從智慧能源走向卓越能源

燃燒高強(qiáng)度、低效率的照明和低效的電器和機(jī)器的浪費(fèi)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(fèi)更多的能源，并且更難以改變。

以加州對制冷行業(yè)實(shí)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(fèi)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(fèi)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(jī)需求的環(huán)境中做到這一點(diǎn)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(jī)、洗衣機(jī)、烘干機(jī)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(yùn)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(shí)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?yàn)楸╋L(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(shí)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(shí)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(shí)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(yùn)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(jī)、開門燈亮、壓縮機(jī)運(yùn)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(jī)。溫度仍處于食品安全范圍內(nèi)，因此，如果需要運(yùn)行咖啡機(jī)等實(shí)時隨機(jī)人為負(fù)載，則可以提前關(guān)閉壓縮機(jī)，而不會造成明顯的服務(wù)中斷，因?yàn)楸鋾３值蜏乜Х葯C(jī)運(yùn)行了幾分鐘?？Х葴?zhǔn)備好后，壓縮機(jī)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(diǎn)。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(fèi)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(fèi)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(fèi)。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(yùn)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(shí)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(fèi)。

結(jié)論

為達(dá)成智能家電協(xié)議的事實(shí)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(jī)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(diǎn)精力。

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