“这么做可让智能电表更省电费” 学者提发挥智能电表效益的低成本方法
“这么做可让智能电表更省电费” 学者提发挥智能电表效益的低成本方法
智能电表在全球范围内的普及正在加速，但其实际效益却未达到预期。澳大利亚等国家正在竞相安装智能电表，但研究显示，这些电表并未充分发挥其潜力。丹麦Watts公司和阿德莱德大学的研究团队提出了一种低成本解决方案，通过优化数据采集和存储方式，有望释放智能电表的真正价值。
智能电表的现状与挑战
智能电表是一种用于收集用户的电力输入和输出的数字计量设备。与传统电表相比，智能电表具有高分辨率、远程读数、远程控制、双向通信等功能，并且可以提供实时信息。这些功能为智能电网中的数据分析提供了高质量数据，实现各种智能电网应用。在这些应用中，许多应用可以消费者提供非常直观的好处，比如响应动态电价从而减少电费。
然而，尽管大量的资源被投入到了智能电表的普及，但目前的智能电表却没能兑现期望的回报。澳大利亚能源委员会指出，目前智能电表的发展未能有效实现对消费者承诺的好处。这不仅仅是澳大利亚的问题，而是一个全球性的问题。在一些智能电表更普及的国家（如德国、美国和法国）进行的成本效益分析显示，大规模部署智能电表可能在生态和经济上都不具备益处。
究其原因，智能电表并没能为智能电网的各项应用提供应有的数据支持。具体来说，智能电表缺乏高分辨率和实时数据。目前的智能电表可以提供的数据分辨率是30分钟或一小时，这对于基本的计费目的来说没有必要且太高，但又无法满足现今智能电网应用的需求。因为现代的电力系统一方面要面临激增的需求。 另一方面我们有零排放的目标，要求减少化石燃料的使用。这就导致了大量新能源的涌入，但新能源同时都给电网带来了更多的波动和不确定性。这意味着需要更加精细的数据分析和控制技术来保持电网稳定，这需要高分辨率的数据和实时数据交换。
实质上，任何适用于电力服务的数据分析方法都可以被攻击者使用来分析居民生活习惯。例如，可以根据用户的车辆充电模式进行跟踪他的轨迹。甚至一些执法机构也会使用电力数据。美国一个案例是FBI通过分析用电数据检测室内种植大麻。对隐私的担心，就导致了我们看到很多智能电表被以普通电表的形式运行， 例如，在英国，7%的智能电表是像传统电表一样运行的，它们没有智能功能，如自动读表和双向通信。
除以上原因，还有很多智能电表收集的数据对第三方服务商， 甚至用户本身是不直接开放的。这些服务商为用户安装私表来采集自己需要的数据，这不仅是资源的浪费还更加剧了隐私，存储方面的担忧。
低成本解决方案：数据压缩与隐私保护
丹麦Watts公司数据科学研究人员、阿德莱德大学机电工程学院工业博士生Rui Yuan参与的研究团队提出了一种创新解决方案，旨在以最小的成本释放智能电表的承诺效益。该方案的核心是优化数据采集、存储和隐私保护。
研究团队发现，能源的使用具有规律性和周期性，因此可以将电力数据分解为“密码词”和“表征位置”两部分。这种数据压缩方法类似于将武术表演分解为“招式动作”和“招式顺序”。用户端存储各招式的固定动作，而数据中心只需存储招式的顺序。这种方法不仅大大减少了数据存储和传输的压力，还增强了数据的安全性。因为单独看固定动作或招式顺序都没有意义，只有结合起来才是一段完整的“武术表演”。
这种数据压缩方法具有以下优势：
- 减少数据传输和存储需求：通过压缩数据，可以显著降低网络传输压力和存储成本。
- 增强数据安全性：即使数据泄露，攻击者也无法获得完整的用电信息。
- 保护用户隐私：通过加密和分离数据，可以有效防止隐私泄露。
智能电表的未来展望
随着智能电表技术的不断进步，智能电网及其应用将为消费者带来更多便利。例如，智能电表可以帮助消费者检测故障设备，协调用电情况，降低电力消耗，减少用电成本。同时，智能电表还可以考虑电网状态、温度、电价等因素，以及用户的偏好。
对于电网来说，智能电表的普及意味着更稳定高效的实现清洁能源转型，以及更低的传输维护成本。对于消费者来说，智能电表将使他们能够以更低的电价享受可靠而清洁的能源。同时，智能电表还可以促进分布式能源的发展，如电动汽车、太阳能和储能系统。普通消费者不仅可以用电，还可以发电和储力，甚至可以互相提供服务。这意味着消费者将有更多智能电网服务可供选择，享受更多好处。
然而，随着智能电表功能的增强，如何向“对的服务商或对象”，“有针对性的”提供适量的数据，将是从业者和消费者都需要关注的重要问题。