东方时讯网我们是一名经济学家和一名电气工程师，研究如何增加双向智能电表技术的使用，以减少电力部门的温室气体排放，并帮助经济抵御气候驱动的极端天气。正如我们所见，使电力系统适应日益多变的天气需要结合用户友好型技术和经济激励措施。
智能电表的承诺
直到最近，大多数美国家庭都有机械电表。公用事业员工将访问每个家庭，每月阅读该公司将用来计算家庭账单的读数。
从2000年代初开始，公用事业公司开始推出智能电表，也称为高级计量基础设施或AMI。这些电子设备测量家庭的用电量，并每隔几分钟以无线方式将其传送给公用事业单位。
智能电表和公用事业之间的通信是双向通道，使公用事业能够远程连接或断开家庭电源。美国能源部估计，截至2020年，全国已安装了超过9000万个住宅AMI系统。现在，美国约有三分之二的电表是智能电表。
对于公用事业，智能电表降低了抄表成本，并可以快速检测和响应停电。智能电表提供的细粒度使用数据可以帮助公用事业公司使用数据分析和人工智能工具更好地了解和预测客户需求。
有了这些信息，公用事业公司可以管理他们的运营，以帮助防止由于缺乏发电能力而造成的停电。
公用事业公司正在与Opower等公司合作，为客户提供移动应用程序和报告，帮助他们监控和了解他们的用电量。一份典型的报告可能允许客户将她在12个月内的使用情况与她最近的100个邻居和20个最节能的邻居进行比较。
该图显示了大西洋中部13个州和哥伦比亚特区的用电量。在冬季和春季，随着人们起床准备工作和上学，每天的使用量在早上5点左右开始增加。随着建筑物变暖和室外温度升高，冬季使用量通常会在白天下降。在夏季和秋季，随着室外温度的升高，白天的用电量逐渐增加。当人们开始回家时，它在下午5点到6点之间达到峰值，然后随着太阳和温度的下降而下降，从而缓解了对冷却的需求。信用：PJM，CCBY-ND
研究表明，收到此类报告可使消费者减少约2%的用电量。将高峰需求降低几个百分点可以使公用事业公司在高需求期间避免停电。
在热浪等极端天气事件期间，公用事业公司通常会向客户发出保护呼吁。智能电表数据分析可用于查明哪些客户实际响应了这些请求。
智能设备和动态定价
公用事业公司开始将智能电表与其他新技术、定价激励措施和社会“推动”结合起来，以鼓励节约用电。
例如，谷歌、Ecobee、艾默生和霍尼韦尔等公司现在正在设计智能恒温器，这些恒温器已经过预编程以满足个人客户的偏好。随着全天温度的变化，恒温器会自动采取行动，例如在电力需求较低时对房屋进行预冷。据估计，智能恒温器可以减少10%到15%的能源消耗。
通过引入动态定价(直接反映在消费者电费中的实时价格变化)，可以进一步管理能源使用。目前，大多数美国家庭为他们使用的每千瓦时电力支付固定费率，无论发电成本是多少。
在最简单的动态定价版本中，当恶劣天气减少电力供应时，所有电力消费者都将面临更高的实时电价。对于部署了智能电表的电力公司，电表会向客户发出信号——可能是通过短信——电价将在未来六个小时内上涨。这将提醒消费者关闭计算机并减少随意用电。
华盛顿特区和其他城市的定价实验表明，消费者在电力需求高峰期面临价格飙升时会减少用电量。如果有足够多的人和公司参与，对电力的总需求将会下降，从而降低系统范围内的停电风险。
这种策略对环境也有好处。当需求超过供应时，公用事业公司通常会求助于使用化石燃料运行的高污染发电厂。这些植物造成当地空气污染和全球温室气体排放。
科罗拉多州的ExcelEnergy正在测试与智能电表配对的使用时间费率。
引入电力的临界峰值定价可减少对脏电的需求。避免停电也将减少对家用发电机的依赖，家用发电机通常会排放有害的微粒空气污染。
保持动态定价公平
显然，一些消费者比其他消费者更容易对价格飙升做出反应。例如，使用家庭透析的人不能在短时间内轻易减少她的用电量。
没有保障措施的高度波动的电价可能会引发公众的强烈反对。这发生在2021年德克萨斯州的深度冰冻期间，在危及生命的寒潮期间，一些消费者面临天文数字的电费账单。
经济学家制定了定价策略，以鼓励节能而不会对弱势群体进行价格欺诈。例如，公用事业公司可以使用智能电表数据和人工智能来识别主要用电者的客户，但也可以通过减少用电量来应对价格上涨。这些消费者可以通过参加关键的高峰定价计划获得年度经济奖励。
自愿接受这笔交易的客户每年可能会面临15天的价格飙升。他们可以通过投资节能措施来保护自己免受巨额能源费用的影响，例如安装绝缘材料、节能电器或太阳能电池板。
总的来说，他们的预期反应——在高峰期减少用电量——将有助于降低停电风险。最近颁布的《通货膨胀减少法案》中的联邦资金可用于支付前期激励费用。
这种方法反映了一个事实，即一小部分电力消费者通常占总需求的很大一部分。如果10%的消费者占电力公司需求的30%，并且可以鼓励该群体减少50%的消费，那么在关键的高峰定价事件期间总需求将下降15%。其他90%的消费者不会受到价格飙升的影响。
《减少通货膨胀法案》中的清洁能源资金将是迄今为止美国在气候和能源方面最大的一笔投资。我们相信，将部分资金用于鼓励采用智能能源测量设备的计划，同时引入资源稀缺的实时价格信号，将有助于推进清洁能源转型。