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智能电表发展前景分析
点击数:899  更新时间:2013/10/7 
   智能电网建立在集成的、高速双向通信网络基础之上,旨在利用先进传感和测量技术、先进设备技术、先进控制方法,以及先进决策支持系统技术,实现电网可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的高效运行。智能电表是智能电网建设的砖石,也是各家各户重要的信息中转站,其本身已经远远超出了单纯的计量功能。在智能电网的发展中,智能电表将获得较大的发展空间。


  一、智能电表技术发展趋势

  目前,智能电表的智能主要体现在抄表和付费便捷化,离真正意义的智能电表还有很长的路要走。用行内有些人士的话来说,目前国内的智能电表只称得上是电子电表,还算不上智能电表。智能电表最大的特点就是交互,就是用户和供电企业的信息交互。信息交互的关键是管理,管理更加便捷和人性化,人性化的管理要求芯片的信息处理能力更强。智能电表的发展要采用先进计量体系(AMI),必将走模块化、网络化及系统化的方向。

  1、采用先进计量体系(AMI)

  智能电表也将超向采用先进计量体系(advancedMeteringInfrastructure;AMI),并成为未来家庭区域网络(HAN)的组成部分。AMI系指利用各种通讯方式,将客户端电表资料传送回控制中心的技术,透过双向通讯达成各种远程资料读取、提供、设定及控制等多种功能之系统。AMI除了改善传统人工抄表不经济、不精确与不实时之缺点外,尚具备多功能,例如:支持各种不同电价费率、提供用户能源使用信息并引导自发性节能、支持传送信号进行用户负载控制,以因应电价改变的自动响应、支持故障侦测与远程开/关管理、改善负载预测、用户用电品质管理等。

  AMI相较于传统机械电表,优点在于具备双向通讯功能,因此AMI可连结用电、发电甚至是储电系统等多方信息相互流通,辅助电网朝向电力系统之高速公路发展,达到随上随下的功能。因此AMI主要优点在于促成节能减碳目标实现、改善供电品质以及提升经济效率,因此在国家、电业、用电户三方面各能提供多方面的效益。

  在国家面AMI可促成需求面管理,以及再生能源并网,因此有助于国家达成节能减碳政策目标。而对于电业而言,AMI可提供负载控制通讯功能,快速量测、诊断电力质量,来实现电网自愈功能(self-healing),提升供电品质;并可透过时间电价机制之搭配,实现尖离峰平滑,以减缓新建电厂的压力;同时更容易获得用户的用电资料,故可提供更多创新服务[2]。最后在用户面,AMI搭配显示器可使用电信息透明化,使用电户能掌握更多信息,进行能源管理;并加强用户与电力系统之灵活互动,使用电户可同时扮演发电者与电力消耗者的角色,有助于健全电力市场运作。

  2、模块化

  智能电表采用功能模块化设计有以下优点:其一是只需通过更换部分功能模块就可以实现电能表的升级换代,而无需更换整个电能表,从而摆脱了传统电能表设计中那种因不可更改导致的成批调换和淘汰,乃至整个系统需要重构的厄运;其二是由于功能的模块化和结构的标准化,使得供用电管理部门在选购电能表时不必过分依赖某一电能表厂家产品,并为规范电能表的研制与开发提供可能;其三是可以通过现场或远程升级更换故障模块的方法,提高可维护性并节省维护费用。

  3、网络化

  网络化可以实现将各种场合的电能数据进行实时采样和存储,并经有线或无线网络的传输,将信息实时或非实时的输送到用电信息管理系统中,通过数据共享和分析实现供用电管理部门对异地用电信息的实时或非实时的测量和监控。通过网络化,可以将智能电表的部分功能从接入层上移到网络层和数据管理平台层,通过数据共享和综合分析实现智能电表的功能,简化智能电表的设计。目前,可利用的通信网络有:电力线载波(PLC)网、光纤与同轴电缆(HFC)网、固定电话(PSTN)网、无线移动(GSM/GPRS/CDMA)网。近日,国家电网公司和中国电信集团公司在京签署战略合作框架协议,双方将在电网和通信领域开展合作,以共建电力光纤到户工程为着力点,合作推动坚强智能电网建设。电力光纤入户工程在技术上实现了只需一次施工,一个通道,一次性解决缆线入户的问题,可取代以往电线、网线、电话线和有线电视等多条线路的多次施工[3]。三网融合的目的就是资源共享,为电能信息数据的传输提供了稳定可靠和价格低廉的数据传输信道和网络,为智能电表的网络化和系统化及其自动抄收的实现奠定了网络化基础。

  4、系统化

  系统化是综合利用成熟的计算机技术和电力系统自动化技术,在数据控制管理平台实现海量用电数据的有效分析、处理与管理。在网络化和系统化的推动下,用电信息管理系统可以向着分布性和开放性的方向发展,使得用电信息管理功能的扩展更加灵活,性能不断提高,使用更加简便。

  二、智能电表的发展前景

  1、国内市场前景

  目前北京、上海等一线城市已经开始试点使用。福州已开始为3个小区,近25.7万户进行电网智能化改造,首批3000户已开始正式使用智能电表,2010年年内25.7万试点用户全部使用智能电表。南京市2010年年底前首批免费完成102万户智能电表改造,五年内改造全部完成。

  从机械电表到电子式电表,再到现在的智能电表,产品升级是当前市场的需求,也是企业发展的方向。上个世纪家用电表基本以机械表为主,一般每只价格在三四十元。2000年前后,逐步更换为电子式电表,其价格略有增加,每只五六十元左右。现在的智能电表技术含量提高,价格也比电子式电表翻了一番,每只100多元。

  电表市场数量庞大,若全面换装智能电表,则市场规模将相当可观。智能电表安装数量自2009年起,开始出现两位数的成长,2009年智能电表安装达7,600万具,2015年预计将达2.12亿具。国内行业将面临一个每年超过50亿元规模的市场,这对智能电表制造企业更是巨大的推动,智能电表制造企业将成为充分受益于智能电网建设的排头兵。

  2、国际市场前景

  未来五年欧洲与北美仍为主力市场,亚洲在中国大陆带动下,为成长潜力最大的区域。欧洲与日本把目标设定为2020年智能电表普及率达80%。预计全球出货将从2008年的仅数百万部增长至2014年的约5,000万部,年复合增长率(CAGR)高达48%。

  西班牙的3 个电力公用事业公司几乎垄断了整个电力市场份额(Endesa 占40%多,Iberdrola 占30%多,Union Fenosa 占10%多,其他约占4%),拥有2 000 多万的客户。西班牙政府在2007 年8 月出台了相关法律,要求截止到2014 年,所有经销商需要有高级表计管理(advanced meter management,AMM)操作系统,截止到2018 年,所有机械式电表都要换成智能电表,要能实现有功/无功计量、最大需量测量、用电负荷特性采集、电源管理、分时计费、远程抄表、远程断/供电、远程编程等功能。

  法国政府正在将电力用户使用智能电表纳入法律中。2006 年法国的电力管理部门提出了3 个里程碑式的计划:到2012 年1 月,所有安装的电表都必须是智能电表;到2014 年底,50%的电表必须与AMM 系统相连;到2016 年底,95%的电表必须与AMM 系统相连。2006 年,法国配电公司(Electricity Network Distribution of France,ERDF)主导了一个为电力企业和技术需要服务的R&D 项目,并计划在2010—2017 年间将3 300 万只电表全部替换为智能电表。Actaris 和兰吉尔公司正在开展30 万只智能电表的大规模试点工作,主要采用PLC通信方式。

  三、促进智能电表的发展

  1、加大技术创新力度

  目前,我国智能电表的核心技术过于依赖进口,为了促进我国智能电网的可持续发展,一是构建智能电表产学研一体化科研机制,加大技术创新力度,攻克芯片、电解电容、液晶显示屏、双向通信安全及控制等核心技术和高端技术;二是深入分析我国智能电表产业在国际市场的优劣势,圈定智能电表广域利用通信技术、智能电表近距离接入通信技术等重点项目领域,制定国际标准路线图,积极争取国际标准话语权。

  充分利用中国电科院、国网电科院等科研单位在电力系统技术研发过程中积累的经验,积极借鉴相关领域龙头企业及科研机构的成熟技术,广泛搭建合作平台,加快共性技术和关键技术领域研究课题攻关。明确研发重点,近期应根据我国电网发展特点和规律,重点在控制芯片、复杂工况可靠性、通信接口兼容性等领域开展研究,早日掌握智能电表的核心技术[4]。对已有表计的技术改造研究加大投入,统筹考虑功能要求和研发生产成本,提高智能电表生产企业的经济效益。

  2、提高智能电表的产业化运作能力

  首先,加快智能电表产业人才队伍培养。智能电表是跨行业的产业,需要跨专业、跨行业人才。其次,强化对电工产品入网的技术监督,明确功能需求和工艺标准,从市场需求入手,加强规范化设计,统一标准,尽早实现科学的产业化布局。第三,确定阶段推广目标。充分考虑各阶段的财务负担和运行风险,按照统筹产业链各环节发展目标,突出阶段重点,扎实稳妥地实现产业发展战略目标。

  3、实施用户侧能源管理工程

  一是加大能源管理系统研发力度,研讨能源管理系统所需的用户侧新电器的规格,丰富可供用户选择的最优能源消费服务类型;二是政府及电力企业要创造条件,整合环境,为用户提供能源供需的详细信息,促进用户由单纯的“能源消费主体”向“能源管理主体”的转变,主动选择最优的能源消费模式。

  4、注重推广和普及工作

  以家庭用户为试点对象,围绕消费电量可视化、峰谷电价设定、随气温变化设定分时电价等内容,开展智能电表的应用试点,及时总结试点经验。根据试点的成本效益分析,逐步完善智能电表利用规范,逐步普及智能电表。

  四、结论

  目前国外智能电表的大规模推广为全球表计行业的发展注入了新的活力。国家电网公司建设统一坚强智能电网的规划,也给国内计量和用电信息采集设备、系统的开发带来了前所未有的机遇。随着智能电网建设步伐的加快,国内厂商在智能电表领域的研究和推广必将掀起新的热潮。各种新材料、新技术、新工艺的采用也必将极大地提升国内表计设备的整体水平,从而为我国智能电网的发展提供坚强的技术保障。此外还应广泛宣传智能电网建设产生的良好社会效益和经济效益,提高政府相关部门对智能电表及其发展意义的认知,积极争取财税政策和产业政策支持。
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