在2018年3月24日召开的中国发展高层论坛2018经济峰会上,国家电网公司董事长舒印彪表示,再电气化是破解能源发展难题的必然选择,是实现能源转型的根本途径。
电能占终端能源消费比重将不断提升。19世纪以来,电力的发明和广泛应用极大促进了人类社会发展进程;进入新世纪以来,为了应对资源紧张、环境污染、气候变化等挑战,新一轮能源革命蓬勃兴起,全球范围迎来新一轮电气化进程,即再电气化。
220V交流电插座,在办公室或家里随处可见,但在公共场所却很难见到。为什么?难道公共场所就不需要用电吗?显然不是。公共场所用电,急需变革,必须实现再电气化!
电是一种最方便的能源,消费者愿意付费购买,但是,在公共场所用电量不多,对零散的电能进行收费管理,传统的技术成本太高,无法盈利,大家都不愿意做。由于在公共场所的电能使用难以运维管理,老百姓外出用电就没有电源可用,造成他们的里程担忧,各种电动车出门后难以找到电源,容易着急上火。
在公共场所找不到电源插座的根本原因是无法解决收费的问题。解决再电气化的核心,是全自动收费无人值守。
清华大学能源互联网创新研究院经过近两年时间的开发,打造出一种公共场所用电管理云平台,有望进一步加速解决掉出门用电难的老大难问题。
图1:安装在北京海淀区双清路77号双清大厦地下车库的第一代插座
在已经过去的5年时间里面,老百姓发现家里的智能家电产品越来越多,丰富多彩,带有物联网和互联网色彩的智能插座,语音控制家电,早已经习以为常。这类用电产品,解决了垮时间和空间地域对家电管控的束缚,确实带给普通百姓更多的方便性。比如,小米的带计量功能ZigBee智能插座,带有远程控制,手机APP定时启动各种家电如空调电饭锅等,在手机上就掌握家电耗电功率和用电多少。由于这类家电产品主要面对室内使用场景,用电成本在家庭电表进行收支管理,不会再次参与用电成本结算事务。
而能源互联网共享插座(全自动扫码付费用电插座)在工作原理上与小米智能插座有许多相似之处,在应用场景方面却完全不同,主要用于解决公共场所用电难题,彻底解决了小额电力资源实现有偿使用,即付即用,无人值守,自助式服务,安全易用,消防协同监控,全自动管理等技术难题,有望成为未来20年各种公共场所用电管理的主流技术和工具。由于采用了末端wifi无线通信技术,在产品化实施过程中大幅度降低了安装难度和组网的复杂性,也降低了产品生产成本与通信运营成本,具有显著的市场竞争优势。
图2:由普天集团所属鸿雁插座生产厂家订制供货的第二代86插座产品
全自动扫码付费用电插座目前已经具备产业化推广能力,是一种全新的智能型用电插座,它是公共场所用电精细化管理云平台的执行终端产品,其内置有电能表功能,能够对使用该插座的负载进行计量,让云平台知道每个终端的电功率、用电量,测量出线路的电压、电流、温度;其最有用的功能还在于内置有云平台管控的继电器,借助智能手机里的微信或支付宝,无需下载安装APP,经扫码付费即可接通电源,做到了即付即用,享受用电服务。
全自动扫码付费用电插座,给用户用电带来极大便利的同时,还可实现电力运维成本下降,打破公共领域用电管理瓶颈;而且可以借助物联网和大数据技术手段管理到每个用电插座,打造一个新型的智慧用能的物理载体,为老百姓外出用电提供方便。用低成本实现全自动扫码付费用电插座的产品化,这一特点十分重要:只有价格低,才可能做到遍地安装,无处不在。
全自动扫码付费用电插座这项新技术,让公共场所用电管理实现再电气化,从梦想进入现实:
1 促进国产电动汽车充电设施安装数量
在投入资金总量与充电桩一样的情况下,能够促进国产电动汽车充电设施安装数量成数十倍的增长,让每个停车位都能实现自助式用电充电服务。为电动汽车使用者消除里程担忧,最经济的技术手段,就是让充电插座无处不在,使每个路灯下都能提供扫码充电用电。如果在任何公共场所都能够提供220V、16A的普通充电服务,用户利用电动汽车自带的16A充电器随处可以去充电,就可大幅度减少安装充电桩的投资。此外,针对电动(踏)自行车充电,如果直接在物业小区停车棚提供自助式全自动扫码付费用电插座,就能够同时实现充电安全、方便用户、降低运维管理成本、帮助物业增加服务收入。目前,全国只有20多万个电动汽车慢充桩,采用这个新技术,假如用投入20万个电动汽车慢充桩的资金,能够建设400万个充电插座,功能一样,投入却大幅度降低,新技术新方法有望彻底解决电动汽车充电难题。
2 打造全新再电气化云平台
全自动扫码付费用电插座能够打造一个全新的再电气化云平台,有机会为电力零售提供一个新的售电工具,还能够让街边的私人家庭和饭馆增加零售电服务业务,给每个饭桌边上安装一个全自动扫码付费用电插座,顾客吃饭过程中若手机没电了,就能够经简单的小额付费操作后马上为手机充电。饭馆门外的墙边都安装上全自动扫码付费用电插座,顾客吃饭前付费2元给自己的电动车充上电,吃完饭,充电也解决了。
3 智慧用电
智慧城市、智慧乡村,离不开智慧用电。采用传统供电技术,无法满足用电细分市场的多样化需求。采用新技术跨界整合后,利用云平台技术,就像电信运营商那样,可为用户制定各种各样的用电套餐供其选择。依靠大数据,可为每个人设立独立的用电套餐,即使是使用同一个全自动扫码付费用电插座,也可做到对不同用户执行各自对应的价格套餐。只有做到这样,才能开创无处不在的零售电的美好未来。
新技术带来新市场,在国家力推的雪亮工程中,每个摄像头的附近,已经有电源,也有通信网络,特别适合加装10个全自动扫码付费用电插座,就能够增加安全可靠的用电充电服务,而雪亮工程总费用增加不多,就增加了全新的用电功能,一个新的再电气化功能。
为预防锂电池充电起火带来生命财产损失,2017年底,公安部发布通知,不允许电动车的电池拿到室内充电。当各地政府在公共设施建设中推广了公共场所用电精细化管理云平台之后,利用先进的再电气化全自动扫码付费插座,老百姓出门在外到处看得见插座,充电用电比家里更便宜,更方便,自然而然会放弃拿电池回家充电的旧习惯,以后充电就在家门口的车棚里面,最方便。
智慧城市、智慧乡村,智慧用电。公共场所的智慧用电,完全可以通过公共场所用电精细化管理云平台来实现,很便宜,十分见效,物业小区、办公写字楼、电动汽车停车位、电动(踏)自行车停车棚、商场饭馆附近,都是实施再电气化的理想场所,交通工具电气化,让我们的生活更美好,雾霾越来越少。
让充电像睡觉一样方便,这就是我们的目标。
作者简介
张罗平,清华大学能源互联网创新研究院研究员,1978年考入清华大学电机系,1986年高电压专业毕业并获得硕士学位,后留校(物理系)任教10年,1993年获清华大学副教授职称。而后投身互联网企业,主要从事互联网新技术研发、企业级通讯产品开发等方面的工作,其研发的技术和产品获得实用新型专利2项、已申请国家发明专利8项。
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