在更高層次上進(jìn)行通信。這仍然不存在，并且有了我們可以使用的所有有線和無線通信協(xié)議，以及我們需要的所有處理器能力，現(xiàn)在是在整個行業(yè)范圍內(nèi)實施智能設(shè)備協(xié)議的時候了。保護(hù)環(huán)境的需要意味著，如果我們將來要擁有能源，就必須不僅僅是智能。它一定很棒。

圖 1：來自所有來源的能量都經(jīng)過調(diào)節(jié)并發(fā)送到能量池，在那里它被計量并發(fā)送到任何需要或請求能量的區(qū)域。每個區(qū)域都有自己的能量存儲器，允許它在短時間內(nèi)運行該區(qū)域，直到它測量到它需要的電流量并從能量池請求該電流量。當(dāng)?shù)氐哪茉瓷痰暌部梢猿潆?。不需要的多余能量可以為蓄電池充電，產(chǎn)生氫氣和氧氣，并使用標(biāo)準(zhǔn)并網(wǎng)逆變器為電網(wǎng)供電。（來源：作者）

事物的電網(wǎng)

連接到電源或監(jiān)視或控制某物的所有東西都需要有一個唯一標(biāo)識符來枚舉其操作模式和操作特征。例如，冰箱可以報告它可能處于的幾種狀態(tài)：空閑待機、開門燈亮、壓縮機運行、處于溫度以及這些狀態(tài)的任意組合。

如果冰箱處于或接近設(shè)定溫度，則可以中斷壓縮機。溫度仍處于食品安全范圍內(nèi)，因此，如果需要運行咖啡機等實時隨機人為負(fù)載，則可以提前關(guān)閉壓縮機，而不會造成明顯的服務(wù)中斷，因為冰箱會保持低溫咖啡機運行了幾分鐘?？Х葴?zhǔn)備好后，壓縮機可以重新啟動而不會出現(xiàn)明顯的服務(wù)中斷。

這給我們帶來了一個你可能已經(jīng)注意到的關(guān)鍵點。輝煌的電力網(wǎng)絡(luò)可以維持峰值需求負(fù)荷。工廠和電力的重度消費者已經(jīng)必須遵守峰值需求負(fù)載要求。如果他們消耗的電流不超過“X”，他們支付的電費就會保持在相對較低的水平。如果他們消耗更多的電流，他們就會支付更多的電費。這激勵他們有效地使用能源。

在某些時候，住宅也需要符合這種類型的限制。這樣，電力公司就可以以較低的容量運行，而不必產(chǎn)生過剩的容量。此外，可以協(xié)同工作以確保峰值需求負(fù)載一致性的設(shè)備將比那些不能協(xié)同工作的設(shè)備具有明顯的優(yōu)勢。還可以實施相位平衡和相位角控制以提高效率并減少無功功率的浪費。

結(jié)論

為達(dá)成智能家電協(xié)議的事實標(biāo)準(zhǔn)，領(lǐng)先的制造商需要與 IEEE、UL 和 FCC 等標(biāo)準(zhǔn)委員會一起確定通信模式（無線和有線）以及家電必須聲明的參數(shù)。例如，出于安全考慮，在斷電情況下，某些照明可被視為比冷凍機具有更高的優(yōu)先級。智能控制器可以設(shè)置步驟或推導(dǎo)原因：停電，天黑，人員需要退出，退出路徑需要照明，照明優(yōu)先，將能量輸送到照明，直到所有人都退出。智能設(shè)備協(xié)議是我們可以一起定義和創(chuàng)建的東西，同時提供使其工作的部件和專有技術(shù)。我們只需要投入一點精力。

審核編輯hhy