[论文解读] 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 14

一句话总结

本文调查了现成的能源监测设备，以评估其在推动智能电网普及方面通过提供用户层面的能源洞察的潜力。它评估了现有监测设备在负载分解、多传感器支持以及隐私保护的数据所有权等方面的功能，发现其正朝着支持更高级功能的趋势发展，从而促进用户参与并支持智能电网集成。

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.

研究动机与目标

• 评估消费者自用型能源监测设备在智能电网高级计量方面的发展现状。
• 识别现有能源监测设备中支持能源意识与能效的关键技术能力。
• 评估诸如负载分解和多传感器支持等功能如何提升用户在智能电网计划中的参与度。
• 分析消费者自用监测设备相较于电力公司安装的智能电表在隐私和数据所有权方面的优势。
• 为未来与智能电网目标一致的能源监测系统开发提供技术基准。

提出的方法

• 对市售能源监测设备进行了在线技术调查和文献综述。
• 基于传感器类型、测量精度、数据报告频率以及负载分解支持能力对监测设备进行评估。
• 通过分析系统架构，评估其在不同住宅环境中的部署灵活性。
• 通过考察设备的数据所有权和本地处理能力，评估其隐私影响。
• 根据功能对监测设备进行分类，包括实时监控、历史数据访问以及与移动或网络平台的集成能力。
• 识别功能采纳趋势，特别是机器学习在电器级能源分解中的整合。

实验结果

研究问题

• RQ1 现成的能源监测设备在支持电器级详细能源监控方面目前具备哪些能力？
• RQ2 消费者自用型能源监测设备在隐私和数据控制方面与电力公司安装的智能电表相比如何？
• RQ3 现有能源监测设备在支持负载分解以识别单个电器能耗方面达到何种程度？
• RQ4 哪些传感器技术和配置能够实现对多样化住宅环境的适应性？
• RQ5 能源监测设备如何成为推动用户参与智能电网计划的催化剂？

主要发现

• 越来越多的能源监测设备现在集成了负载分解技术，可在无需专用传感器的情况下实现电器级能源监控。
• 消费者对其能源数据拥有完全控制权，与电力公司收集的数据相比，显著降低了隐私和保密性方面的担忧。
• 多种传感器类型和可配置的额定值使监测设备能够在不同家庭环境和配置中有效运行。
• 实时反馈与历史数据可视化功能的整合，显著提升了用户能效意识和节能行为。
• 能源监测设备正越来越多地采用高级功能，如云连接、移动应用集成以及基于机器学习的能源分析。
• 调查结果揭示出一种明确趋势：即以用户为中心、注重隐私保护的能源监测解决方案正在兴起，可作为大规模智能电网部署的可行前奏。