2025 年 9 月，南方电网贵州电力科学研究院副总经理、正高级工程师谈竹奎在 2025 科普中国说·贵州场带来演讲《智慧用电黑科技——电力指纹“读心术”》。
以下是谈竹奎的演讲节选：
感知是智慧用电的基础
指纹可以用来识别人的身份，而电力指纹可以用来识别电器的身份。把一个设备插上去，它一运行，系统就能知道是什么设备，这就是可以“读心”的感知技术。
感知的概念最早来自生物学，它是神经系统对外界信息的觉察、理解和处理的过程。比如皮肤感受到针扎，皮肤等感受器把这些刺激变成电信号，通过传入神经传输到神经中枢，神经中枢会做出决策，之后再把这个决定通过传出神经，传输给肌肉等效应器，肌肉完成收缩动作。这就是感知的完整过程。
信息系统中的感知与此类似：通过传感器采集数据，经网络传输到处理中心，计算机分析后做出决策，再把指令下发给执行设备。指纹门锁、短视频推荐、网上购物广告推送，都是感知的实际应用。可以说，没有感知，就没有智能化。
在用电领域，感知同样是智慧用电的基础。
火灾是人类共同的敌人，据统计，其中1/3由电气原因引起。2014 年香格里拉古城大火源于电器使用不当，南京“2·23” 火灾源于电动自行车起火，巴黎圣母院的火灾也与电路有关。我国超过两百亿台用电设备的运行状态大多不可感知，这就是安全黑洞。
另外，去年全国居民用电量达1.5 万亿度，如果优化用电行为，理论上可节省27% 的能耗，相当于数千亿度电。传统的省电靠人工监督，哪个电器浪费就给它关掉，这种方式自动化程度低、成本高，效益还低。如果我们能够感知到谁在费电，是不是就可以直接节能了？各类电器用电数据的无法感知和掌控，已经成为能源消耗和浪费的另一个巨大的黑洞。
一秒识别电器设备
一周识别用电习惯
那么，电力指纹如何实现感知呢？小时候我家灯泡一闪，就能猜到隔壁村的打米机启动了。任何设备运行都会在电网留下蛛丝马迹。
我们一般的用电设备分为三类：电阻型设备、电感型设备、电容型设备。电阻型设备如电饭锅、电水壶，电流与电压完全同步。电感型设备如风扇、洗衣机，电流总是慢半拍。电容型设备如电视、电脑，电流是急性子，先于电压动作。通过这些差异，我们可以判断设备类型。进一步分析电流波形，还能区分白炽灯、荧光灯和LED 灯。
图片来源于谈竹奎PPT
有些设备差异更微妙，比如手机充电器和电动车充电桩，电流特征相似，但功率和时长相差巨大，因此也能区分。
如果情况更复杂，比如电炒锅和电水壶的波形、电流特征几乎无差别，人类很难判断，但人工智能可以完成。
人工智能的核心本质是函数模型，把输入数据转化为输出结果。大模型是输入输出和中间节点特别多，比如几千万个输入和输出节点，中间的节点有几十亿几百亿个，这就是大模型。因为模型特别大，每个节点参数不太一样的情况下，往往会涌现出人类都难以匹敌的智能。
我们将人工智能嵌入到设备中，开发出电力指纹插座，创造了两项核心技术。
一是单一总线的识别设备。一个楼层或一个楼宇，只要把总进线处换成电力指纹的空开，就能知道楼里每家每户里面哪些设备在运行。
二是用电设备的“即插即用”感知。电动自行车若违规在家充电，系统就能立即识别并断电，避免火灾隐患。
我们的技术具备“一秒识别设备、一小时识别运行参数、一周识别用电习惯”的能力，能够精准判断电器类型、功率大小和住户的用电习惯。
电力指纹让用电更安全，
也让管理更智慧
首先，它能将传统的消防变被动为主动。过去只能在火灾发生后报警扑救，而电力指纹能在事前识别危险电器或异常线路，提前切断，消除隐患。
图片来源于谈竹奎PPT
其次，它能实现节能。比如夏天将空调开到22 度其实已浪费，用电行为一旦被感知，就能提示或自动优化.家里的热水器、办公室的饮水机长时间待机，无效耗能，也能被发现和控制。
办公室浪费电最多的，第一是饮水机，第二是打印机。普通住家户，费电最多的第一是热水器.无论是办公室还是居民楼，如果采用这种电力指纹，整个节电率会超10% 。
电网中的电不能大规模储存，必须做到发多少用多少，否则会造成大面积停电。传统方式是“源随荷动”，电厂根据用电高峰和低谷灵活调整发电量，保持供需平衡。但新能源的特点是间歇性，白天光伏、风电可能超发，晚上却供不上电。
为了解决这种不稳定，出现了“源荷互动”，通过价格调节引导用户在电量充裕时多用电，在电力紧张时减少用电。“虚拟电厂”把分散的用电设备聚合起来形成可控资源，既能削峰填谷，又无需新建电厂。如果在全国最高负荷时能降低10% ，就相当于少建 145 座百万千瓦的电厂，意义重大。
电力指纹技术的出现让虚拟电厂落地变得容易。它能识别每一台电器的运行状态和调节能力，哪怕只是几十瓦的差别，汇聚在一起也能形成庞大的调节能力。
电力指纹技术在日常生活中还有许多应用场景。比如识别假冒伪劣电器，它可以发现买回来的空调与宣传匹数是否相符。在家庭能量管理中，它可以让光伏板、储能电池和电动汽车协同运转，自动优化用能。在设备健康监测上，它能预测电器寿命，提前提醒用户更换。身份识别是正在研究的识别类型，它能精确判定哪辆车在充电，实现自动结算，甚至为未来边开车边充电的高速公路提供技术支撑。
电力指纹让电力系统具备了可见、可知、可控的能力，使智慧用电真正走进家庭和社会，不仅保障安全，更推动能源利用向高效、绿色和智能化迈进。
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