智能用电移动服务平台的方案研究

彭代文，张文斌

（南瑞集团公司，北京 102200）

智能用电与电力用户关系最为紧密，关系到电网的能源使用效率、经济运行和有序用电，对电网建设、节能环保、电能质量管理产生深远的影响［1］。建设智能用电主要是加强用电的互动性、友好性，在用电过程中使用户从被动参与逐步转向主动参与，这也符合电网发展的客观规律。随着阶梯电价和峰谷电价的政策推行，用户对用电成本将变得敏感，用户参与用电的主动性增强。同时，用户所要求的服务种类和用电需求也越来越多，用户希望获得更加准确的用电信息和更丰富的用电服务。因而，通过用户参与用电环节，可以促进能效的利用率提高，也逐渐成为需求侧用电行为的重要考虑因素。

随着移动通信技术和互联网技术的快速发展，两者逐步融合形成移动互联网，为经济发展、社会生活带来了巨大的活力，也影响了各行各业，包括金融行业、零售行业等。同时，云计算、大数据、物联网技术的发展，为各行业应用带来了积极影响，也提供了更加智能的解决方案。如何在智能用电领域加强与移动互联技术的融合，对提升用电服务水平、加强用电互动以及节能降耗具有重要意义。本文重点分析了智能用电领域的现状，提出了移动互联网技术在智能用电领域的应用解决方案。

1 智能用电的建设现状

由于电力体制的不同，各国对用电领域的开放程度不同。在美国，已出现电力公司与家庭能源数据分析公司开展合作，利用互联网技术为家庭提供用能服务，通过智能电表获取家庭消费者的能源使用数据，为电力公司提供面向消费群体的节能方案，包括通过移动端推送能源账单、群发节能贴士类邮件、提供管控家用恒温器的软件服务等。

随着智能电网建设的推进，国内的供电企业在智能用电领域做了许多技术探索。如投入大量资金更换传统电表为智能电表，以此为基础建设用电信息采集系统平台，建设统一的客户服务门户网站，推进95598客户服务呼叫中心的大集中，逐步实现用户用电的网上缴费，从而提高用电服务水平。目前已初步形成了智能用电双向互动的技术服务支撑体系。

此外，在智能用电领域的用电互动性方面也做了许多探索，华北电网有限公司开展的智能小区试点项目比较典型。该项目以国家电网公司智能电网试点建设为依托，基于面向智能电网的高级计量架构（AMI）的研究，设计并实现了面向电力用户的家庭综合能源管理系统。对以智能电表、智能交互终端、智能插座等智能设备构成的系统实现方案进行详细描述［2］。

2 智能用电建设的不足

（1）用电服务技术支撑还不够完善。电网公司正逐步完善营业厅，部署自助缴费终端设备，同时在互联网上建设客户服务网站，为用户提供基本的用电服务，比如提供用电咨询、电费缴纳、用电量查询等。然而，在技术手段上可提供的用电服务种类仍然有限，用户只能通过到营业厅办理相关业务，而且只能查询电费电量情况，也缺少对用户用电情况的深入分析。

（2）用户参与用电的技术手段比较欠缺。现在国内已全面推广阶梯电价的政策，目的是引导用户参与用电。然而，由于缺少参与用电的技术手段，用户对阶梯电价反应并不敏感。近年来，通过逐步更换智能电表，实现用户用电信息的自动采集，供电公司可及时掌握用户用电情况，但供电公司并未提供相应的技术手段将这些数据及时便捷地提供给用户。

（3）未形成完整的用电服务支撑体系。完整的用电服务支撑体系应允许供电企业灵活地制定相关用电政策，使用户可以方便地参与到用电过程中，充分体现用电的互动性和智能化。现阶段，供电企业提供的用电服务主要是局部性地加强智能用电的建设，比如用电信息采集平台主要用来提高抄表的工作效率和准确性，缺少完整的、成体系的用电服务支撑。

3 智能用电移动服务平台的解决方案

3.1 总体方案

智能用电是依托坚强电网和现代管理理念，利用高级量测、高效控制、高速通信、快速储能等技术，实现市场响应迅速、计量公正准确、数据实时采集、收费方式多样、服务高效便捷，构建智能电网与电力用户电力流、信息流、业务流实时互动的新型供用电关系［3］。

通过对智能用电现状分析，提出了智能用电移动服务平台的解决方案，如图1所示。该方案是以数字化和网络化技术为基础，借助物联网技术，将各种家用数字设备有机整合为一体化的智能化网络系统，通过多种有线、无线、红外等多种方式连接在一起；再利用智能电表计量终端，收集用户的用电数据，在此基础上，利用移动互联网为用户提供各种用电服务。方案总体设计包含三个层次：一是用电设备层，包括各种智能家电，如电视、冰箱、空调等；二是用电控制中心，包括智能电表、无线路由、智能用电终端或智能手机等；三是用电服务层，主要采集用电相关数据，通过移动互联网提供用电服务。

图1 智能用电移动服务平台总体方案

3.1.1 智能用电终端

智能用电终端是硬件与软件结合的智能化设备，是供电企业与用户之间的交互平台。智能用电终端可以作为供电企业发布信息的平台，实现对用户用电信息的收集，同时可在终端上定制开发应用功能，为用户提供丰富的用电互动服务。该终端应具备如下特点：

（1）实现对各类家用电器用电信息的采集和存储。智能用电终端可接入到家庭网络中，通过多种通信方式收集智能家用电器的用电信息，包括用电时长、用电频率、用电的时间段等等，并对数据进行处理并存储。

（2）提供智能家电的用电查询和用电控制。通过实时采集智能家电的用电信息，为用户提供查询和分析服务，使用户能及时了解用电情况。通过智能用电终端向家用电器发送指令，控制家用电器的开启或关闭，另外实现与智能家电互操作可提供更加智能化的定制服务，如定时控制等。

（3）具备用电互动功能。通过智能用电终端发布电价政策，提供用电的辅助决策引导用户消费，实现家庭用户节约用电。另外，也可提供增值服务，将娱乐节目、小区信息发布、水电气等服务集成到终端中，为用户提供更多的互动服务。

3.1.2 主站服务器

主站服务器用于部署用电服务平台，是对电力用户的用电信息进行采集、处理和实时监控的系统。可以实现用电信息的自动采集、计量异常监测、电能质量监测、用电分析和管理、信息发布等功能，为营销自动抄表、有序用电管理、用电监测、用电数据分析等提供技术保障和数据支持。同时，可与供电公司的售电系统联网，实现网上售电缴费，为实现双向互动提供技术手段。

同时，该平台以采集的用电数据为基础，通过互联网为用户提供丰富的用电服务。基于全部用户的信息和数据对用户进行分类，通过分析用户的用电特点、用电习惯，以及用户的交费特点等，更好地为用户提供服务，有利于电价政策的制定，引导用户的有序用电。

3.1.3 移动APP应用

移动APP应用是用户参与用电环节的入口，安装在用户的手机上，为用户提供用电服务，具有如下特点：

（1）可以提供丰富的用电查询服务。通过用电信息采集平台采集用电信息，对用户用电数据进行处理和统计，并发布到互联网，用户可方便地实时查询用电信息，以全面掌握家庭用电情况。同时，可与其他同类型的用户进行能耗的对比分析，促进用户主动参与用电环节。

（2）可以提供用电行为分析服务。通过收集用户家庭的用电信息，掌握不同区域、不同用户类型的用电情况，通过分析用户用电行为，从而为制定电价政策提供准确的数据支持，引导用户有序用电。

（3）支持可扩展性的金融服务。足不出户财务管理和消费方式已经被越来越多的人接受，在移动互联网的应用中，可足不出户实现用电预付费，通过智能电表和显示终端提供的可靠通信方式即可实现辅助性经济交易，享受电力公司提供的增值服务［4］。

3.2 用电服务设计

智能用电移动服务平台可提供多种用电服务，如图2所示。在数据层，集成用电相关基础数据，包括用户的档案、用电数据和负荷数据等，基于大数据［4］基础平台采用分布式存储和计算、数据挖掘、分析优化、商业智能等多种技术，为用户、电网公司和政府部门提供多种用电服务。对用户提供的服务有用电量查询服务、电费查询缴费服务、用电情况分析服务和用电节能建议服务等，对电网公司可提供用电趋势分析服务、有序用电管理服务、需求侧响应服务和负荷预测服务等，对政府部门可提供行业节能分析服务、能效对标与评估服务、节能激励政策辅助分析服务和能效分析决策等。

图2 智能用电移动服务平台

［1］ 杨永标，柏永宝，朱金大，等.智能用电新技术［J］.农村电气化，2009（11）：20-22.

［2］ 维克托·迈尔·舍恩伯格.大数据时代［M］.杭州：浙江人民出版社，2013.

［3］ 章鹿华，王思彤，易忠林，等.面向智能用电的家庭综合能源管理系统的设计与实现［J］.电测与仪表，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］ 陈宇勤.面向智能电网的智能用电［C］.战略性新兴产业的培育和发展学术年会论文集，2011.