智能電表的概念及應用

0引言

隨著電力市場化改革的推進、氣候變化的加劇、環(huán)境監(jiān)管要求日趨嚴格及國家能源政策的最新調(diào)整，電力網(wǎng)絡跟電力市場、用戶之間的協(xié)調(diào)和交換越來越緊密，電能質(zhì)量水平要求逐步提高，可再生能源等分布式發(fā)電資源數(shù)量不斷增加，傳統(tǒng)電力網(wǎng)絡已經(jīng)難以支撐如此多的發(fā)展要求。為此人們提出了發(fā)展智能電網(wǎng)(smart grid)的設(shè)想，以實現(xiàn)在傳統(tǒng)電網(wǎng)基礎(chǔ)上的升級換代。為了在智能電網(wǎng)領(lǐng)域?qū)で笸黄疲訌娐?lián)系與合作，已形成了多個全球性聯(lián)盟組織。

智能電表是智能電網(wǎng)(特別是智能配電網(wǎng))數(shù)據(jù)采集的基本設(shè)備之一，承擔著原始電能數(shù)據(jù)采集、計量和傳輸?shù)娜蝿眨菍崿F(xiàn)信息集成、分析優(yōu)化和信息展現(xiàn)的基礎(chǔ)。在智能電表基礎(chǔ)上構(gòu)建的高級量測體系(advanced metering infrastructure，AMI)、自動抄表(automatic meter reading，AMR)系統(tǒng)能為用戶提供更加詳細的用電信息，使用戶可以更好地管理他們的用電量，以達到節(jié)省電費和減少溫室氣體排放的目標；電力零售商可以根據(jù)用戶的需求靈活地制定分時電價，推動電力市場價格體系的改革；配電公司能夠更加迅速地檢測故障，并及時響應強化電力網(wǎng)絡控制和管理。意大利、英國、荷蘭等歐洲國家以及美國、澳大利亞等國均開展了AMI/AMR系統(tǒng)的建設(shè)，通過將先進的通信技術(shù)引入到新型的電子式計量設(shè)備中，研發(fā)出了能實現(xiàn)能耗監(jiān)測、具備雙向通信等能力的智能電表。

本文將根據(jù)國內(nèi)外廠商和研究機構(gòu)對智能電表的研究和應用成果，對智能電表的定義進行歸納，闡述其在智能電網(wǎng)中的定位、功能和應用，并簡要介紹世界范圍內(nèi)智能電表的應用狀況。

1智能電表的概念

早在20世紀90年代就出現(xiàn)了智能電表(smart meter)的概念。1993年靜止式電表剛剛出現(xiàn)時，其價格是機電式電表的10~20倍，因此主要應用于大型用戶。之后隨著具有遠程通信能力的電表數(shù)量的增加，亟需開發(fā)新的系統(tǒng)來實現(xiàn)抄表和數(shù)據(jù)管理。

在這樣的系統(tǒng)中，計量數(shù)據(jù)開始向配網(wǎng)自動化等系統(tǒng)開放，但這些系統(tǒng)還無法有效利用相關(guān)數(shù)據(jù)。同樣地，預付費電表的實時能耗數(shù)據(jù)也很少被用于能量管理或節(jié)能措施等應用中。

隨著技術(shù)的進步，批量生產(chǎn)的靜止式電表能以很低的成本獲得強大的數(shù)據(jù)處理和存儲能力，從而促使小型用戶電表的智能化水平得到大幅提升，靜止式電表也逐步取代了傳統(tǒng)的機電式電表。圖1所示為2家公司研制的智能電表外觀。

對于“smart meter”的理解，目前國際上還沒有統(tǒng)一的概念，也沒有統(tǒng)一的國際標準。歐洲通常采用“smart meter”的概念，而“smart electric meter”則特指智能電表；美國則習慣采用“advanced meter”的概念，但其實質(zhì)是相同的。雖然“smart