節(jié)能的關(guān)鍵，如何打好智能電表這張王牌

　　智能電表已開始在世界各地全面普及。日本最大的電力公司——東京電力也計劃從2014年度開始導入智能電表。通過與家用電器等聯(lián)動來實現(xiàn)節(jié)能化的自動化技術(shù)也在研發(fā)之中。

　　自從美國發(fā)明家托馬斯·愛迪生于1879年發(fā)明了實用的白熾燈泡以來，世界各地不斷鋪設(shè)電網(wǎng)。近年來，受環(huán)境及能源短缺等問題影響，各國開始發(fā)展可提高電網(wǎng)總體可靠性及效率的新一代供電網(wǎng)。

　　2016年市場規(guī)模將超過1億臺

　　作為新一代供電網(wǎng)核心裝置的“智能電表”目前正在世界各地快速普及。普及地區(qū)以北美及歐洲為中心，日本也開始分階段導入。包括試導入電表在內(nèi)，關(guān)西電力設(shè)置了約150萬臺，九州電力設(shè)置了約18萬臺。日本最大的電力運營商東京電力也打算從2014年度開始導入。該公司計劃在2018年度之前，設(shè)置可覆蓋轄區(qū)內(nèi)6成以上用戶的約1700萬臺智能電表。就整個日本而言，日本政府制定了2016年之前能夠以智能電表對應電力總需求八成的方針。

　　考慮導入智能電表的國家和地區(qū)并非只有歐美和日本。以亞洲為例，中國和韓國也在推進導入智能電表的計劃。據(jù)美國調(diào)查公司IDC介紹，估計2016年智能電表的全球年供貨量將從2011年的2540萬臺增至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(shù)遲早會換成智能電表。

　　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、能源行業(yè)、家電行業(yè)及通信行業(yè)等都對智能電表極為關(guān)注。東京電力2012年3～4月向用戶征求了智能電表性能參數(shù)的相關(guān)意見，共從88家企業(yè)收到了482條意見。

　　關(guān)于東京電力的智能電表，用來測量用電量的“測量部分”的性能參數(shù)已確定，目前正在制定通信功能規(guī)格。除了生產(chǎn)現(xiàn)有電表的東光東芝儀表系統(tǒng)公司、大崎電氣工業(yè)、三菱電機、GE富士電機儀表及Enegate五家公司之外，松下也已宣布參與該業(yè)務(wù)。

　　實現(xiàn)遠程抄表

　　智能電表的規(guī)格因國家或地區(qū)不同而異，但要求的功能基本相同。包括“遠程自動抄表”、“遠程開關(guān)”、“能耗量可視化”、“與HEMS（家用能源管理系統(tǒng)）等EMS的聯(lián)動”，以及實現(xiàn)這些功能的技術(shù)“雙向通信”五項功能。

　　2000年代初意大利和瑞典開始導入的早期智能電表被稱為“自動抄表器（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)成本以及通過提高抄表精度來增加收益。以前的模擬式電表需要抄表員前往現(xiàn)場，用肉眼讀取儀表數(shù)值。而AMR具備紅外線等通信功能，抄表員可通過將抄表器伸到儀表前面，或在附近穿過的方法，以半自動方式收集抄表數(shù)據(jù)。

　　實現(xiàn)半自動化之后，少量抄表員就能負責大區(qū)域內(nèi)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，要求用戶支付的電費總是正確的，這有助于提高收益。

　　后來，AMR還追加了采用雙向通信方式的遠程操作功能，并被稱為“自動抄表管理（AMM）”系統(tǒng)。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，對于用戶而言，反而有可能以轉(zhuǎn)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，因環(huán)境和能源問題意識在全球范圍內(nèi)高漲，情況突然發(fā)生了變化。以發(fā)達國家為中心，很多用戶的消費行動開始注重節(jié)能。而且，太陽光及風力等可再生能源提供的電力流入電力系統(tǒng)的“逆潮流”，會導致電力系統(tǒng)總體不穩(wěn)定，這種情況也被視為一大問題。因為這些原因，使用智能電表來實現(xiàn)節(jié)能化和電力系統(tǒng)穩(wěn)定化的機會越來越成熟。

　　在這些潮流的推動下，智能電表的導入目的又增加兩個。一個是讓用戶依次掌握電力或燃氣的使用量，并督促其減少使用，另一個是通過與電力/燃氣公司和用戶的EMS聯(lián)動，達到總體供求平衡。前者已經(jīng)在部分國家進入實用階段，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現(xiàn)產(chǎn)品化?！　?strong>節(jié)能化自動技術(shù)也在研發(fā)之中

　　關(guān)于后者，美國等國家已開始提供根據(jù)總體供求平衡來調(diào)整用戶能源使用量的“需求響應（DR）”服務(wù)。而且，使DR實現(xiàn)自動化的“自動需求響應（ADR）”研究也十分活躍。其中，美國勞倫斯伯克力國家實驗室開發(fā)的通信數(shù)據(jù)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由運營商的ADR服務(wù)器向用戶發(fā)送“DR信號”。DR信號可以發(fā)送節(jié)能請求、能源價格信息及能源系統(tǒng)可靠性等信息，并委托用戶考慮如何對應。

　　比如，HEMS及BEMS（大樓用能源管理系統(tǒng)）的控制器經(jīng)由智能電表等接到請求節(jié)能的DR信號時，控制器會制定總體節(jié)能計劃，并按照該計劃進行設(shè)備控制。

　　日本也在進行OpenADR實證實驗，早稻田大學研究生院先進理工學研究系教授林泰弘主導的計劃已開始實施。但ADR技術(shù)尚在研發(fā)之中。

　　智能電表和控制器的職責分配便是研發(fā)內(nèi)容之一。有意見稱，如果能源公司啟動ADR服務(wù)，站在公平性的角度考慮，就應該讓所有用戶都能使用。如果只能由控制器控制設(shè)備的話，沒有導入HEMS或BEMS的用戶就無法使用ADR。因此，目前人們還在討論在智能電表中嵌入部分設(shè)備控制功能的方法。但也有意見稱，設(shè)備控制應全部交給控制器完成，智能電表的功能應盡量簡化。