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产业观察 | 居民侧绿色电力消费的四个关键因素

2022年1月18日,国家发展改革委、工业和信息化部、住房和城乡建设部、商务部、市场监管总局、国管局、中直管理局等部门共同出台了《促进绿色消费实施方案》。绿色消费是各类消费主体在消费活动全过程贯彻绿色低碳理念的消费行为。实施方案给出居民侧绿色电力消费的若干举措:大力推广智能家电,通过优化开关时间、错峰启停,减少非必要耗能、参与电网调峰;组织电网企业定期梳理、公布本地绿色电力时段分布,有序引导用户更多消费绿色电力;完善分时电价政策,有效拉大峰谷价差和浮动幅度,引导用户错峰储能和用电。

推动居民侧绿色电力消费应充分利用互联网与人工智能等数字技术,其技术架构如图1所示,包括四个方面的关键技术:


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图1 居民侧绿色电力消费的技术架构


01

智能家电


         


人工智能、人机互动技术的发展推动了智能家电在居民家庭应用。例如国外苹果公司Siri、微软Cortana等个人智能化助理软件,它可以掌握用户的习惯和爱好等内容,并为用户提供日常帮助。国内海尔、格力、小米等企业推出的系列智能家电,打造了人机互动、远程操作、智能宜居的智能家居生态。其中,国内小米、公牛、涂鸦等智能插座不但具备远程操控功能,同时还含有较强的电量统计以及错峰节电功能,可以让用户随时随地进行用电情况的查询,实现用电情况的规划,减少对电源的消耗。

智能家居把住宅当作主体,涉及建筑设备、通信设备、信息设备以及自动化设备等诸多内容,是集管理、服务为一体的智能化平台,可以给人们提供舒适、安全的居住环境,已经成为家居未来的发展趋势。


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图2 本团队智能插座实际应用效果


02

用户APP


用户应用程序APP将起到远程操控、智能推送等重要作用。目前京东“小京鱼”、小米“米家”等APP是应用市场中下载使用率较高的应用程序。小京鱼APP具有自定义模式、定时设置、电价设置等智能功能,而米家APP具有更全系列的智能设备完整生态。现有APP基本都能够实现优化开关时间、远程启停的基本功能,但还都缺少用户互动、在线授权等功能。在合作厂家的平台基础上,能源互联网创新研究院也上线了清华用能实验APP。


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图3 清华用能实验APP


03

互联网用户平台


互联网用户平台将在居民侧绿色电力消费中起到十分重要的作用。互联网聚合不是简单的用户行为观测、信息堆积和数据展示,而更多是对海量信息进行深度挖掘分析之后的分类、挑选和推送,从而鼓励引导用户行为。目前,智能家电设备厂家都有各自的互联网用户平台,但并没有向社会开放或者开发引导用户绿色消费行为的推送功能。


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图4 清华大学用户平台


04

激励机制


居民用能行与能源系统间的交互影响是一个复杂的能源-社会科学问题。在时间分布上,人的群体行为对能源系统的影响可分为短期和长期。在短时间内,人的行为具有波动性。由于外部环境(如天气因素、价格波动)的变化直接刺激人体的感官引起心理和生理上发生响应, 人为了追求舒适度或者追求短期利益最大化, 社会网络中的群体行为在短时间内对系统造成巨大间歇性波动,容易导致网络中供需不平衡。在长时间内,人的行为具有静默性,一段时间内很难做出改变。因此,需要从社会学与行为学等角度分析居民用能行为,从而制定激励绿色消费的政策。当前,推动用户绿色电力消费需要清晰的分时电价、绿色消费积分、碳普惠积分、社区排名、虚拟电厂或需求响应等激励措施或政策,引导用户错峰储能和用电,鼓励绿色消费。

居民用能行为不仅对能源系统有重大影响,而也与社会治理有相关联。通过用能监测等手段,公共部门能够对群租、传销等违法行为进行监控,赋能城市治安管理;在社区层面,能源监测设置养老预警、帮扶功能,为创建宜老适老的和谐智慧社区提供助力;在宏观层面,智能技术能够通过优化能源结构与配置效率助力碳中和目标实现,比如广州已上线全国首个城市碳普惠平台,通过绿色出行、节水节电等低碳行为,就可获得碳币,兑换商品,部分碳减排量经过核证后还可以进入广州碳排放交易所交易变现。


总之,面向碳达峰、碳中和目标,大力发展绿色消费,增强全民节约意识,需要首先从根本上改变能源消费者的个人观念,倡导和培养绿色消费习惯;其次,需要在技术上大力推广智能家电以及互联网智能插座,从而实现设备远程控制,通过优化开关时间、错峰启停,减少非必要耗能、参与电网调峰;最后,还需要建立分时电价、绿色消费积分、碳普惠积分、居民侧虚拟电厂等激励措施或政策,完善市场制度及政策法规。


作者介绍

赵东元,博士,工程应用技术研究室主任。从事能源转型、能源互联网方案、能源技术装备研究。承担国家社科基金《面向国家能源安全的智慧能源创新模式与政策协同机制研究》、国家能源局《新能源电力系统发展及其技术装备创新支撑研究》、科技部《人工智能综合影响社会实验研究(智慧互动的新型居民用能模式实验研究)》以及电网企业数字化转型研究。

本团队前期开展了《智慧互动的新型居民用能模式实验研究》研究,通过智能电表、智能家电(互联网插座),延伸到居民用户家庭内部,持续收集观测对象的用电行为、用电习惯、生活舒服度、节能知识、参与意愿、智能电器使用等各类数据,总结社会群体行为规律,找出人工智能应用于社区管理甚至社会治理的突破口和方向。未来,将更加关注居民侧虚拟电厂的研究。

联系方式:18612978974,zhaodongyuan@tsinghua.edu.cn


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