编者按：为有效推动科学普及与科技创新两翼齐飞，营造尊重科学、崇尚创新的浓厚氛围，我们再次推出“科学家讲科学”系列科普讲座，在上一期邀请我省自然科学基金创新研究群体基础上，此次燕赵青年科学家项目负责人带来了他们各自研究领域基础科学知识，带你用好奇更新已知边界，用科学连接未来生活。让我们与省自然科学基金背后的专家面对面，与科学零距离，继续有料有趣的奇妙科普旅程！

　　今天让我们走进燕山大学马锴教授团队，一起来看看智慧能源如何改变我们的生活吧。

　　智慧能源改变生活

　　在全球能源紧缺和国家大力推进“双碳”战略的大背景下，提高能源使用效率，实现绿色低碳发展是经济社会发展的内在要求。基于此，智慧能源系统应运而生，通过新一代数字信息技术实现对能源的高效管理。

　　

　　图1：燕山大学“科学家讲科学”科普讲座现场

　　智慧能源解决的问题与生活息息相关。例如，想要了解家中各种电器的耗电情况，需要在每个电器上安装一个智能电表，显然这是昂贵且耗时的。借助智慧能源中的非侵入式负荷监测技术，则只需采集家中入户电表的数据，即可实现对家中所有用电器耗电情况的监测。随着天气逐渐炎热，空调成为生活中的必需品，但开启大量空调会导致用电负荷激增，如何发挥智慧能源作用呢？一方面，可以将公共建筑物内的空调等温控负荷作为超大容量的“储能电池”，通过温控负荷控制技术，实现对用电负荷的动态调整。另一方面，利用实时电价调控技术，可以动态调整电价，引导居民在夏季用电高峰主动减少大功率电器使用，保证电网稳定运行。

　　目前，电动汽车已经走进千家万户，但充电不便仍然是个让人困扰的问题。采用智慧能源技术中的智能充电调度算法+5G通信技术，车主可以通过手机APP推送，获得距离近、电价便宜且无需等待的充电站信息。随着我国信息技术的不断发展，智慧能源系统必将大量普及，并深刻地改变我们的用能方式。

　　

　　图2：燕山大学马锴教授

　　马锴团队针对智慧能源系统开展了一系列相关研究，构建了系统化的感知—传输—调度理论方法。在感知层，研究团队提出了基于分层联邦学习的非侵入式负荷监测方案，通过边缘设备进行本地数据处理，保护用户隐私；云边协同训练减少数据量和传输频次，降低延迟；结合边缘计算和云端管理，优化计算资源，提高系统效率和监测准确性。在传输层，研究团队提出了基于5G-TSN逻辑网桥结构的时间敏感数据跨域协同传输方案，利用TSN调度补偿5G无线通信的时延抖动，保障智能电网多源异构业务数据的实时可靠传输。在调度优化层，研究团队提出了针对温控负荷的多模式混杂切换控制策略，在保障用户舒适度的同时有效降低了电网频率偏差。针对结构复杂和存在供需关系不确定的能源市场定价问题，研究团队提出了基于博弈论的实时定价策略，为能源供应商与用户的能源调度和用能策略提供指导，确保双方均能达到收益最大化。针对电动汽车的充电调度问题，研究团队依据充能类型的不同，分别研究了插电式电动汽车、换电式电动汽车和氢燃料电动汽车的充能调度方法，在降低电动汽车充电成本的前提下，辅助电网进行削峰填谷，保证电网安全运行。以上研究将为建设能源高效利用、绿色低碳环保的新型能源城市提供理论和技术基础。

　　下一步，该团队将在现有研究基础上，立足河北港口物流作业和船舶能耗大、排放高，对环境污染严重等问题，着力开展港口能源系统研究，以期通过深入系统研究，在未来建成电—气—热—冷—氢互补利用的能源物流耦合港口信息物理融合系统，助力河北省绿色港口建设。

原文链接：https://kjt.hebei.gov.cn/www/xwzx15/hbkjdt64/311670/index.html
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