2025 年 9 月，南方電網貴州電力科學研究院副總經理、正高級工程師談竹奎在 2025 科普中國說 · 貴州場帶來演講《智慧用電黑科技——電力指紋 " 讀心術 "》。
以下是談竹奎的演講節選：
感知是智慧用電的基礎
指紋可以用來識別人的身份，而電力指紋可以用來識別電器的身份。把一個設備插上去，它一運行，系統就能知道是什么設備，這就是可以" 讀心 " 的感知技術。
感知的概念最早來自生物學，它是神經系統對外界信息的覺察、理解和處理的過程。比如皮膚感受到針扎，皮膚等感受器把這些刺激變成電信號，通過傳入神經傳輸到神經中樞，神經中樞會做出決策，之后再把這個決定通過傳出神經，傳輸給肌肉等效應器，肌肉完成收縮動作。這就是感知的完整過程。
信息系統中的感知與此類似：通過傳感器采集數據，經網絡傳輸到處理中心，計算機分析后做出決策，再把指令下發給執行設備。指紋門鎖、短視頻推薦、網上購物廣告推送，都是感知的實際應用。可以說，沒有感知，就沒有智能化。
在用電領域，感知同樣是智慧用電的基礎。
火災是人類共同的敵人，據統計，其中 1/3 由電氣原因引起。2014 年香格里拉古城大火源于電器使用不當，南京 "2 · 23" 火災源于電動自行車起火，巴黎圣母院的火災也與電路有關。我國超過兩百億臺用電設備的運行狀態大多不可感知，這就是安全黑洞。
另外，去年全國居民用電量達 1.5 萬億度，如果優化用電行為，理論上可節省 27% 的能耗，相當于數千億度電。傳統的省電靠人工監督，哪個電器浪費就給它關掉，這種方式制化程度低、成本高，效益還低。如果我們能夠感知到誰在費電，是不是就可以直接節能了？各類電器用電數據的無法感知和掌控，已經成為能源消耗和浪費的另一個巨大的黑洞。
一秒識別電器設備
一周識別用電習慣
那么，電力指紋如何實現感知呢？小時候我家燈泡一閃，就能猜到隔壁村的打米機啟動了。任何設備運行都會在電網留下蛛絲馬跡。
我們一般的用電設備分為三類：電阻型設備、電感型設備、電容型設備。電阻型設備如電飯鍋、電水壺，電流與電壓完全同步。電感型設備如風扇、洗衣機，電流總是慢半拍。電容型設備如電視、電腦，電流是急性子，先于電壓動作。通過這些差異，我們可以判斷設備類型。進一步分析電流波形，還能區分白熾燈、熒光燈和 LED 燈。
有些設備差異更微妙，比如手機充電器和電動車充電樁，電流特征相似，但功率和時長相差巨大，因此也能區分。
如果情況更復雜，比如電炒鍋和電水壺的波形、電流特征幾乎無差別，人類很難判斷，但人工智能可以完成。
人工智能的核心本質是函數模型，把輸入數據轉化為輸出結果。大模型是輸入輸出和中間節點特別多，比如幾千萬個輸入和輸出節點，中間的節點有幾十億幾百億個，這就是大模型。因為模型特別大，每個節點參數不太一樣的情況下，往往會涌現出人類都難以匹敵的智能。
我們將人工智能嵌入到設備中，開發出電力指紋插座，創造了兩項核心技術。
一是單一總線的識別設備。一個樓層或一個樓宇，只要把總進線處換成電力指紋的空開，就能知道樓里每家每戶里面哪些設備在運行。
二是用電設備的 " 即插即用 " 感知。電動自行車若違規在家充電，系統就能立即識別并斷電，避免火災隱患。
我們的技術具備 "一秒識別設備、一小時識別運行參數、一周識別用電習慣" 的能力，能夠精準判斷電器類型、功率大小和住戶的用電習慣。
電力指紋讓用電更安全，
也讓管理更智慧
首先，它能將傳統的消防變被動為主動。過去只能在火災發生后報警撲救，而電力指紋能在事前識別危險電器或異常線路，提前切斷，消除隱患。
其次，它能實現節能。比如夏天將空調開到 22 度其實已浪費，用電行為一旦被感知，就能提示或自動優化。家里的熱水器、辦公室的飲水機長時間待機，無效耗能，也能被發現和控制。
辦公室浪費電最多的，第一是飲水機，第二是打印機。普通住家戶，費電最多的第一是熱水器。無論是辦公室還是居民樓，如果采用這種電力指紋，整個節電率會超 10% 。
電網中的電不能大規模儲存，必須做到發多少用多少，否則會造成大面積停電。傳統方式是 " 源隨荷動 "，電廠根據用電高峰和低谷靈活調整發電量，保持供需平衡。但新能源的特點是間歇性，白天光伏、風電可能超發，晚上卻供不上電。
為了解決這種不穩定，出現了 " 源荷互動 "，通過價格調節引導用戶在電量充裕時多用電，在電力緊張時減少用電。" 虛擬電廠 " 把分散的用電設備聚合起來形成可控資源，既能削峰填谷，又無需新建電廠。如果在全國最高負荷時能降低 10% ，就相當于少建 145 座百萬千瓦的電廠，意義重大。
電力指紋技術的出現讓虛擬電廠落地變得容易。它能識別每一臺電器的運行狀態和調節能力，哪怕只是幾十瓦的差別，匯聚在一起也能形成龐大的調節能力。
電力指紋技術在日常生活中還有許多應用場景。比如識別假冒偽劣電器，它可以發現買回來的空調與宣傳匹數是否相符。在家庭能量管理中，它可以讓光伏板、儲能電池和電動汽車協同運轉，自動優化用能。在設備健康監測上，它能預測電器壽命，提前提醒用戶更換。身份識別是正在研究的識別類型，它能精確判定哪輛車在充電，實現自動結算，甚至為未來邊開車邊充電的高速公路提供技術支撐。
電力指紋讓電力系統具備了可見、可知、可控的能力，使智慧用電真正走進家庭和社會，不僅保障安全，更推動能源利用向高效、綠色和智能化邁進。
策劃制作
演講人丨談竹奎南方電網貴州電力科學研究院副總經理、正高級工程師
責編丨艾靜
審校丨徐來 張林林
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