與高級(jí)量測體系密切相關(guān)
智能電能表作為智能電網(wǎng)高級(jí)量測體系的基礎(chǔ)元件之一，是其中最重要的環(huán)節(jié)。智能電能表除了通常電能表的基本計(jì)量功能外，主要優(yōu)勢是可雙向計(jì)量和遠(yuǎn)程通信，可實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程讀取電壓、電流等參數(shù)來實(shí)施用電管理。高級(jí)量測體系A(chǔ)MI主要由智能電能表、系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)、家庭網(wǎng)絡(luò)、計(jì)量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、用戶入口等組成，是一個(gè)用來測量、儲(chǔ)存、分析和應(yīng)用用戶信息的網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)，完成用戶側(cè)和電網(wǎng)側(cè)的雙向互動(dòng)，對用戶側(cè)的電壓、電流、用電量等數(shù)據(jù)進(jìn)行測量，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測、分時(shí)電價(jià)和需求側(cè)管理等功能。
我國各省電力公司于本世紀(jì)初開展了集中抄表系統(tǒng)和負(fù)荷控制系統(tǒng)的研究，國家電網(wǎng)有限公司于2008年開始進(jìn)行用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)化工作，陸續(xù)開展的各項(xiàng)研究工作推動(dòng)了智能量測技術(shù)的發(fā)展，為AMI系統(tǒng)建設(shè)提供了重要參考。
按照美國聯(lián)邦能源政策委員會(huì)對AMI的定義，AMI是一個(gè)計(jì)量系統(tǒng)，它能夠每小時(shí)或以更高頻率記錄客戶的用電行為或其他參數(shù)，并通過通信網(wǎng)絡(luò)將測量數(shù)據(jù)傳送到中心。2009年，美國聯(lián)邦政府提出，要為4000萬美國家庭安裝智能電能表；意大利電力公司和法國電力公司通過安裝智能雙向電能表，使客戶可以跟蹤自己的用電情況，并能進(jìn)行遠(yuǎn)程控制；澳大利亞從2007年開始在全國范圍內(nèi)推行AMI，引入分時(shí)電價(jià)，使客戶能更好地管理電能消耗；2009年，韓國電力公司在濟(jì)州島智能電網(wǎng)示范工程中，明確提出建設(shè)基于AMI的智能住宅，根據(jù)需求來改善客戶能效。
“多表合一” 帶來便利生活
用電信息采集系統(tǒng)對客戶的用電信息進(jìn)行采集、處理和實(shí)時(shí)監(jiān)控，系統(tǒng)具備用電信息的自動(dòng)采集、電量費(fèi)控、計(jì)量異常監(jiān)測、用電分析和管理、智能用電設(shè)備的信息交互等功能。2015年，國家電網(wǎng)有限公司依托智能電能表應(yīng)用和用電信息采集系統(tǒng)覆蓋廣泛的采集終端和通信資源，成功驗(yàn)證了電、水、氣、熱多表數(shù)據(jù)集中采集應(yīng)用的技術(shù)可行性和應(yīng)用有效性，帶動(dòng)水、氣、電、熱集采集抄，建設(shè)跨行業(yè)能源運(yùn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)集成平臺(tái)。
通信技術(shù)是實(shí)現(xiàn)“多表合一”的重要基礎(chǔ)，決定了系統(tǒng)的工作原理，也影響著系統(tǒng)的運(yùn)行效率和可靠性。在“多表合一”信息采集建設(shè)過程中，充分考慮技術(shù)條件、施工周期等，磨合解決電能表、水表、燃?xì)獗砘ヂ?lián)互通中遇到的困難，持續(xù)提升采集成功率及穩(wěn)定性。目前，“多表合一”采用的通信技術(shù)主要為M-BUS總線、RS-485、微功率無線、無線公網(wǎng)、電力線載波等，2016年底，NB-IoT正式商用獲工信部批準(zhǔn)，在部分地區(qū)部署應(yīng)用。
2015年9月，國網(wǎng)江西省電力有限公司在鷹潭市開始“多表合一”試點(diǎn)建設(shè)；2017年6月，國網(wǎng)“多表合一”抄收系統(tǒng)全國首家在鷹潭上線，“多表合一”抄收系統(tǒng)與供水、燃?xì)夤緲I(yè)務(wù)系統(tǒng)互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)了水、電、氣表數(shù)據(jù)的采集、交互及共享，驗(yàn)證了“三單合一”“一單式交費(fèi)”功能。2017年10月29日，“電e寶”APP水、電、氣“一單式交費(fèi)”內(nèi)測成功，11月10日正式上線運(yùn)行。截至2017年11月27日，鷹潭市累計(jì)完成智能水表改造81056戶、智能氣表改造210戶，并全部接入國網(wǎng)用電信息采集系統(tǒng)。
目前存在的問題及努力方向
目前，我國智能電能表的計(jì)量故障率是萬分之一點(diǎn)七，可以說極少出現(xiàn)計(jì)量不準(zhǔn)的情況，充分保證了貿(mào)易結(jié)算的公平性。但是，智能電能表在運(yùn)行過程中還是存在一些問題。
按照國家智能電能表相關(guān)檢定規(guī)程要求，智能電能表在運(yùn)行達(dá)到一定年限后，必須全部拆回進(jìn)行檢定，單相智能電能表運(yùn)行年限為8年，三相智能電能表運(yùn)行年限為6年。然而，智能電能表的設(shè)計(jì)壽命是10年，也就是說大多數(shù)智能電能表在還沒有到達(dá)服役年限時(shí)被拆回。
2018年8月國家電網(wǎng)有限公司對26個(gè)省公司運(yùn)行滿7年的智能電能表進(jìn)行了大規(guī)模的計(jì)量性能抽檢，共涉及85個(gè)電能表生產(chǎn)企業(yè)365680只樣表，檢測合格率達(dá)99.64%，這說明目前在運(yùn)電能表質(zhì)量及質(zhì)量偏移情況是理想的。特別是當(dāng)前隨著國家計(jì)量技術(shù)和生產(chǎn)工藝的提升，電能表生產(chǎn)制造水平取得長足進(jìn)步。如果不論電能表質(zhì)量好壞都進(jìn)行更換，極易導(dǎo)致大量計(jì)量性能依舊良好的電能表被過早報(bào)廢，造成社會(huì)資源的極大浪費(fèi)。因此，下一步需要集中考慮如何建立智能電能表的批量輪換方式。
隨著智能電能表推廣運(yùn)行進(jìn)度的不斷深入，目前已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了國家電網(wǎng)有限公司范圍內(nèi)的全覆蓋，然而，智能電能表的非計(jì)量功能需要進(jìn)一步深化應(yīng)用，電網(wǎng)其他業(yè)務(wù)部門也對智能電能表提出了更高要求。需要結(jié)合“大、云、物、移”新技術(shù)，設(shè)計(jì)適用于能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)需求的多芯模組式智能電能表。
具有客戶負(fù)荷辨識(shí)功能的新型智能電能表
2018年4月，國網(wǎng)江蘇省電力有限公司電力科學(xué)研究院（簡稱江蘇電科院）聯(lián)合國內(nèi)表計(jì)生產(chǎn)廠商、高校專家學(xué)者，成功研發(fā)了國內(nèi)首套具有客戶負(fù)荷辨識(shí)功能的新型智能電能表。該款智能電能表在完成常規(guī)電能計(jì)量的同時(shí)，將分析客戶家庭進(jìn)線處的電壓、電流等負(fù)荷信息。經(jīng)過多維度負(fù)荷特征提取、負(fù)荷類型辨識(shí)匹配等環(huán)節(jié)，智能識(shí)別客戶家庭內(nèi)電器類型、啟停時(shí)間及分時(shí)用電量。這款新型智能電能表“足不入戶”就能實(shí)現(xiàn)居民用電設(shè)備組成和能耗全時(shí)段精確辨識(shí)，具有運(yùn)維簡便、投資成本低、信息安全性強(qiáng)等優(yōu)勢。
具有居民用戶負(fù)荷辨識(shí)功能的新型智能電能表在江蘇電網(wǎng)試用后，8月31日，江蘇電科院專業(yè)人員在用電信息采集系統(tǒng)中查詢客戶用電信息，與以往不同的是，系統(tǒng)中顯示的不再只有用戶的每日凍結(jié)電量，而是按家庭電器類別劃分的各類家電的話單式分時(shí)用電詳情。這類全新的電量數(shù)據(jù)稱為“居民用戶用電負(fù)荷辨識(shí)信息”，最終將通過手機(jī)APP、微信公眾號(hào)等方式推送客戶?？蛻艨刹樵冏约铱照{(diào)、熱水器、電飯煲等家電的開啟時(shí)段、功率大小、用電量等詳情，從而了解家庭能耗重點(diǎn)，促進(jìn)科學(xué)合理用電。
目前，居民用戶用電負(fù)荷辨識(shí)智能電能表已在南京試掛運(yùn)行，下一步，將在江蘇省內(nèi)擴(kuò)大試點(diǎn)應(yīng)用規(guī)模，并依托居民用戶的海量用電負(fù)荷辨識(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)電能表非計(jì)量功能的深化應(yīng)用，使用電負(fù)荷數(shù)據(jù)更好地服務(wù)智慧家庭新生活。
延伸閱讀
國際上對智能電能表還沒有統(tǒng)一的定義和標(biāo)準(zhǔn)，一些國家或組織對智能電能表有不同的描述或期望。歐洲智能表計(jì)聯(lián)盟對智能電能表的定義包括：支持計(jì)量數(shù)據(jù)自動(dòng)處理、傳輸、管理和使用，支持改善能源利用效率和能源管理系統(tǒng)（發(fā)電、輸電、配電、用電）的服務(wù)。美國需求響應(yīng)和高級(jí)計(jì)量聯(lián)盟對智能電能表的定義包括:允許電力消費(fèi)者、電力公司和服務(wù)機(jī)構(gòu)以各種形式的電價(jià)進(jìn)行電力交易；提供其他數(shù)據(jù)和功能，以提高電力服務(wù)質(zhì)量及解決服務(wù)中的問題。
本版內(nèi)容來源于國網(wǎng)江蘇省電力有限公司電力科學(xué)研究院、中國電力科學(xué)研究院、國網(wǎng)江西省電力有限公司等，戴鵬飛、張健、孫婷、羅冉冉、段曉萌、張東岳、徐可等對本文有貢獻(xiàn)。
