與高級量測體系密切相關(guān)
智能電能表作為智能電網(wǎng)高級量測體系的基礎元件之一，是其中最重要的環(huán)節。智能電能表除了通常電能表的基本計量功能外，主要優(yōu)勢是可雙向計量和遠程通信，可實(shí)時(shí)遠程讀取電壓、電流等參數來(lái)實(shí)施用電管理。高級量測體系AMI主要由智能電能表、系統通信網(wǎng)絡(luò )、家庭網(wǎng)絡(luò )、計量數據管理系統、用戶(hù)入口等組成，是一個(gè)用來(lái)測量、儲存、分析和應用用戶(hù)信息的網(wǎng)絡(luò )和系統，完成用戶(hù)側和電網(wǎng)側的雙向互動(dòng)，對用戶(hù)側的電壓、電流、用電量等數據進(jìn)行測量，實(shí)現遠程監測、分時(shí)電價(jià)和需求側管理等功能。
我國各省電力公司于本世紀初開(kāi)展了集中抄表系統和負荷控制系統的研究，國家電網(wǎng)有限公司于2008年開(kāi)始進(jìn)行用電信息采集系統建設的標準化工作，陸續開(kāi)展的各項研究工作推動(dòng)了智能量測技術(shù)的發(fā)展，為AMI系統建設提供了重要參考。
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)計量系統，它能夠每小時(shí)或以更高頻率記錄客戶(hù)的用電行為或其他參數，并通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò )將測量數據傳送到中心。2009年，美國聯(lián)邦政府提出，要為4000萬(wàn)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(guò)安裝智能雙向電能表，使客戶(hù)可以跟蹤自己的用電情況，并能進(jìn)行遠程控制；澳大利亞從2007年開(kāi)始在全國范圍內推行AMI，引入分時(shí)電價(jià)，使客戶(hù)能更好地管理電能消耗；2009年，韓國電力公司在濟州島智能電網(wǎng)示范工程中，明確提出建設基于A(yíng)MI的智能住宅，根據需求來(lái)改善客戶(hù)能效。
“多表合一” 帶來(lái)便利生活
用電信息采集系統對客戶(hù)的用電信息進(jìn)行采集、處理和實(shí)時(shí)監控，系統具備用電信息的自動(dòng)采集、電量費控、計量異常監測、用電分析和管理、智能用電設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用和用電信息采集系統覆蓋廣泛的采集終端和通信資源，成功驗證了電、水、氣、熱多表數據集中采集應用的技術(shù)可行性和應用有效性，帶動(dòng)水、氣、電、熱集采集抄，建設跨行業(yè)能源運行動(dòng)態(tài)數據集成平臺。
通信技術(shù)是實(shí)現“多表合一”的重要基礎，決定了系統的工作原理，也影響著(zhù)系統的運行效率和可靠性。在“多表合一”信息采集建設過(guò)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、燃氣表互聯(lián)互通中遇到的困難，持續提升采集成功率及穩定性。目前，“多表合一”采用的通信技術(shù)主要為M-BUS總線(xiàn)、RS-485、微功率無(wú)線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)公網(wǎng)、電力線(xiàn)載波等，2016年底，NB-IoT正式商用獲工信部批準，在部分地區部署應用。
2015年9月，國網(wǎng)江西省電力有限公司在鷹潭市開(kāi)始“多表合一”試點(diǎn)建設；2017年6月，國網(wǎng)“多表合一”抄收系統全國首家在鷹潭上線(xiàn)，“多表合一”抄收系統與供水、燃氣公司業(yè)務(wù)系統互聯(lián)互通，實(shí)現了水、電、氣表數據的采集、交互及共享，驗證了“三單合一”“一單式交費”功能。2017年10月29日，“電e寶”APP水、電、氣“一單式交費”內測成功，11月10日正式上線(xiàn)運行。截至2017年11月27日，鷹潭市累計完成智能水表改造81056戶(hù)、智能氣表改造210戶(hù)，并全部接入國網(wǎng)用電信息采集系統。
目前存在的問(wèn)題及努力方向
目前，我國智能電能表的計量故障率是萬(wàn)分之一點(diǎn)七，可以說(shuō)極少出現計量不準的情況，充分保證了貿易結算的公平性。但是，智能電能表在運行過(guò)程中還是存在一些問(wèn)題。
按照國家智能電能表相關(guān)檢定規程要求，智能電能表在運行達到一定年限后，必須全部拆回進(jìn)行檢定，單相智能電能表運行年限為8年，三相智能電能表運行年限為6年。然而，智能電能表的設計壽命是10年，也就是說(shuō)大多數智能電能表在還沒(méi)有到達服役年限時(shí)被拆回。
2018年8月國家電網(wǎng)有限公司對26個(gè)省公司運行滿(mǎn)7年的智能電能表進(jìn)行了大規模的計量性能抽檢，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99.64%，這說(shuō)明目前在運電能表質(zhì)量及質(zhì)量偏移情況是理想的。特別是當前隨著(zhù)國家計量技術(shù)和生產(chǎn)工藝的提升，電能表生產(chǎn)制造水平取得長(cháng)足進(jìn)步。如果不論電能表質(zhì)量好壞都進(jìn)行更換，極易導致大量計量性能依舊良好的電能表被過(guò)早報廢，造成社會(huì )資源的極大浪費。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(zhù)智能電能表推廣運行進(jìn)度的不斷深入，目前已經(jīng)基本實(shí)現了國家電網(wǎng)有限公司范圍內的全覆蓋，然而，智能電能表的非計量功能需要進(jìn)一步深化應用，電網(wǎng)其他業(yè)務(wù)部門(mén)也對智能電能表提出了更高要求。需要結合“大、云、物、移”新技術(shù)，設計適用于能源互聯(lián)網(wǎng)建設需求的多芯模組式智能電能表。
具有客戶(hù)負荷辨識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(jiǎn)稱(chēng)江蘇電科院）聯(lián)合國內表計生產(chǎn)廠(chǎng)商、高校專(zhuān)家學(xué)者，成功研發(fā)了國內首套具有客戶(hù)負荷辨識功能的新型智能電能表。該款智能電能表在完成常規電能計量的同時(shí)，將分析客戶(hù)家庭進(jìn)線(xiàn)處的電壓、電流等負荷信息。經(jīng)過(guò)多維度負荷特征提取、負荷類(lèi)型辨識匹配等環(huán)節，智能識別客戶(hù)家庭內電器類(lèi)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(hù)”就能實(shí)現居民用電設備組成和能耗全時(shí)段精確辨識，具有運維簡(jiǎn)便、投資成本低、信息安全性強等優(yōu)勢。
具有居民用戶(hù)負荷辨識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(zhuān)業(yè)人員在用電信息采集系統中查詢(xún)客戶(hù)用電信息，與以往不同的是，系統中顯示的不再只有用戶(hù)的每日凍結電量，而是按家庭電器類(lèi)別劃分的各類(lèi)家電的話(huà)單式分時(shí)用電詳情。這類(lèi)全新的電量數據稱(chēng)為“居民用戶(hù)用電負荷辨識信息”，最終將通過(guò)手機APP、微信公眾號等方式推送客戶(hù)?？蛻?hù)可查詢(xún)自家空調、熱水器、電飯煲等家電的開(kāi)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(hù)用電負荷辨識智能電能表已在南京試掛運行，下一步，將在江蘇省內擴大試點(diǎn)應用規模，并依托居民用戶(hù)的海量用電負荷辨識數據，實(shí)現電能表非計量功能的深化應用，使用電負荷數據更好地服務(wù)智慧家庭新生活。
延伸閱讀
國際上對智能電能表還沒(méi)有統一的定義和標準，一些國家或組織對智能電能表有不同的描述或期望。歐洲智能表計聯(lián)盟對智能電能表的定義包括：支持計量數據自動(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（發(fā)電、輸電、配電、用電）的服務(wù)。美國需求響應和高級計量聯(lián)盟對智能電能表的定義包括:允許電力消費者、電力公司和服務(wù)機構以各種形式的電價(jià)進(jìn)行電力交易；提供其他數據和功能，以提高電力服務(wù)質(zhì)量及解決服務(wù)中的問(wèn)題。
本版內容來(lái)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。
