智能用電移動服務平臺的方案研究

彭代文，張文斌

（南瑞集團公司，北京 102200）

智能用電與電力用戶關系最為緊密，關系到電網的能源使用效率、經濟運行和有序用電，對電網建設、節能環保、電能質量管理產生深遠的影響［1］。建設智能用電主要是加強用電的互動性、友好性，在用電過程中使用戶從被動參與逐步轉向主動參與，這也符合電網發展的客觀規律。隨著階梯電價和峰谷電價的政策推行，用戶對用電成本將變得敏感，用戶參與用電的主動性增強。同時，用戶所要求的服務種類和用電需求也越來越多，用戶希望獲得更加準確的用電信息和更豐富的用電服務。因而，通過用戶參與用電環節，可以促進能效的利用率提高，也逐漸成為需求側用電行為的重要考慮因素。

隨著移動通信技術和互聯網技術的快速發展，兩者逐步融合形成移動互聯網，為經濟發展、社會生活帶來了巨大的活力，也影響了各行各業，包括金融行業、零售行業等。同時，云計算、大數據、物聯網技術的發展，為各行業應用帶來了積極影響，也提供了更加智能的解決方案。如何在智能用電領域加強與移動互聯技術的融合，對提升用電服務水平、加強用電互動以及節能降耗具有重要意義。本文重點分析了智能用電領域的現狀，提出了移動互聯網技術在智能用電領域的應用解決方案。

1 智能用電的建設現狀

由于電力體制的不同，各國對用電領域的開放程度不同。在美國，已出現電力公司與家庭能源數據分析公司開展合作，利用互聯網技術為家庭提供用能服務，通過智能電表獲取家庭消費者的能源使用數據，為電力公司提供面向消費群體的節能方案，包括通過移動端推送能源賬單、群發節能貼士類郵件、提供管控家用恒溫器的軟件服務等。

隨著智能電網建設的推進，國內的供電企業在智能用電領域做了許多技術探索。如投入大量資金更換傳統電表為智能電表，以此為基礎建設用電信息采集系統平臺，建設統一的客戶服務門戶網站，推進95598客戶服務呼叫中心的大集中，逐步實現用戶用電的網上繳費，從而提高用電服務水平。目前已初步形成了智能用電雙向互動的技術服務支撐體系。

此外，在智能用電領域的用電互動性方面也做了許多探索，華北電網有限公司開展的智能小區試點項目比較典型。該項目以國家電網公司智能電網試點建設為依托，基于面向智能電網的高級計量架構（AMI）的研究，設計并實現了面向電力用戶的家庭綜合能源管理系統。對以智能電表、智能交互終端、智能插座等智能設備構成的系統實現方案進行詳細描述［2］。

2 智能用電建設的不足

（1）用電服務技術支撐還不夠完善。電網公司正逐步完善營業廳，部署自助繳費終端設備，同時在互聯網上建設客戶服務網站，為用戶提供基本的用電服務，比如提供用電咨詢、電費繳納、用電量查詢等。然而，在技術手段上可提供的用電服務種類仍然有限，用戶只能通過到營業廳辦理相關業務，而且只能查詢電費電量情況，也缺少對用戶用電情況的深入分析。

（2）用戶參與用電的技術手段比較欠缺。現在國內已全面推廣階梯電價的政策，目的是引導用戶參與用電。然而，由于缺少參與用電的技術手段，用戶對階梯電價反應并不敏感。近年來，通過逐步更換智能電表，實現用戶用電信息的自動采集，供電公司可及時掌握用戶用電情況，但供電公司并未提供相應的技術手段將這些數據及時便捷地提供給用戶。

（3）未形成完整的用電服務支撐體系。完整的用電服務支撐體系應允許供電企業靈活地制定相關用電政策，使用戶可以方便地參與到用電過程中，充分體現用電的互動性和智能化。現階段，供電企業提供的用電服務主要是局部性地加強智能用電的建設，比如用電信息采集平臺主要用來提高抄表的工作效率和準確性，缺少完整的、成體系的用電服務支撐。

3 智能用電移動服務平臺的解決方案

3.1 總體方案

智能用電是依托堅強電網和現代管理理念，利用高級量測、高效控制、高速通信、快速儲能等技術，實現市場響應迅速、計量公正準確、數據實時采集、收費方式多樣、服務高效便捷，構建智能電網與電力用戶電力流、信息流、業務流實時互動的新型供用電關系［3］。

通過對智能用電現狀分析，提出了智能用電移動服務平臺的解決方案，如圖1所示。該方案是以數字化和網絡化技術為基礎，借助物聯網技術，將各種家用數字設備有機整合為一體化的智能化網絡系統，通過多種有線、無線、紅外等多種方式連接在一起；再利用智能電表計量終端，收集用戶的用電數據，在此基礎上，利用移動互聯網為用戶提供各種用電服務。方案總體設計包含三個層次：一是用電設備層，包括各種智能家電，如電視、冰箱、空調等；二是用電控制中心，包括智能電表、無線路由、智能用電終端或智能手機等；三是用電服務層，主要采集用電相關數據，通過移動互聯網提供用電服務。

圖1 智能用電移動服務平臺總體方案

3.1.1 智能用電終端

智能用電終端是硬件與軟件結合的智能化設備，是供電企業與用戶之間的交互平臺。智能用電終端可以作為供電企業發布信息的平臺，實現對用戶用電信息的收集，同時可在終端上定制開發應用功能，為用戶提供豐富的用電互動服務。該終端應具備如下特點：

（1）實現對各類家用電器用電信息的采集和存儲。智能用電終端可接入到家庭網絡中，通過多種通信方式收集智能家用電器的用電信息，包括用電時長、用電頻率、用電的時間段等等，并對數據進行處理并存儲。

（2）提供智能家電的用電查詢和用電控制。通過實時采集智能家電的用電信息，為用戶提供查詢和分析服務，使用戶能及時了解用電情況。通過智能用電終端向家用電器發送指令，控制家用電器的開啟或關閉，另外實現與智能家電互操作可提供更加智能化的定制服務，如定時控制等。

（3）具備用電互動功能。通過智能用電終端發布電價政策，提供用電的輔助決策引導用戶消費，實現家庭用戶節約用電。另外，也可提供增值服務，將娛樂節目、小區信息發布、水電氣等服務集成到終端中，為用戶提供更多的互動服務。

3.1.2 主站服務器

主站服務器用于部署用電服務平臺，是對電力用戶的用電信息進行采集、處理和實時監控的系統。可以實現用電信息的自動采集、計量異常監測、電能質量監測、用電分析和管理、信息發布等功能，為營銷自動抄表、有序用電管理、用電監測、用電數據分析等提供技術保障和數據支持。同時，可與供電公司的售電系統聯網，實現網上售電繳費，為實現雙向互動提供技術手段。

同時，該平臺以采集的用電數據為基礎，通過互聯網為用戶提供豐富的用電服務。基于全部用戶的信息和數據對用戶進行分類，通過分析用戶的用電特點、用電習慣，以及用戶的交費特點等，更好地為用戶提供服務，有利于電價政策的制定，引導用戶的有序用電。

3.1.3 移動APP應用

移動APP應用是用戶參與用電環節的入口，安裝在用戶的手機上，為用戶提供用電服務，具有如下特點：

（1）可以提供豐富的用電查詢服務。通過用電信息采集平臺采集用電信息，對用戶用電數據進行處理和統計，并發布到互聯網，用戶可方便地實時查詢用電信息，以全面掌握家庭用電情況。同時，可與其他同類型的用戶進行能耗的對比分析，促進用戶主動參與用電環節。

（2）可以提供用電行為分析服務。通過收集用戶家庭的用電信息，掌握不同區域、不同用戶類型的用電情況，通過分析用戶用電行為，從而為制定電價政策提供準確的數據支持，引導用戶有序用電。

（3）支持可擴展性的金融服務。足不出戶財務管理和消費方式已經被越來越多的人接受，在移動互聯網的應用中，可足不出戶實現用電預付費，通過智能電表和顯示終端提供的可靠通信方式即可實現輔助性經濟交易，享受電力公司提供的增值服務［4］。

3.2 用電服務設計

智能用電移動服務平臺可提供多種用電服務，如圖2所示。在數據層，集成用電相關基礎數據，包括用戶的檔案、用電數據和負荷數據等，基于大數據［4］基礎平臺采用分布式存儲和計算、數據挖掘、分析優化、商業智能等多種技術，為用戶、電網公司和政府部門提供多種用電服務。對用戶提供的服務有用電量查詢服務、電費查詢繳費服務、用電情況分析服務和用電節能建議服務等，對電網公司可提供用電趨勢分析服務、有序用電管理服務、需求側響應服務和負荷預測服務等，對政府部門可提供行業節能分析服務、能效對標與評估服務、節能激勵政策輔助分析服務和能效分析決策等。

圖2 智能用電移動服務平臺

［1］ 楊永標，柏永寶，朱金大，等.智能用電新技術［J］.農村電氣化，2009（11）：20-22.

［2］ 維克托·邁爾·舍恩伯格.大數據時代［M］.杭州：浙江人民出版社，2013.

［3］ 章鹿華，王思彤，易忠林，等.面向智能用電的家庭綜合能源管理系統的設計與實現［J］.電測與儀表，2010（9）：36.ZHANG Lu-hua，WANG Si-tong，YI Zhong-lin，et al.The design and implementation of family comprehensive energy management system facing the smart power［J］.Electrical Measurement ＆Instrumentation，2010，47（9）.

［4］ 陳宇勤.面向智能電網的智能用電［C］.戰略性新興產業的培育和發展學術年會論文集，2011.