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智能電表的發(fā)展歷程發(fā)展前景
2024-08-11 10:38:28
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智能電表的發(fā)展歷程發(fā)展前景與自動(dòng)抄表等諸多功能，已成為電網(wǎng)運行的核心用電側感知元件。區別于傳統電能表，智能電表在具備了最基本的用電量計量功能的基礎上，同時(shí)還滿(mǎn)足了雙向計量、階梯電價(jià)、分時(shí)電價(jià)、峰谷電價(jià)、防竊電、
自從1876年，第一塊電能表面世，電能表已經(jīng)從機械式電表逐步發(fā)展成當前的智能電表，上世紀60年代以前電能表采用電氣機械原理，其中應用最多的是感應式的電能表，上世紀70年代起，人們開(kāi)始初步探討模擬電子電路的方案。我國電子式電表發(fā)展分為三個(gè)階段，2009年開(kāi)始，具有一體化信息采集、實(shí)時(shí)監測、信息交互功能的智能電表已經(jīng)普及，目前基本已經(jīng)實(shí)現了全面覆蓋。
在智能電表設計標準上，目前，國內電力公司已經(jīng)開(kāi)始借鑒IR46標準的設計理念來(lái)研究下一代智能電表技術(shù)，未來(lái)將會(huì )采用雙芯模組設計方案。該方案包括計量芯和管理芯兩部分，其中，計量芯負責計量，不允許對其進(jìn)行軟件升級，管理芯則負責計量以外的負荷控制、費控、通信CQ9電子平臺、凍結、顯示和事件記錄等，允許升級。雙芯的設計實(shí)現了電能計量與電能管理在硬件上的分離，這為未來(lái)新需求下軟件升級留足了操作空間。新標準下的智能電表將在傳統的計量業(yè)務(wù)之外，搭載更多的功能，可實(shí)現系統內業(yè)務(wù)和泛在業(yè)務(wù)。
2011年11月，國家發(fā)改委發(fā)布《關(guān)于居民生活用電實(shí)行階梯電價(jià)的指導意見(jiàn)的通知》，對居民生活用電開(kāi)始試行階梯電價(jià)。而智能電表和用電信息采集系統產(chǎn)品正是實(shí)現階梯電價(jià)的前提保障。
我國電網(wǎng)投資的穩步增長(cháng)也將給智能電表行業(yè)發(fā)展帶來(lái)良好前景。2009年7月，國家電網(wǎng)制定了智能電網(wǎng)的發(fā)展規劃：2016-2020年是引領(lǐng)提升階段，將全面建成統一的堅強智能電網(wǎng)，技術(shù)和裝配達到國際先進(jìn)水平。
基于產(chǎn)品用途和我國電力行業(yè)的運行機制，我國智能電表、用電信息采集終端的主要客戶(hù)是國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)及其下屬各網(wǎng)省公司，另外還包括部分地方電力公司及其他工商企業(yè)客戶(hù)。國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)主要通過(guò)集中招標形式采購智能電表及用電信息采集終端產(chǎn)品。
國家電網(wǎng)于2009年出臺智能電網(wǎng)規劃，同年智能電表開(kāi)啟集中招標采購，2014和2015年智能電表招標采購數量達到頂峰，后隨著(zhù)智能電表首輪改造整體完成，2016年和2017年智能電表招標采購數量有所回落。智能電表屬于強制檢定類(lèi)計量器具，根據《中華人民共和國國家計量檢定規程》規定，其檢定周期一般不超過(guò)8年。2019年全年智能電表的招標量約為7380萬(wàn)只，同比增長(cháng)39.80%。2020年第一批智能電表招標量不及預期，智能電表招標總量約2475.38萬(wàn)只，同比下滑35.2%。
來(lái)源：國家電網(wǎng)電子商務(wù)平臺智能電能表產(chǎn)品結構方面，2015-2019年，國家電網(wǎng)智能電表招標中，2級單相智能表招標需求一直占據主要比重，達到85%以上水平。其次為1級三相智能表，占比在10%上下浮動(dòng)。0.5S三相智能表和0.2S三相智能表招標需求不到2%。在2020年第一批招標中，其中2級單相標2228.28萬(wàn)只，1級三相表215.34萬(wàn)只，0.5S三相表30.90萬(wàn)只，0.2S三相表0.86萬(wàn)只?？芍獓译娋W(wǎng)智能電表招標產(chǎn)品需求中，快速增長(cháng)，需求較大的仍是2級、1級的智能電表。
國家電網(wǎng)提出，2021年初步建成泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，第二階段到2024年建成泛在電力物聯(lián)網(wǎng)。感知層是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的基礎層和數據源，而智能電表正是典型的感知層終端，是故障搶修、電力交易、客戶(hù)服務(wù)、配網(wǎng)運行、電能質(zhì)量監測等各項業(yè)務(wù)的基礎數據來(lái)源。在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)應用場(chǎng)景下，對于工商業(yè)用戶(hù)，采集客戶(hù)數據并智能分析，進(jìn)而為企業(yè)能效管理服務(wù)提供支撐。對于家庭用戶(hù)，重點(diǎn)通過(guò)居民側“互聯(lián)網(wǎng)+”家庭能源管理系統優(yōu)化用電。2019年初，國網(wǎng)感知層接入的終端數量為5.4億臺套左右，隨著(zhù)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設的推進(jìn)，到2030年預計將達到20億臺套，未來(lái)感知層終端市場(chǎng)可觀(guān)。
2017年國家863計劃先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域“基于CMC的智能電表的研制和應用”課題通過(guò)了技術(shù)驗收?；贑MC的智能電表抄表系統，采用微功率無(wú)線(xiàn)通信，避免了新的通信網(wǎng)絡(luò )的建設和投資，具有線(xiàn)路改造小、成本低、使用方便、免維護等優(yōu)點(diǎn)，提高了抄表系統的穩定性和可靠性。CMC自主核心軟硬件的智能電表終端及抄表系統的研發(fā)，突破了智能電表關(guān)鍵核心芯片嚴重依賴(lài)進(jìn)口的現狀，突破了電表行業(yè)核心技術(shù)的國產(chǎn)化。
近年來(lái)在電表行業(yè)中，高端產(chǎn)品的市場(chǎng)集中度有所提升，以招標數量較多的2019年第一批次招標為例，CR3占比已達12.3%，其中0.5S級三相表CR3約34%，而整體市場(chǎng)的參與者也在減少；另外由于智能電網(wǎng)進(jìn)行升級，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)也對表計產(chǎn)品有了新功能的提出，研發(fā)實(shí)力強的龍頭企業(yè)將獲得更高的市占率，量?jì)r(jià)齊升的行業(yè)中獲益明顯。
隨著(zhù)智慧城市，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，智能電表有望成為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)最重要的終端，未來(lái)也將有更多企業(yè)入局智能電表行業(yè)，企業(yè)之間競爭將進(jìn)一步加劇，企業(yè)在細分產(chǎn)品之間的研發(fā)與較量將進(jìn)一步加劇。
針對目前的電表局限以及電力物聯(lián)時(shí)代的要求，智能電表預計會(huì )朝著(zhù)如下方向發(fā)展：（1）在通訊技術(shù)和加密措施方面，新一代智能電表將采用高速上行的通訊模式（HPLC），同時(shí)在高速通訊模塊中引入IPv6、網(wǎng)絡(luò )管理、傳輸層加密、時(shí)間片管理等方面以解決加密與物聯(lián)網(wǎng)兼容性等問(wèn)題；（2）增加更高級的費率系統，分時(shí)段記錄電力信息，以滿(mǎn)足電力市場(chǎng)交易的需求；（3）在知情權與用戶(hù)體驗方面，智能電表能夠支持標準統一的家庭顯示終端，電表增加，方便與手機等移動(dòng)終端進(jìn)行通信，保證用戶(hù)知情權，提升用戶(hù)體驗；（4）在升級換代方面，智能電表管理芯為高速大容量的CPU，與計量芯分離，引入實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統，支持在線(xiàn)）在檢測方面，采用面向對象的通訊協(xié)議，協(xié)議中把用電信息與設備信息進(jìn)行分類(lèi)和獨立權限管理，為運維提供可能，同時(shí)增加的自監測功能（電壓、電流回路、環(huán)境溫濕度等），將定期更換變?yōu)榘葱韪鼡Q；（6）在諧波處理與過(guò)載保護方面，充分利用新一代電表高速采樣與諧波處理能力，對電力線(xiàn)路過(guò)載、短路、惡性負載等方面自動(dòng)診斷，增強對配電側的設備監控，為用電安全提供保護；（7）在綜合能效管理方面，留出下行通訊端口，為與其他智能終端互聯(lián)互通提供技術(shù)支撐。
綜合來(lái)看，受益于不斷擴展的新技術(shù)應用，智能電表將向更智能的方向發(fā)展，滿(mǎn)足終端客戶(hù)不斷提高的要求，行業(yè)也將進(jìn)一步深化發(fā)展。
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