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日本如何打好智能电表这张王牌?

行业聚焦点中国仪表网2012年12月28日 09:09人气:19426

  导读:作为新一代供电网核心装置的“智能电表”目前正在世界各地快速普及。本最大的电力运营商东京电力也打算从2014年度开始导入。该公司计划在2018年度之前,设置可覆盖辖区内6成以上用户的约1700万台智能电表

        智能电表已开始在世界各地全面普及。日本最大的电力公司——东京电力也计划从2014年度开始导入智能电表。通过与家用电器等联动来实现节能化的自动化技术也在研发之中。
  
  自从美国发明家托马斯爱迪生于1879年发明了实用的白炽灯泡以来,世界各地不断铺设电网。近年来,受环境及能源短缺等问题影响,各国开始发展可提高电网总体可靠性及效率的新一代供电网。
  
  2016年市场规模将超过1亿台
  
  作为新一代供电网核心装置的“智能电表”目前正在世界各地快速普及。普及地区以北美及欧洲为中心,日本也开始分阶段导入。包括试导入电表在内,关西电力设置了约150万台,九州电力设置了约18万台。日本最大的电力运营商东京电力也打算从2014年度开始导入。该公司计划在2018年度之前,设置可覆盖辖区内6成以上用户的约1700万台智能电表。就整个日本而言,日本政府制定了2016年之前能够以智能电表对应电力总需求八成的方针。
  
  考虑导入智能电表的国家和地区并非只有欧美和日本。以亚洲为例,中国和韩国也在推进导入智能电表的计划。据美国调查公司IDC介绍,估计2016年智能电表的全球年供货量将从2011年的2540万台增至1.402亿台。目前全球正在使用的电表共有17亿台,其中的大多数迟早会换成智能电表。
  
  尤其是日本,人们对智能电表的关注度很高。在东日本大地震后因核电站停运而导致电力短缺的背景下,日本政府、能源行业、家电行业及通信行业等都对智能电表极为关注。东京电力2012年3~4月向用户征求了智能电表性能参数的相关意见,共从88家企业收到了482条意见。
  
  关于东京电力的智能电表,用来测量用电量的“测量部分”的性能参数已确定,目前正在制定通信功能规格。除了生产现有电表的东光东芝仪表系统公司、大崎电气工业、三菱电机、GE富士电机仪表及Enegate五家公司之外,松下也已宣布参与该业务。
  
  实现远程抄表
  
  智能电表的规格因国家或地区不同而异,但要求的功能基本相同。包括“远程自动抄表”、“远程开关”、“能耗量可视化”、“与HEMS(家用能源管理系统)等EMS的联动”,以及实现这些功能的技术“双向通信”五项功能。
  
  2000年代初意大利和瑞典开始导入的早期智能电表被称为“自动抄表器(AMR)”。AMR所需要的功能只有采用单向通信方式的远程自动抄表。
  
  导入AMR的主要目的是,降低企业的抄表业务成本以及通过提高抄表精度来增加收益。以前的模拟式电表需要抄表员前往现场,用肉眼读取仪表数值。而AMR具备红外线等通信功能,抄表员可通过将抄表器伸到仪表前面,或在附近穿过的方法,以半自动方式收集抄表数据。
  
  实现半自动化之后,少量抄表员就能负责大区域内的抄表工作,所以对于电力公司而言,可以降低人工费。而且,因为消除了目视抄表错误,电力公司还可以更加准确的掌握用电量。也就是说,要求用户支付的电费总是正确的,这有助于提高收益。
  
  后来,AMR还追加了采用双向通信方式的远程操作功能,并被称为“自动抄表管理(AMM)”系统。追加远程操作功能的主要目的是防止非法使用电力/燃气。如果有人通过非法操作仪表等非法使用电力/燃气,电力/燃电公司就能通过远程操作AMM,迅速中断供应。
  
  但导入AMR或AMM的上述目的均对能源公司有利,对于用户而言,反而有可能以转嫁为电费或燃气费的形式负担导入成本。因此,除了能源行业之外,以前人们对智能电表的兴趣并不大。
  
  但近年来,因环境和能源问题意识在全球范围内高涨,情况突然发生了变化。以发达国家为中心,很多用户的消费行动开始注重节能。而且,太阳光及风力等可再生能源提供的电力流入电力系统的“逆潮流”,会导致电力系统总体不稳定,这种情况也被视为一大问题。因为这些原因,使用智能电表来实现节能化和电力系统稳定化的机会越来越成熟。
  
  在这些潮流的推动下,智能电表的导入目的又增加两个。一个是让用户依次掌握电力或燃气的使用量,并督促其减少使用,另一个是通过与电力/燃气公司和用户的EMS联动,达到总体供求平衡。前者已经在部分国家进入实用阶段,从智能电表获取并显示信息的住宅用显示器已在美国等地实现产品化。
  
  节能化自动技术也在研发之中
  
  关于后者,美国等国家已开始提供根据总体供求平衡来调整用户能源使用量的“需求响应(DR)”服务。而且,使DR实现自动化的“自动需求响应(ADR)”研究也十分活跃。其中,美国劳伦斯伯克力国家实验室开发的通信数据模式“OpenADR”因被美国国家标准与技术研究院(NIST)采用而备受关注。
  
  OpenADR由运营商的ADR服务器向用户发送“DR信号”。DR信号可以发送节能请求、能源价格信息及能源系统可靠性等信息,并委托用户考虑如何对应。
  
  比如,HEMS及BEMS(大楼用能源管理系统)的控制器经由智能电表等接到请求节能的DR信号时,控制器会制定总体节能计划,并按照该计划进行设备控制。
  
  日本也在进行OpenADR实证实验,早稻田大学研究生院先进理工学研究系教授林泰弘主导的计划已开始实施。但ADR技术尚在研发之中。
  
  智能电表和控制器的职责分配便是研发内容之一。有意见称,如果能源公司启动ADR服务,站在公平性的角度考虑,就应该让所有用户都能使用。如果只能由控制器控制设备的话,没有导入HEMS或BEMS的用户就无法使用ADR。因此,目前人们还在讨论在智能电表中嵌入部分设备控制功能的方法。但也有意见称,设备控制应全部交给控制器完成,智能电表的功能应尽量简化。
  
  此前一直采用单机形式的仪表将具备“联动”功能。而且,还将随着巨额投资的实施成为能源管理基础设施。
  
  智能电表不仅会对电力及燃气系统,还会对家庭、企业、家电、通信及EV(纯电动汽车)等带来冲击。由智能电表构建的基础设施将变成新服务和技术诞生成长的“摇篮”。ADR可以说是这方面最典型的例子。在智能电表进步的同时,兼顾“生活舒适性”和“节能性”的先进ADR服务和技术也会问世,为了与之对应,HEMS、BEMS、各种家电及EV也有望取得进步。
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