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功率技術/新能源  

智慧電網融合物聯網 簡化用戶能源管理

上網時間: 2013年10月07日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:智慧電網  物聯網  M2M  IoT  Grid4EU 

根據IMS Research公司預測,雖然智慧電網感測器市場規模在2014年時可望倍增,到2018年時的營收將輕鬆超過2億美元,但這一市場僅是全球機器到機器(M2M)數據收集、匯聚與啟動裝置市場的一小部份。另外,Machina Research公司最新發佈的一份分析報告顯示,當今的機器到機器通訊市場已經達到20億個M2M連接量,到2022年連接數將成長到180億,年複合成長率將達到驚人的22%。

在不久前舉辦的巴黎智慧電網大會(Smart Grid Congress)上,除了硬體抄錶解決方案外,參觀者很快就能注意到展會重點已經放在資料管理、分析和數據貨幣化機會等方面。雖然公共設施供應商展示了一些抄表解決方案,如來自ERDF公司的Linky智慧電錶,以及各種智慧插座,透過這些插頭連接的任何電器的功耗數據都能被擷取,但大會的重要焦點其實在於如何透過簡單的用戶介面最佳化地利用這些資料。公共事業供應商需要所有的數據,但提供給終端用戶的最可能是測量數據的子集,並透過簡化的反應方案與經濟刺激措施,使用戶養成特定的能源消費習慣。

雖然在功率測量方面有許多硬體解決方案,但考慮到用戶要自行解釋與操作以降低能耗與費用,確定終端用戶顯示的數據就成為了一項十分艱巨的工作,歐洲因此推出了許多試驗計畫。

數據接取網際網路 簡化用戶能源管理

法國剛剛成立了由EcoCO2=主導的TBH聯盟,旨在評估終端用戶如何理解其能耗方式,並根據提供的資訊類型和交互平台做出反應。

這個試驗計畫涉及涵蓋各種住宅環境的4,000位用戶,這些居民有機會與10種不同用戶介面中的一種進行互動。作為聯盟合作夥伴之一,Fludia公司負責提供最終使用所產生能耗的分析結果。針對傳統的測量裝置,該公司還開發出了一種可附加的光學閱讀器Fludiameter,這種儀器能以光學方式讀取標準的非智慧儀表(如帶警示燈的電錶,以及在磁碟上有黑色標誌的機電式儀表)。這種閱讀器可以發送一分鐘或一分鐘以內的短時間樣本。

脈衝輸出將結果送到任意一種遠端測量終端上。利用採集到的資訊,Fluvia的演算法可透過數據分析得到來自加熱器、熱水器、待機狀態的電器、冰箱、照明燈具等資訊。結果再透過網路服務或M2M解決方案提供給公共設施供應商,並透過住宅入口將其中一些資訊推送給終端用戶。

這正是網際網路供應商的切入點,因為能量測量數據和智慧家庭控制介面可輕鬆地與網際網路接取點搭配(而非為家中增加一個專用螢幕),並直接顯示在消費者自己的行動設備上。

雲端平台實現最佳化管理模式

在這場智慧電網大會上,Bouygues Telecom、Ijenko和IS2T展示其稱之為Fifth Play並嵌入於Bouygues Telecom公司Bbox Sensation網際網路網路閘道中的智慧電網服務。該服務基於雲端的Ijenko平台和IS2T MicroEJ java嵌入式平台,能透過Bbox網路閘道本地或遠端控制各種開放標準的感測器和驅動器。

這樣,路由器就變成了所有家用電器的中心,還能實現智慧電網與更大物聯網(IoT)世界之間的連接,而在物聯網世界中M2M通訊是個關鍵,一般透過雲端完成傳輸。

基於雲端的Ijenko能量管理解決方案允許第三方(公共設施、電信和服務整合商)部署軟體並向住宅用戶提供能效與需求反應服務。這有助於公共設施最佳化需求、微型發電和儲存(包括將智慧電網汽車作為後備能量儲存)之間的平衡。

Ijenko公司為公共設施供應商Direct Energie(原Groupe Poweo Direct Energie)打造的Modelec計畫發起了共同籌資活動,旨在為終端用戶定義最合適和最直觀的用戶介面,幫助他們使用與能量有關的數據。

這個計畫包括一個有2,000名用戶參與的試驗,一半用戶配備Linky智慧電錶,另一半用戶配備另外一種型號的智慧電錶。該試驗中還邀請了一些社會學家參與,他們將試圖解釋終端用戶對自行測量數據、能耗模式以及如何提升其能源意識的想法。

他們的想法是確定最好的(最令人信服的)策略,以鼓勵這些用戶在用電高峰時間採取合適的低能耗措施(以降低對電網的壓力),最可能的方法是透過減稅方案。

有些人建議,這些計畫可讓公共設施供應商在用電高峰時間遠端關閉清單上選取的部份電器,或者降低自動調溫器設置值。除了提供個性化的技巧以提高能效外,終端用戶介面還能鼓勵居民參與個人或集體的挑戰計劃,或在社交網路上與其社群分享經驗,了解最好的作業方法。

與終端用戶之間的這些指導性互動可望使公共設施供應商透過先進的分析和行為表述,來改善他們的預測和獲利。

雖然在新的Intel Puma 6多服務網路閘道(MSG)上展示Ijenko的家庭能源管理服務(HEMS),但Ijenko公司也自行製造能源網路閘道與智慧測量插頭,可用於監控電器能耗並進行遠端控制。其它與智慧電網有關的元件包括可遠端控制的自動調溫器、溫濕度感測器或斷開/導通開關檢測器等,它們可在懷疑有人入侵時發送簡訊警告。

最佳化能源解決方案

Home Technology公司展示了一款智慧家庭網路閘道設備以及各種感測器與驅動器,可協助住戶透過寬頻連接或GPRS網路在本地或遠端管理家用設備。

Home Technology公司的智慧家庭網路閘道可讓住戶遠端管理家庭設備。
Home Technology公司的智慧家庭網路閘道可讓住戶遠端管理家庭設備。

各種智慧電網計畫正以更大規模的生態區形式如火如荼地展開,特別是設計為試驗點來開發最佳化的能源管理解決方案。

由Alstom和Bouygues兩家公司持股各半成立的合資公司Embix則為此生態提供能源管理服務,該公司與地方當局以及建築物所有人、管理人員或房客直接聯絡,旨在於行政區等級上最佳化智慧電網資源。

Embix公司很早就涉足地區性開發計劃,並透過Urban Power平台展開能源最佳化試驗,該平台透過雲端並作為SaaS(軟體即服務)方式提供,將所有可存取的即時智慧抄錶數據與本地能源產生與儲存傳輸系統整合在一起。

在巴黎近郊Issy-les-Moulineaux中Seine Ouest商業區的IssyGrid就是這樣一個計畫。這個計畫得到了微軟(Microsoft)、Bouygues Immobilier、Bouygues Telecom、Schneider Electric、道達爾、Alstom、ERDF、ETDE和Steria公司的聯合贊助,它開始於2012年,如今支援16萬平方公尺區域中近1萬人的需求。2013年這個計畫可望包含進更多附近的居民樓。

歐洲Grid4EU大規模展示計畫聯合了6家歐洲能量經銷商(ERDF、Enel Distribuzione、Iberdrola、CEZ Distribuce、Vattenfall Eldistribution和RWE),準備在可再生能量整合、電動汽車開發、電網自動化、能源儲存、能效和負載減輕等領域測試智慧電網的潛能。

在今後4年時間(2016年以前)內,將有6個展示計畫在該聯盟的歐洲國家中進行測試。Nice Grid(法國南部的Carros市)就是目前正展開的展示計畫之一。該計畫重新組合了1,500位終端用戶,開發出200個太陽能屋頂的可再生能源,整合相當於2MWh儲存容量的100個電池,並用智慧家用設備降低負載。這種大規模計畫有助於公共設施供應商測試新的預測演算法,找到降低用電高峰時能耗水準的方法。

2011年成立的Vesta-System公司針對市場推出一種分析軟體解決方案VestaEnergy,它能幫助辦公室和用戶建築物發起可預測未來的能源管理需求。這種動態軟體解決方案不僅能夠滿足即時能源測量和智慧家庭聯網感測器的動態需求,還能預測天氣情況、能源價格波動以及可用性資源等,從而提供更精確和個性化的能量最佳化選擇(而不只是傳統的能量方案)。這種工具將成為擁有16,000平方公尺包括私人公寓和社區住宅在內的城市計畫Lyon Confluence 2的核心部份。所有新的居民都可以透過一款數位平板電腦存取其能耗數據,並根據最適宜的室溫以便更有效控制其能耗(藉由傳統節稅方案)。

Vesta System公司為互連的建築物開發動態軟體解決方案,以提供精確且個性化的最佳化能源選擇。
Vesta System公司為互連的建築物開發動態軟體解決方案,以提供精確且個性化的最佳化能源選擇。

IoT專用通訊網路

遍佈於這些建築物中的大多數智慧電錶與感測器可以利用ZigBee、到本地寬頻存取點(有時是電力線通訊鏈路)的乙太網路連接、GSM模組、現有WiFi熱點或其它專用射頻鏈路完成數據的傳送。

Sigfox公司執行長Ludovic Le Moan認為,這些技術對於感測器的訊息傳送以及遠端智慧電錶等低數據吞吐量應用來說有點大材小用了。Sigfox公司專用於物聯網(IoT)的低功率蜂巢式基礎設施採用超窄頻無線電,並且結合在基地台執行的軟體無線電技術,可達到非常高的靈敏度,適合長距離的通訊(城市內3至10公里,農村地區30至50公里,野外物體在視線內發送訊息時可達1000公里)。

Sigfox的低數據吞吐量IoT的基礎設施較傳統電信網路更加經濟實惠。
Sigfox的低數據吞吐量IoT的基礎設施較傳統電信網路更加經濟實惠。

該公司提供用於物聯網發射數據的收集(從安裝有Sigfox無線電的任何智慧載體處)、數據的處理以及透過雲端路由到任意第三方應用的網路服務,每年收費僅1美元。該公司與MAAF Assurances的合作夥伴關係就是一個很好的例子。法國保險公司MAAF藉由Sigfox網路公司可透過簡訊發送有關火災和/或入侵警示服務。

截至目前為止,Sigfox的網路已經覆蓋整個法國,但該公司計劃將其擴展到整個歐洲。透過獨立於傳統蜂巢式網路的作業,這種物聯網網路基礎設備能在擁有數10億個聯網目標的領域中節省每小時幾百mW的能量,Sigfox公司指出。

(參考原文:Smart grids and IoT convergence turns more data into cash,by Julien Happich)





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