利用信息技術(shù)掌握并控制家電的用電狀況，不僅可削減家庭電費(fèi)，同時(shí)還可提高電力企業(yè)的發(fā)電設(shè)備利用率。

在位于日本京都市內(nèi)的高級公寓中，“需求響應(yīng)型電力控制系統(tǒng)”實(shí)證試驗(yàn)正在實(shí)施。進(jìn)行此項(xiàng)試驗(yàn)的，是以京都大學(xué)研究生院信息學(xué)研究科教授松山隆司為中心的“能源信息化工作小組”。

利用“電流波形”識(shí)別家電

松山教授的研發(fā)小組獨(dú)立開發(fā)出了名為“智能插座”的裝置。該插座配備有功率傳感器、通信功能及電力控制功能，用于掌握家電及照明等的電力使用狀況。在進(jìn)行實(shí)證的住宅內(nèi)，空調(diào)、電視、冰箱及照明等家庭用電設(shè)備各安裝有一個(gè)智能插座。

打開家電的開關(guān)后，智能插座會(huì)確認(rèn)通電狀態(tài)，并識(shí)別每個(gè)家電不同的“電流波形”。同時(shí)利用無線通信方式，向名為“家庭服務(wù)器”的小型個(gè)人電腦發(fā)送相關(guān)信息。家庭服務(wù)器根據(jù)被稱為“家電指紋”的電流波形，掌握每個(gè)家電的使用情況，以及使用多少電力等信息。可利用電視及智能手機(jī)等實(shí)時(shí)顯示該信息。

智能插座還能夠根據(jù)使用電力的場所，推測人的動(dòng)線。例如，如果浴室照明長時(shí)間開著，家庭服務(wù)器便會(huì)發(fā)出警告。如果家中只有一位老年人獨(dú)居，還可根據(jù)利用電熱水壺的狀況，將其健康狀況變動(dòng)相關(guān)信息通知給居住在遠(yuǎn)處的家人。

只要有了這些功能，就與住宅企業(yè)已開始銷售的“智能住宅”中配備的電力消費(fèi)“可視化”系統(tǒng)相同了。需求響應(yīng)型電力控制系統(tǒng)之所以比智能住宅更進(jìn)一步，是因?yàn)樵谟秒娏考磳⒊�過事先確定的電力需求目標(biāo)值時(shí)，會(huì)自動(dòng)切換家電運(yùn)轉(zhuǎn)模式，或者關(guān)閉開關(guān)，抑制電力需求。

“已經(jīng)超過目標(biāo)值。”京都大學(xué)研究生院的加藤丈和在實(shí)證住宅中讓空調(diào)及照明等設(shè)備進(jìn)行滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，結(jié)果家庭服務(wù)器發(fā)出了警報(bào)。在實(shí)時(shí)顯示電力使用狀況的電視畫面上，出現(xiàn)了紅色文字的警報(bào)，表示電力需求超過了1天的最大需求目標(biāo)值。

發(fā)出警報(bào)后不久，空調(diào)送風(fēng)減弱，運(yùn)轉(zhuǎn)音減小，警告也停止顯示。這是因?yàn)椋�家庭服�?wù)器發(fā)現(xiàn)用電量接近目標(biāo)值之后，根據(jù)居民事先確定的家電優(yōu)先利用順序，調(diào)節(jié)了空調(diào)等的運(yùn)轉(zhuǎn)。

比如，“早晨優(yōu)先使用刮胡刀和吹風(fēng)機(jī)”、“白天可抑制空調(diào)及照明的使用”等，可根據(jù)具體生活方式，通過家庭服務(wù)器設(shè)定各個(gè)家電的優(yōu)先使用順序。如果用電需求增大，接近目標(biāo)值，便會(huì)從優(yōu)先順序較低的家電開始，改變運(yùn)轉(zhuǎn)模式，或者直接關(guān)閉。

利用自主開發(fā)的裝置控制家電

不過，僅憑智能插座并不能控制所有的市售家電。2011年，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省對用于家庭能源管理系統(tǒng)（HEMS）的通信標(biāo)準(zhǔn)“ECHONET Lite”進(jìn)行了認(rèn)證，智能插座可對符合該標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品進(jìn)行控制，但這種產(chǎn)品剛剛開始上市銷售。于是能源信息化工作組為了使電熱水壺及加濕器也可通過智能插座進(jìn)行自動(dòng)控制，開發(fā)出了獨(dú)有的控制裝置。

家庭電力需求容易集中在每天早晨出門前、傍晚回家時(shí)分以及做飯時(shí)。如果是夏季，白天的電力需求也有可能升高。在這種情況下，如果優(yōu)先順序靠后的電氣產(chǎn)品處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，就可錯(cuò)開其使用時(shí)間，實(shí)現(xiàn)電力需求平均化。

一般情況下，包括當(dāng)月在內(nèi)，過去1年內(nèi)各月“最大需求電力”的最高值就是合同電力。如果能夠通過電力需求平均化，降低最大需求，電價(jià)便會(huì)降低，這也是需求響應(yīng)型電力控制的優(yōu)點(diǎn)之一。

提高電力企業(yè)的設(shè)備利用率

通過讓獨(dú)身者在實(shí)證住宅中生活，工作組還在對生活質(zhì)量（QOL）的變化及居住者的滿意度進(jìn)行著定量評估。松山教授稱：“可在保持生活品質(zhì)及舒適性的同時(shí)，使家庭最大電力需求及耗電量下降3到4成。”

除了家庭，如果在辦公室及工廠也采用需求響應(yīng)型電力控制系統(tǒng)，那么像在東日本大地震發(fā)生后，因供電能力短缺而進(jìn)行夏季節(jié)電的情況下，也能發(fā)揮有效作用。除此之外，在削減發(fā)電成本及二氧化碳方面也會(huì)產(chǎn)生很大的效果。

電力公司為了能夠應(yīng)對夏季白天等一年中的最大需求，設(shè)置有充足的發(fā)電設(shè)備，但松山教授說：“如果實(shí)現(xiàn)需求平均化，抑制一年中的最大需求，便可削減多余設(shè)備。”年平均電力需求與年最大電力需求的比值被稱為“年負(fù)荷率”，數(shù)值越高，表示電力需求平均化程度越高。根據(jù)1998年的信息進(jìn)行推算的結(jié)果顯示，如果將日本全國的年負(fù)荷率提高1％，便可減少290萬千瓦的發(fā)電設(shè)備。年發(fā)電成本可削減1400億日元，電力公司二氧化碳年排放量可削減約20萬到30萬噸。

目前共有78家IT及通信設(shè)備企業(yè)、建筑商、住宅及重型電力設(shè)備企業(yè)參加了能源信息化工作組。松山教授計(jì)劃推進(jìn)需求響應(yīng)型電力控制系統(tǒng)的實(shí)用化，將來廣泛進(jìn)行普及。他說：“希望與蓄電池及可再生能源等進(jìn)行配套，通過能源交易市場實(shí)現(xiàn)最佳電力供求和電力需求平均化。”