智能電網和能源管理產業正在歐美高歌猛進,ZigBee終于有望擺脫推出近十年來無法大規模采用的困境,迎來快速發展的曙光。In-Stat公司在近期的報告中指出,在政策的驅動下,公共事業公司被要求更好地管理電力使用,因此智能能源管理對于802.15.4和ZigBee來說將會是巨大增長機遇的推動力,預計芯片和模塊單元出貨量將在2014年超過7.5億。現在能源管理機構以及如谷歌等IT企業,都有志于幫助推動ZigBee成為被廣泛采用的無線網絡技術。另一方面,ZigBee本身也是更為綠色的無線解決方案,GE公司近日發布報告稱,在目前兩種領先的智能家電通信技術中,ZigBee比Wi-Fi的能效更高,GE公司預計,到2017年,美國國內將有7.5-10億個智能電網連接設備,這些設備如果全部使用ZigBee技術,相比于使用Wi-Fi技術,每年可以節約用電370兆瓦時,節約電費開支3.15億美元。
ZigBee應用
ZigBee作為一種短距離、低功耗、低數據速率、低成本、低復雜度的無線網絡技術,采取了IEEE 802.15.4強有力的無線物理層所規定的全部優點:省電、簡單、成本低,并增加了邏輯網絡、網絡安全和應用層。
目前,ZigBee聯盟提供了兩種規格,以便實現互聯互通,ZigBee 2007 Specification作為核心的ZigBee規格定義了ZigBee智能、成本效益和能源效益的網狀網絡,它有ZigBee PRO 和ZigBee兩種設置,其中ZigBee PRO使用最為廣泛,能夠支持數千個設備的大型網絡。ZigBee RF4CE Specification 專為簡單的雙向設備到設備的控制應用而設計,設備到設備的拓撲結構更易于開發和測試,產品投放市場的時間更快。
ZigBee為不同的行業提供了創新標準,包括建筑自動化、遠程控制、能源管理、醫療保健、智能家居、輸入設備、零售服務和電信增值服務,能夠讓產品制造商通過簡單的方法幫助消費者獲得更大的控制能力。其中ZigBee樓宇自動化標準為商業樓宇系統中,聯網產品安全、可靠的監控提供了一個全球化的標準,在樓宇里使用ZigBee的樓宇自動化產品,由于減少或者消除了管線的使用,還可以獲得LEED的積分。ZigBee的遠程控制標準是專門針對包括HDTV、家庭影院設備、機頂盒及其他音頻設備在內的各種消費電子設備的標準。家庭自動化標準則能夠實現對家電、照明、環境、能源管理和安全的控制,并且具有可以與其他ZigBee網絡連接的擴展性。ZigBee智能能源是針對水及能源的分配和使用進行監控、控制、通知的標準,能夠對電力、煤氣、水和熱進行測量,并根據需求響應和負載進行控制,目前該標準包括1.0和2.0兩個版本。
當ZigBee遇到能源管理
作為AMI(先進讀表基礎架構)、HAN(家庭局域網)和需求響應的標準,ZigBee能夠將HAN(包括家用電器、恒溫器、熱水器、水泵、電動汽車充電樁組成的網絡)與公共事業公司網絡相連,并允許用戶定制和監控他們的能源消耗。使用AMI和ZigBee HAN設備,用戶可以對其能源使用情況進行每日、每小時或每秒的控制。ZigBee能夠讓用戶根據適當的能源價格來設置溫度或開關空調、熱水器。由ZigBee無線技術控制的照明系統可以被設置為在峰值需求期間自動關閉,而當能源較貴或者日光足夠亮時,還可以將燈光調暗。
公共事業公司方面,當電力需求進入高峰時,便會發信息給用戶告知他們高峰需求以及實時電價將會上漲的情況。作為用戶,可以選擇繼續以更高價格用電,也可以人工方式減少用電,或者由電力公司選擇性地自動調節用電。這種雙向的互動被稱之為需求響應。研究表明,住宅需求響應采用率只要達到30%,就能讓用戶和公共事業公司有效省錢,通過信息跟蹤和控制,可以大大提高能源的使用效率。 [Page]
同時,ZigBee聯盟也在與多個標準組織尋求合作,以便讓該項技術得到更為廣泛的應用。2010年3月,ZigBee和Wi-Fi聯盟就無線家庭局域網在智能電網的應用方面達成合作計劃,通過ZigBee智能能源2.0標準來拓展互操作無線技術在智能家居的應用。Wi-Fi通信技術與ZigBee智能能源2.0的融合為公共事業公司、供應商和能源用戶在能源管理解決方案中提供更多的選擇和靈活性。與ZigBee聯盟達成合作的還包括HomePlug以及IPSO(IP for Smart Objects),這都有助于加快ZigBee技術的發展。
雖然中國在智能電網方面還處于發展初期,但在十二五規劃中,智能電網以及高效的能源使用將會成為發展重點,這對于智能家居和ZigBee來說也無疑是發展的良機。