未来能源研究所-智能恒温器、自动化和时变价格（英）-2021.7-65页_1mb

总结：Smart Thermostats, Automation, and Time-Varying Prices

核心内容

本研究探讨了智能恒温器自动化功能对家庭用电需求和室内舒适度的影响，特别是针对时间电价（TOU）的响应。通过与Ecobee公司合作，研究人员实施了一个随机鼓励实验，评估自动化恒温器算法在不牺牲舒适度的前提下是否能有效减少用电需求。

主要观点

• 自动化与时间电价：智能恒温器通过自动调整室内温度，响应时间电价的变化，从而减少用电高峰时段的负荷，实现能源节约。
• 舒适度影响：虽然自动化功能减少了用电需求，但会导致部分家庭在高峰时段的舒适度下降，表现为室内温度高于用户偏好温度。
• 用户行为差异：自动化功能对不同家庭的影响存在显著差异，主要体现在家庭成员在家的时间长短。那些在家时间较多的家庭更容易感受到舒适度的下降，而在家时间较少的家庭则几乎没有额外的不适。
• 经济与舒适度权衡：用户愿意为了小额的电费节省而接受一定程度的舒适度下降，这种权衡表明自动化在推动时间电价政策方面具有潜在的可行性。
• 政策意义：自动化技术可以作为低成本手段，促进时间电价的广泛实施，从而提高电力系统的效率，并有助于可再生能源的整合。

关键信息

实验设计

• 研究团队与Ecobee合作，对加拿大安大略省的智能恒温器用户进行了随机鼓励实验。
• 参与实验的用户需加入Ecobee的“捐赠数据”（DYD）计划，以获取匿名数据用于研究。
• 实验分为两组：鼓励组（2,447户）和对照组（1,500户）。
• 实验期间为2019年8月6日至9月30日，仅分析工作日的数据。

实验结果

• 能源节约：鼓励组在高峰时段的压缩机运行时间减少了约37分钟（63%），相当于每热天节省约0.21加元（1.6 kWh）。
• 舒适度变化：鼓励组在高峰时段的平均不适度分钟数增加了约61.5，相当于室内温度比用户偏好温度高出约0.75度。
• 用户行为：约80%的鼓励组用户成功注册Eco+功能，且大多数用户未调整设置或关闭功能，表明他们对自动化功能的接受度较高。
• 时间差异：不适度主要集中在用户在家时间较多的高峰时段，而那些在家时间较少的用户几乎没有不适。

数据来源与处理

• 数据包括Ecobee提供的五分钟间隔的室内温度、湿度、压缩机和风扇运行时间等。
• 使用运动感应数据判断用户是否在家，从而计算不适度。
• 通过随机化设计，确保实验组和对照组在实验前具有相似的特征。

政策与应用意义

• 规模化效益：即使单个家庭的节能效果有限，但当应用于大规模用户群体时，可以产生显著的电力需求减少。
• 环境影响：自动化功能有助于整合可再生能源，减少对传统能源（如天然气）的依赖，从而降低碳排放。
• 未来展望：随着更多地区采用时间电价，现有智能恒温器的节能潜力将进一步释放，推广自动化功能将有助于提高时间电价政策的可行性与效果。

研究贡献

1. 方法创新：采用随机鼓励设计，评估智能恒温器算法对用户行为和能源使用的实际影响。
2. 数据丰富：利用高频率的室内温度和运动感应数据，构建新的“不适度分钟”指标，更准确地衡量用户舒适度变化。
3. 政策启示：揭示自动化在推动时间电价政策中的作用，为未来政策设计提供实证依据。
4. 技术推广：强调自动化功能可以低成本地推广至更多家庭，从而实现更大的能源节约。

结论

本研究显示，自动化恒温器功能在不显著影响用户舒适度的前提下，能够有效减少高峰时段的用电需求，为时间电价政策的实施提供了可行的路径。尽管部分用户会因温度上升而感到不适，但整体而言，自动化功能促进了用户对时间电价的接受度，有助于提升电力系统的效率和可持续性。