从智慧能源走向卓越能源

燃烧高强度、低效率的照明和低效的电器和机器的浪费时代已经让位于新一代更智能、更节能的设备。但是要使它们更加节能还有很长的路要走。

我们用我们的手持设备在小范围内看到它。延长电池寿命一直是用户的愿望，也是制造商和设计人员的目标。但是，大型耐用品类型的电器会浪费更多的能源，并且更难以改变。

以加州对制冷行业实施的更高能效标准为例。他们支支吾吾地说，设计节能冰箱和冰柜会给产品和消费者带来不可接受的成本。但是，他们并没有失去像加利福尼亚这样的大市场，而是削尖了铅笔并进行了改进——以至于不需要建造数百个发电站，排放到空气中的污染物更少，电费现在也很便宜。低于他们本来的水平。我们都受益。

但提高设备的能源使用效率是一回事。在基于分布式随机需求的环境中做到这一点要困难得多。以典型的住宅或公寓为例。从能源供应商的角度来看，电灯、娱乐系统、电脑、暖气、空调、冰箱、除湿机、洗衣机、烘干机等的使用更加随意。最坏的情况：这些公用事业必须产生足够的备用能源来运行一切。

简单、智能的技术正在慢慢侵入我们的生活空间。例如，智能 Nest 型恒温器会尝试学习用户习惯和日常活动，以最大限度地降低供暖和制冷成本。但是，要将我们带向下一代出色的设备和电器，我们需要三样东西：传感器融合、人工智能 (AI) 和允许为我们的利益做出高级通信和决策的智能设备协议，以及，代表我们。以下是我们如何让这三件事为我们工作。

智能设备协议

传感器融合允许一个思维过程访问所有需要进行准确预测或确定的真实世界和模拟传感器。它的 AI 部分是通过识别模式和链接来学习，这些模式和链接可以做出真正的决定。例如，我知道会下雨，因为暴风云正向我移动，气压正在下降。我不会打开洒水器，即使我现在应该这样做。

这种智能可以导致基于规则的处理，可以实时访问准确的传感器信息，或者通过深度学习观察模式并得出准确的预测。

多年前，我设计并构建了一个动态能量分配系统，该系统能够接受来自各种来源（例如风能和太阳能）的能量，并根据需要或本地处理器实时请求将其分配给远程负载（图 1 ） ). 这种分布式处理环境使用本地能源为一个区域提供所需的所有电力，直到动态能量处理器可以将能量分配给该区域以满足其需求并为其本地储能装置充电。传感器测量电流和电压降，处理器间通信允许精确控制。但要让它发挥作用，需要一种智能设备协议，让设备和电器在更高层次上进行通信。这仍然不存在，并且有了我们可以使用的所有有线和无线通信协议，以及我们需要的所有处理器能力，现在是在整个行业范围内实施智能设备协议的时候了。保护环境的需要意味着，如果我们将来要拥有能源，就必须不仅仅是智能。它一定很棒。

图 1：来自所有来源的能量都经过调节并发送到能量池，在那里它被计量并发送到任何需要或请求能量的区域。每个区域都有自己的能量存储器，允许它在短时间内运行该区域，直到它测量到它需要的电流量并从能量池请求该电流量。当地的能源商店也可以充电。不需要的多余能量可以为蓄电池充电，产生氢气和氧气，并使用标准并网逆变器为电网供电。（来源：作者）

事物的电网

连接到电源或监视或控制某物的所有东西都需要有一个唯一标识符来枚举其操作模式和操作特征。例如，冰箱可以报告它可能处于的几种状态：空闲待机、开门灯亮、压缩机运行、处于温度以及这些状态的任意组合。

如果冰箱处于或接近设定温度，则可以中断压缩机。温度仍处于食品安全范围内，因此，如果需要运行咖啡机等实时随机人为负载，则可以提前关闭压缩机，而不会造成明显的服务中断，因为冰箱会保持低温咖啡机运行了几分钟。咖啡准备好后，压缩机可以重新启动而不会出现明显的服务中断。

这给我们带来了一个你可能已经注意到的关键点。辉煌的电力网络可以维持峰值需求负荷。工厂和电力的重度消费者已经必须遵守峰值需求负载要求。如果他们消耗的电流不超过“X”，他们支付的电费就会保持在相对较低的水平。如果他们消耗更多的电流，他们就会支付更多的电费。这激励他们有效地使用能源。

在某些时候，住宅也需要符合这种类型的限制。这样，电力公司就可以以较低的容量运行，而不必产生过剩的容量。此外，可以协同工作以确保峰值需求负载一致性的设备将比那些不能协同工作的设备具有明显的优势。还可以实施相位平衡和相位角控制以提高效率并减少无功功率的浪费。

结论

为达成智能家电协议的事实标准，领先的制造商需要与 IEEE、UL 和 FCC 等标准委员会一起确定通信模式（无线和有线）以及家电必须声明的参数。例如，出于安全考虑，在断电情况下，某些照明可被视为比冷冻机具有更高的优先级。智能控制器可以设置步骤或推导原因：停电，天黑，人员需要退出，退出路径需要照明，照明优先，将能量输送到照明，直到所有人都退出。智能设备协议是我们可以一起定义和创建的东西，同时提供使其工作的部件和专有技术。我们只需要投入一点精力。

审核编辑 hhy