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智能電表——推動(dòng)節能的王牌
2024-08-11 10:42:40
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智能電表——推動(dòng)節能的王牌智能電表已開(kāi)始在世界各地全面普及。日本最大的電力企業(yè)東京電力公司也計劃從2014年度開(kāi)始導入智能電表。通過(guò)與家用電器等聯(lián)動(dòng)來(lái)實(shí)現節能的自動(dòng)化技術(shù)也在研發(fā)之中。
自從美國發(fā)明家托馬斯·生于1879年發(fā)明了實(shí)用的白熾燈泡以來(lái)，世界各地不斷鋪設電網(wǎng)。近年來(lái)，受環(huán)境及能源短缺等問(wèn)題影響，各國開(kāi)始發(fā)展可提高電網(wǎng)總體可靠性及效率的新一代供電網(wǎng)。
作為新一代供電網(wǎng)核心裝置，“智能電表”目前正在世界各地快速普及。普及地區以北美和歐洲為中心，日本也開(kāi)始分階段導入。包括試導入電表在內，關(guān)西電力公司設置了約150萬(wàn)臺，九州電力公司設置了約18萬(wàn)臺。東京電力也打算從2014年度開(kāi)始導入。該公司計劃在2018年度之前，設置約1700萬(wàn)臺智能電表，可覆蓋轄區內6成以上用戶(hù)。就整個(gè)日本而言，日本政府制定了2016年之前能夠以智能電表滿(mǎn)足八成電力總需求的方針。
考慮導入智能電表的國家和地區并非只有歐美和日本。以亞洲為例，中國和韓國也在推進(jìn)導入智能電表的計劃。美國調查公司IDC稱(chēng)，估計2016年智能電表的全球年供貨量將從2011年的2540萬(wàn)臺增至1.402億臺。目前全球正在使用的電表共有17億臺，其中的大多數遲早會(huì )換成智能電表。
尤其是日本，人們對智能電表的關(guān)注度很高。在東日本大地震后因核電站停運而導致電力短缺的背景下，日本政府和能源行業(yè)、家電行業(yè)、通信行業(yè)等都對智能電表極為關(guān)注。東京電力于2012年3～4月，就智能電表性能指標向用戶(hù)征求了意見(jiàn)，共從88家企業(yè)收到了482條意見(jiàn)。
關(guān)于東京電力的智能電表，用來(lái)測量用電量的“測量部分”的性能指標已確定，目前正在制定通信功能規格。除了生產(chǎn)現有電表的東光東芝儀表系統公司、大崎電氣工業(yè)公司、三菱電機公司、GE富士電機儀表公司及Enegate公司五家企業(yè)之外，松下公司也已宣布參與該業(yè)務(wù)。
智能電表的規格因國家或地區不同而異，但要求的功能基本相同。包括“遠程自動(dòng)抄表”、“遠程開(kāi)關(guān)”、“能耗量可視化”、“與HEMS（家用能源管理系統）等EMS的聯(lián)動(dòng)”，以及實(shí)現這些功能的技術(shù)“雙向通信”五項功能。
問(wèn)世之初以“遠程自動(dòng)抄表”和“遠程開(kāi)關(guān)”為主，近年來(lái)開(kāi)始重視“能耗量可視化”以及“與EMS的聯(lián)動(dòng)”。以連接運營(yíng)商和用戶(hù)的“Hub”功能為目標。
2000年代初在意大利和瑞典開(kāi)始導入的早期智能電表被稱(chēng)為“自動(dòng)抄表器” （AMR）。AMR所需要的功能只有采用單向通信方式的遠程自動(dòng)抄表。
導入AMR的主要目的是，降低企業(yè)的抄表業(yè)務(wù)成本以及通過(guò)提高抄表精度來(lái)增加收益。以前的模擬式電表需要抄表員前往現場(chǎng)，用肉眼讀取儀表數值。而AMR具備紅外線(xiàn)等通信功能，抄表員可通過(guò)將抄表器伸到儀表前面，或在附近穿過(guò)的方法，以半自動(dòng)方式收集抄表數據。
實(shí)現半自動(dòng)化之后，少量抄表員就能負責大區域內的抄表工作，所以對于電力公司而言，可以降低人工費。而且，因為消除了目視抄表錯誤，電力公司還可以更加準確的掌握用電量。也就是說(shuō)，要求用戶(hù)支付的電費總是正確的，這有助于提高收益。
后來(lái)，AMR還追加了采用雙向通信方式的遠程操作功能，并被稱(chēng)為“自動(dòng)抄表管理” （AMM）系統。追加遠程操作功能的主要目的是防止非法使用電力/燃氣。如果有人通過(guò)非法操作儀表等非法使用電力/燃氣，電力/燃電公司就能通過(guò)遠程操作AMM，迅速中斷供應。
但導入AMR或AMM的上述目的均對能源公司有利，對于用戶(hù)而言，反而有可能以轉嫁為電費或燃氣費的形式負擔導入成本。因此，除了能源行業(yè)之外，以前人們對智能電表的興趣并不大。
但近年來(lái)，因環(huán)境和能源問(wèn)題意識在全球范圍內高漲，情況突然發(fā)生了變化。以發(fā)達國家為中心，很多用戶(hù)的消費行動(dòng)開(kāi)始注重節能。而且，太陽(yáng)光及風(fēng)力等可再生能源提供的電力流入電力系統的“逆潮流”，會(huì )導致電力系統總體不穩定CQ9電子平臺，這種情況也被視為一大問(wèn)題。因為這些原因，使用智能電表來(lái)實(shí)現節能化和電力系統穩定化的機會(huì )越來(lái)越成熟。
在這些潮流的推動(dòng)下，智能電表的導入目的又增加兩個(gè)。一個(gè)是讓用戶(hù)依次掌握電力或燃氣的使用量，并督促其減少使用，另一個(gè)是通過(guò)與電力/燃氣公司和用戶(hù)的EMS聯(lián)動(dòng)，達到總體供求平衡。前者已經(jīng)在部分國家進(jìn)入實(shí)用階段，從智能電表獲取并顯示信息的住宅用顯示器已在美國等地實(shí)現產(chǎn)品化。
關(guān)于后者，美國等國家已開(kāi)始提供根據總體供求平衡來(lái)調整用戶(hù)能源使用量的“需求響應” （DR）服務(wù)。而且，使DR實(shí)現自動(dòng)化的“自動(dòng)需求響應” （ADR）研究也十分活躍。其中，美國勞倫斯伯克力國家實(shí)驗室開(kāi)發(fā)的通信數據模式“OpenADR”因被美國國家標準與技術(shù)研究院（NIST）采用而備受關(guān)注。
OpenADR由運營(yíng)商的ADR服務(wù)器向用戶(hù)發(fā)送“DR信號”。DR信號可以發(fā)送節能請求、能源價(jià)格信息及能源系統可靠性等信息，并委托用戶(hù)考慮如何對應。
比如，HEMS及BEMS（大樓用能源管理系統）的經(jīng)由智能電表等接到請求節能的DR信號時(shí)，會(huì )制定總體節能計劃，并按照該計劃進(jìn)行設備控制。
日本也在進(jìn)行OpenADR實(shí)證實(shí)驗，早稻田大學(xué)研究生院先進(jìn)理工學(xué)研究系教授林泰弘主導的計劃已開(kāi)始實(shí)施。但ADR技術(shù)尚在研發(fā)之中。
智能電表和的職責分配便是研發(fā)內容之一。有意見(jiàn)稱(chēng)，如果能源公司啟動(dòng)ADR服務(wù)，站在公平性的角度考慮，就應該讓所有用戶(hù)都能使用。如果只能由控制設備，沒(méi)有導入HEMS或BEMS的用戶(hù)就無(wú)法使用ADR。因此，目前人們還在討論在智能電表中嵌入部分設備控制功能的方法。但也有意見(jiàn)稱(chēng)，設備控制應全部交給完成，智能電表的功能應盡量簡(jiǎn)化。
此前一直采用單機形式的儀表將具備“聯(lián)動(dòng)”功能。而且，還將隨著(zhù)巨額投資的實(shí)施成為能源管理基礎設施。
智能電表不僅會(huì )對電力及燃氣系統，還會(huì )對家庭、企業(yè)、家電、通信及電動(dòng)汽車(chē)等帶來(lái)沖擊。由智能電表構建的基礎設施將變成新服務(wù)和技術(shù)誕生成長(cháng)的“搖籃”。ADR可以說(shuō)是這方面最典型的例子。在智能電表進(jìn)步的同時(shí)，兼顧“生活舒適性”和“節能性”的先進(jìn)ADR服務(wù)和技術(shù)也會(huì )問(wèn)世，為了與之對應，HEMS、BEMS、各種家電及電動(dòng)汽車(chē)也有望取得進(jìn)步。（日經(jīng)技術(shù)在線(xiàn)！ 供稿）
