[論文レビュー] A Step towards Advanced Metering for the Smart Grid: A Survey of Energy Monitors

Anwar Ul Haq, Hans‐Arno Jacobsen|arXiv (Cornell University)|Jul 26, 2016

Smart Grid Energy Management参考文献 34被引用数 14

ひとこと要約

この論文は、スマートグリッドの導入を促進するために、消費者レベルのエネルギーインサイトを可能にするという観点から、市販のエネルギーモニタの性能を調査している。負荷分解を用いた家電単位のモニタリング、マルチセンサ対応、プライバシー保護型のデータ所有権といった能力について既存のモニタを評価し、消費者の関与を促進し、スマートグリッド統合を支援する先進的機能への傾向が高まっていることが明らかになった。

ABSTRACT

The smart grid initiative has encouraged utility companies worldwide to rollout new and smarter versions of energy meters. Before an extensive rollout, which is both labor-intensive and incurs high capital costs, consumers need to be incentivized to reap the long-term benefits of smart grid. Off-the-shelf energy monitors can provide consumers with an insight of such potential benefits. Since energy monitors are owned by the consumer, the consumer has greater control over data which significantly reduces privacy and data confidentiality concerns. We evaluate several existing energy monitors using an online technical survey and online product literature. For consumers, the use of different off-the-shelf energy monitors can help demonstrate the potential gains of smart grid. Our survey indicates a trend towards incorporation of state-of-the-art capabilities, like appliance level monitoring through load disaggregation in energy monitors, which can encourage effective consumer participation. Multiple sensor types and ratings allow some monitors to operate in various configurations and environments.

研究の動機と目的

• スマートグリッドにおける高度メーターインスツルメンテーションへの道筋として、消費者所有のエネルギーモニタの最新技術状況を評価すること。
• エネルギー意識向上と効率化を支援する、既存のエネルギーモニタに求められる主要な技術的機能を同定すること。
• 負荷分解やマルチセンサ対応といった機能が、スマートグリッド施策への消費者参加をいかに促進できるかを評価すること。
• 電力会社が設置するスマートメーターと比較して、消費者所有のモニタがもつプライバシーやデータ所有権の利点を分析すること。
• スマートグリッドの目標に適合するエネルギー監視システムの今後の開発を支援する技術的ベンチマークを提供すること。

提案手法

• 市販のエネルギーモニタに関するオンライン技術的サーベイと文献レビューを実施した。
• センサータイプ、測定精度、データレポート頻度、負荷分解のサポートの有無に基づいてモニタを評価した。
• さまざまな住宅環境への展開における柔軟性を評価するため、システムアーキテクチャを分析した。
• データ所有権とローカル処理機能の観点から、プライバシーへの影響を検討した。
• リアルタイム監視、履歴データのアクセス、モバイルまたはWebプラットフォームとの統合の有無を基準に、機能別にモニタを分類した。
• 機械学習を用いた家電単位のエネルギー分解統合を含む、機能採用の傾向を特定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 市販のエネルギーモニタは、現在、家電単位での詳細なエネルギー監視をどの程度可能としているか？
• RQ2 消費者所有のエネルギーモニタは、電力会社が設置するスマートメーターと比較して、プライバシーやデータ制御の面でどのように異なるか？
• RQ3 既存のエネルギー監視装置は、個々の家電のエネルギー使用を特定する負荷分解をどの程度サポートしているか？
• RQ4 どのようなセンサーテクノロジーや構成が、多様な住宅環境への適応性を可能としているか？
• RQ5 エネルギー監視装置は、スマートグリッド施策における消費者参加をどのように促進できるか？

主な発見

• 近年、負荷分解技術を統合したエネルギー監視装置が増加しており、専用センサがなくても家電単位のエネルギー監視が可能となっている。
• 消費者は自らのエネルギーデータを完全に管理でき、電力会社が収集するデータと比較して、プライバシーや機密性の懸念が著しく低減されている。
• 複数のセンサータイプと設定可能なレーティングにより、さまざまな家庭環境や構成に対応して効果的に動作する。
• リアルタイムフィードバックと履歴データの可視化の統合により、消費者のエネルギー意識が高まり、節電行動が促進されている。
• エネルギー監視装置は、クラウド接続、モバイルアプリ統合、機械学習ベースのエネルギー分析といった先進的機能を次第に採用している。
• 本サーベイでは、消費者中心的でプライバシーを保護するエネルギー監視ソリューションへの明確な傾向が明らかとなり、大規模なスマートグリッド導入に向けた実用的かつ有効な予備段階であることが示された。