智能電表的概念及應(yīng)用

0引言

隨著電力市場(chǎng)化改革的推進(jìn)、氣候變化的加劇、環(huán)境監(jiān)管要求日趨嚴(yán)格及國(guó)家能源政策的最新調(diào)整，電力網(wǎng)絡(luò)跟電力市場(chǎng)、用戶之間的協(xié)調(diào)和交換越來(lái)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(luò)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(shí)現(xiàn)在傳統(tǒng)電網(wǎng)基礎(chǔ)上的升級(jí)換代。為了在智能電網(wǎng)領(lǐng)域?qū)で笸黄疲訌?qiáng)聯(lián)系與合作，已形成了多個(gè)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(dān)著原始電能數(shù)據(jù)采集、計(jì)量和傳輸?shù)娜蝿?wù)，是實(shí)現(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(jí)量測(cè)體系(advanced metering infrastructure，AMI)、自動(dòng)抄表(automatic meter reading，AMR)系統(tǒng)能為用戶提供更加詳細(xì)的用電信息，使用戶可以更好地管理他們的用電量，以達(dá)到節(jié)省電費(fèi)和減少溫室氣體排放的目標(biāo)；電力零售商可以根據(jù)用戶的需求靈活地制定分時(shí)電價(jià)，推動(dòng)電力市場(chǎng)價(jià)格體系的改革；配電公司能夠更加迅速地檢測(cè)故障，并及時(shí)響應(yīng)強(qiáng)化電力網(wǎng)絡(luò)控制和管理。意大利、英國(guó)、荷蘭等歐洲國(guó)家以及美國(guó)、澳大利亞等國(guó)均開展了AMI/AMR系統(tǒng)的建設(shè)，通過(guò)將先進(jìn)的通信技術(shù)引入到新型的電子式計(jì)量設(shè)備中，研發(fā)出了能實(shí)現(xiàn)能耗監(jiān)測(cè)、具備雙向通信等能力的智能電表。

本文將根據(jù)國(guó)內(nèi)外廠商和研究機(jī)構(gòu)對(duì)智能電表的研究和應(yīng)用成果，對(duì)智能電表的定義進(jìn)行歸納，闡述其在智能電網(wǎng)中的定位、功能和應(yīng)用，并簡(jiǎn)要介紹世界范圍內(nèi)智能電表的應(yīng)用狀況。

1智能電表的概念

早在20世紀(jì)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(shí)，其價(jià)格是機(jī)電式電表的10~20倍，因此主要應(yīng)用于大型用戶。之后隨著具有遠(yuǎn)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(lái)實(shí)現(xiàn)抄表和數(shù)據(jù)管理。

在這樣的系統(tǒng)中，計(jì)量數(shù)據(jù)開始向配網(wǎng)自動(dòng)化等系統(tǒng)開放，但這些系統(tǒng)還無(wú)法有效利用相關(guān)數(shù)據(jù)。同樣地，預(yù)付費(fèi)電表的實(shí)時(shí)能耗數(shù)據(jù)也很少被用于能量管理或節(jié)能措施等應(yīng)用中。

隨著技術(shù)的進(jìn)步，批量生產(chǎn)的靜止式電表能以很低的成本獲得強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)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(jī)電式電表。圖1所示為2家公司研制的智能電表外觀。

對(duì)于“smart meter”的理解，目前國(guó)際上還沒有統(tǒng)一的概念，也沒有統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。歐洲通常采用“smart meter”的概念，而“smart electric meter”則特指智能電表；美國(guó)則習(xí)慣采用“advanced meter”的概念，但其實(shí)質(zhì)是相同的。雖然“smart