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物联网掀起家庭能源管理革命

[日期:2016-08-30] 来源:IoTNews  作者:IoTNews [字体: ]
物联网

  面对气候变迁、全球暖化日趋严重的现实压力,全球正兴起一场新能源革命,在此大环境下,发展“智慧节能”已成为世界趋势,并开始延伸至家庭中。相较于传统电力系统电业单向供电模式,将物联网概念应用于家庭能源管理系统(Home Energy Management System,HEMS),可让电力公司及消费者进行实时联系与双向互动,从而有效管理与控制居家能源使用,以实现节约能源目的。

  电力需求持续增加,是现今全球电力公司共同面临的问题,以中国为例,全社会用电量自2009年的36,430亿千瓦时增长到2014年的55,233亿千瓦时,复合增长率达8.68%。过去电力公司解决供电不足的方法,就是再盖电厂,但近年面临环保压力,电力公司逐渐转向由管理需求面来舒缓供电压力。发展电力需求面管理(Demand Side Management,DSM)措施,成为电力公司和客户端达到双赢的新思维,而且推动重心已开始由工业与商业部门,推广至家庭。

  传统的电力需求面管理,系指电力公司借助鼓励和价格诱因措施,如高低峰电价差别费率,进而提高终端用户用电效率、改变用电方式和抑低高峰电力需求所进行的管理活动。然而,家庭用户具有“用电量少、用户数多、组成复杂”之特性,使电力需求面管理措施不易推广。对于电力公司而言,电力需求面管理不易实施且效益难以彰显。另一方面,用户只能在每个月收到电费账单时得知用电量,即使有心要配合调整用电方式,在有限信息下也难以下手,再加上电力需求面管理方案内容复杂一般民众难以了解,可节省的电费支出也有限,进而影响一般用户参与意愿。

  物联网创造智能能源新价值

  随着家庭局域网络及智能移动手机普及,加上物联网应用快速发展,使得智能家庭能源管理产品变得更亲民且功能更强大,大幅降低一般家庭参与电力需求面管理的进入门坎与成本。此外,在导入物联网技术,以及配合云端运算及海量数据分析应用后,使能源管理产品将不只是数据的收集,更重要的是收集分析资料后,所能创造的应用价值。

  智能电表即是物联网在家庭能源管理应用的典范案例,与传统电表相比,电表不再只是计算电费的工具,智能电表会密集纪录用电信息,并将用电数据实时传送给电力公司、用户,甚至是能源服务业者。智能电表可协助电力公司更精确掌握电力需求动向,提高电网预测与调度能力;消费者则可掌握即实用电变化,并配合电价变动调整用电行为,使民众从被动式能源消费者,转为主动参与者,进而节省电费支出。

  而完整的HEMS,可进一步结合智能电表、家庭局域网络、智能插座、家庭能源网关、智能家电、再生能源与储能等设备,通过能源管理应用平台,分析家中哪些设备耗费情况提供节能建议、设定节能目标、提供能源预警等服务。也可协助用户在兼顾舒适性下进行主动用电调,例如在电费较昂贵的高峰时段,自动关闭或调整高耗能电器,并将储存之再生能源高价卖电给电力公司。

  消费者意识是市场发展的最大阻碍

  家庭能源管理产品市场发展阻碍有二:1.家庭设备间互通互连问题、2.消费者购买诱因不足。家庭设备间互通互连为当前智能家居发展的共通性问题,在此不予赘述。另一个阻碍来自于,消费者对于采用能源管理产品来进行节能,并没有多大兴趣,特别是在电价低廉的地方,消费者对投资能否通过所节省的电费回收产生质疑。

  过去Google PowerMeter之所以失败,主要其价值提供只有节能,因此即使软件是免费提供,仍不足以吸引用户主动上网使用,再加上与电力公司合作紧密度不足、缺乏利润来源支持,最终面临使用人数少须终止服务的局面,显示商业模式有其不足之处。为了跨越此一市场障碍,目前能源管理厂商主要有两大发展方向,包含“寻找其他人为消费者买单能源管理产品”,以及“结合其他应用创造新的价值诉求”。

  寻找其他人为消费者买单能源管理产品,是目前许多公司确保利润来源的主要模式,近期受到瞩目的新创公司Opower、C3 Energy与Nest等,均朝此一方向发展。主要通过协助电力公司执行需量反应、进行能源数据分析或建构吸引消费者使用的能源管理平台等服务,由电力公司付费,免费提供产品与服务给消费者使用。

  家庭能源管理产品与其他消费者需求链结共创价值,为另一个发展思维,目前主要整合领域包含居家安全、健康、影音娱乐三大方向。例如在施耐德与安保业者Alarm.com合作,将其Wiser HEMS整合Alarm.com的Connected Home平台,进行住宅发电、负载控制能源管理;日本积水房屋结合HEMS与健康传感器提供健康管理功能;美国大型有线电视服务公司Comcast与能源管理解决方案公司EcoFactor合作切入家庭能源管理市场等。

  Opower通过分析智能电表数据提供个人化节能建议

  美国能源管理软件公司Opower是近年少数在美国IPO的能源管理新创公司,客户主要以电力公司为主,目前全球已有95家电力公司客户,含盖超过5,000个企业与家庭用户。Opower借助分析电力公司所提供之庞大能源使用与客户数据,协助电力公司促进用户执行节能行为以及提升客户服务品质,例如Opower会利用多种沟通管道例如电子邮件、手机、纸本等,发送个人化警示讯息与具体节电建议,协助公用事业驱使消费者使用时间电价费率方案。

  增加与消费者之间的黏着度,是Opowe与公用事业客户维持合作关系的关键,为此Opower结合海量数据分析与行为科学强化服务内容。Opower的所有产品都建立在海量数据分析上,为了以客制化方式将能源使用者分类,Opower采用Apache Hadoop架构来结合数百万电力客户的数据、温控器、天气等数据,利用数据库进行信息储存、分析与互动功能,提供消费者最适费率计划、最佳能源效率水平等消费者洞察解决方案。

  另外,有鉴于能源用户并非可统一定义的群组,必须了解不同特性的用户,利用多种沟通管道,进行不同方式的营销手法,Opower首创行为科学技术应用于能源管理市场,Opower以行为科学的角度,通过影响消费者心理的非价格诱因,来带动消费者改变行为。例如通过行为科学研究发现竞争是激励团体最好的方式,于是Opower将环保意识和游戏结合,通过和邻居比赛相互激励和影响,改变消费者使用能源的方式。

  日本企业结盟共创HEMS新商业模式

  日本在311地震后加速推动智能电表与HEMS普及。有鉴于HEMS推广仍面临不符合成本效益的发展障碍,日本经产省投入40亿日圆,推动“大规模HEMS情报基盘整备事业”。计划自2014年9月起在1.4万户家庭进行示范,以建立信息传递标准化检讨、隐私保护机制等HEMS数据活用技术基础,以及挖掘HEMS数据商业化应用方向。

  为了解决数据应用互操作性问题,该计划由NTT东日本、KDDI、Softbank与Panasonic 4家业者主导,正在建立统一的应用程序编程接口(Application Programming Interface,API),与共通数据处理平台,为核心企业。在商业模式发展上,考虑日本未来迈向分布式电力系统发展,与高龄化人口结构的两大社会需求,目前已在福冈县美山市等地示范HEMS新商业模式。包含以HEMS数据为基础预测该地区PV使用剩余电力进行余电收购预测、水电瓦斯节能诊断、时间电价规划优惠,以及通过HEMS数据掌握高龄者健康状况确保居家安全等4项服务。

  对中国物联网产业发展的意义

  一、能源管理产品必须串联其他服务共创价值

  如何让使用者产生需求以及愿意付费,找到可行之商业模式,为未来能源管理产业急待解决之问题。单以节能为诉求难以吸引消费者购买,能源管理产品要能与其他服务串连使用,才能创造更多附加价值。另外,各区域市场家庭结构与文化背景之差异,往往形成不同的市场需求,深入了解各别市场需求找出当地特色的应用,将是厂商必须面对的课题。

  二、找寻愿意吸收能源管理服务成本的第三方厂商

  用户购买产品不用付费,相关成本由第三方厂商吸收,为家庭能源管理市场较具可行性的商业模式。我国目前电价相对较低,且需求面管理措施尚未普及至家庭,对于HEMS产品需求有限。但借助能源管理产品所汇集的庞大的数据,却可能为电力公司、建筑商、再生能源系统商、安保等第三方厂商,提供更多的附加价值,对于我国厂商而言将是较佳的合作与销售对象。

  三、我国能源管理市场发展环境仍有待建立

 

  电业市场环境自由化程度、电力需求面管理推动力度、再生能源普及程度、电费价格,以及是否有政府补助等,都是培育家庭能源管理市场发展的重要条件。若要让我国能源管理产业能茁壮起飞,能源政策与电力市场大环境的配合也相当重要。

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