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智能电表(Smart Meter)

严格说来,电表,这个是用电单位与电力公司之间连接点的一个量测装置。电力公司就是依据电表的数据来向各个用电单位收费。几十年(应该说近百年)来,电表的变化很小,就是跑一个数字说明现在累计的用电度数是多少。

而智能电表则是利用了网络通讯做一个类似电力公司与家庭之间的闸门。就像是家里利用 ADSL 或是 Cable 与电信公司或有线电视公司的连接点一样。所不同的地方在于,数字电表传送的是每个用电单位的用电信息,而这个通讯很可能就借用 ADSL,TV Cable,甚至是即将要出现的 WiMAX 无线网络(这个或许有机会我也会提)。有这样的通道代表的是双向沟通,也就在传送用电单位的用电量信息的同时,电力公司也可以进一步与用电单位沟通,透过某种协议来控制每个用电单位的用电量。

举个很简单的例子说明:你家里希望每天用电不要超过 100 元,但是你希望晚上 17:00 到隔天 10:00 一定要有电。那电力公司就可以帮你看,17:00 到 10:00  一定供电,但是假如超过预算,他隔天就帮你断电到 17:00直到你平均的用电不超过 100 元为止。这个是很简单的例子,复杂一点的,你可以设定优先度,甚至每小时的上限,或是其它的条件。(这些条件要实际运用之后会更丰富)。或许看起来没甚么,但是未来我们可能要用时间电价,也就是尖峰用电与离峰用电的价格会不一样,那就会有更多的设定可以考虑了。

而回到我们的家庭节能系统的结合,我们假如可以排定每一个电器的用电优先序,甚至可以让智能电表不要完全断电,而只停止非绝对必要的电气的运作以达到电费最佳化的地步都是可能的。由于电费最佳化其实约略等于用电最佳化(中间还是有一点差距,不过那个交给我们这些无聊的学术人士来吵就好了),用电最佳化其实就能源运用的最佳化。

而这个电表若是未来能与小型再生能源系统结合(例如小型风力发电机,热对流发电机),整个的节能功效是非常可观的。

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新发现:"智能电表"能够告诉你何时用电便宜编辑本段回目录

  未来用电像炒股一样,随时掌握即时电价,便宜时买进,贵的时候等待或卖出。昨日,在科协年会“电力发展”国际研讨会上,电力专家们为我们描绘了这样的未来电网前景。

  电价可能每隔几分钟或半小时就会发生高低变化,你在手机或智能电表上就能看到实时电价,可以挑便宜时洗衣服、吸尘或给电动车充电,电价贵时则减少用电,还能用充电的电动车或风能太阳能氢电池生物沼气灯等输出电力赚钱。

  重庆大学电气工程学院廖瑞金教授描述的这个场景,就是我们未来要面对的“智能电网”。他说,智能电网建成后,将实现“互动”用电——不仅电力输出部门可以调节用电高峰,根据用户的多少调节电价,并容许各种发电形式的接入,用户也可错峰用电。这样,使用者选择更经济的方式用电,电网可靠性也将提高,停电次数和时间会更少。

  据了解,“智能电网”是在2003年美加大停电后,美国电力行业决心利用信息技术对陈旧老化的电力设施进行彻底改造,开展智能电网研究。今年初,奥巴马上台后,宣布将铺设或更新3000英里输电线路,并为4000万美国家庭安装智能电表。目前,位于科罗拉多州首府丹佛西北40公里的小城波尔得,将成为全美第一个智能电网城市,让“智能电网”彻底响彻世界。

  廖瑞金介绍,在2007年10月,我国华东电网正式启动了智能电网可行性研究项目,标志着我国开始进入智能电网领域。今年,国家电网公司提出了建设信息化、数字化、自动化、互动化的坚强智能电网:到2020年,全数字变电站全面普及,智能电表进一步推广,智能配电网基本建成,分布式能源、储能装置在主要城市得到广泛应用。

  “但是考虑到成本,智能电网可能会最先用于商业和企业。”廖瑞金说,这涉及技术、电力网通信网整合以及电价等国家政策问题,实施起来将是一个长期过程。

深圳FTF观点:智能电网/智能电表是大势所趋 编辑本段回目录

在8月26日FTF(Freescale Technology Forum)开幕第一天的CEO主题讲演中,Rich Beyer提到飞思卡尔(Freescale)的宗旨是“一起创建一个更多连接性、能源有效利用和更健康、安全的生活之地。”为此,飞思卡尔将提供最好的产品,最好的质量和最佳的支持服务,并将继续致力于使所有客户成功和满意。”

Rich报告涉及了诸多方面,例如汽车电子、医疗健康、消费电子、网络通信等。引起笔者较大兴趣的有三个新兴市场/高速市场:电表、上网本和网络通讯。将在本篇及接下来的三篇介绍。

CEO谈智能电表/智能电网的重要性

Rich在主题讲演中说,智能电表将是建立家庭和供电企业双向沟通的第一步。飞思卡尔在智能电表方面是业界的领导者。今年5月底,飞思卡尔已在北京的2009中国表计大会上宣布了一系列智能电表的参考设计。

具体说来,飞思卡尔提供低功耗和低成本的解决方案,用于单项和三相电表度量。公司的产品包括带LCD驱动器MCU,以及用于电力调制解调器的数字信号控制器,集成ZigBee解决方案后可进行无线通讯,并有防篡改安全方面的产品。.

一旦智能电表被采用,家庭局域网将帮助创建一个能源网关来连接到家庭恒温器(thermostate)、智能电器和其他用电密集的设备。飞思卡尔正在与领先的电器和恒温器制造商合作,来增加可连接性,用以调节在电力高峰需求期电力分配。

具体说来,飞思卡尔提供低功耗和低成本的解决方案,用于单项和三相电表度量。公司的产品包括带LCD驱动器的MCU,以及数字信号控制器用于电力调制解调器,集成ZigBee解决方案后可用于无线通讯,以及防篡改安全方面。.

世界范围内的国家开始实现智能电网技术来提高能源效率和与可再生能源的合作,这将减少我们的全球碳排放。

世界各国智能电网战略

在随后的小组记者访问中,飞思卡尔全球销售和市场行销部工业市场行销副总裁Bruno Baylac详细破解了智能电网这一新兴概念及应用,还有飞思卡尔的战略。

智能电网主要是更加有效地去管理好电发出来电之后的输、送、配这些环节。

智能电网的发展,先是智能电表,然后实现可再生能源发电的上网和并网,这些都做到了才行。但是就目前来说,还没有任何一个国家是真正了实现电网的全部的智能化。

欧洲已经有几个国家开始部署智能电网,比如在意大利,他们现在已经是安装了3000万个智能电表,但是意大利还没有完全实现智能电网化,因为意大利还没有这么多的智能去把所有的可再生能源发的电都纳入到智能电网当中去,所以智能电网的事业才刚刚开始。

智能电网要第一步就是安装智能电表,比如欧盟的一个指令就是希望在2020年的时候,所有的欧洲的国家都实现了电表的智能化,而且在那个时使欧洲的电力消耗下降20%,又使欧洲电力生产当中可再生能源发的电的比例上升到20%。

中国政府也是非常重视智能电网建设,中国政府将投资使现有的电网升级。据悉,中国政府据要投资将近100亿美元,用来建设智能电网,而且是以AMR(自动抄表)为基础的智能电网。具体来说,中国政府的计划是要在未来五年,在全国范围内安装2.4亿个智能电表。现在中国也有各种各样的标准委员会在为智能电表的通讯制定标准。这也就意着在2012年到2015年之间的三年内,每年中国所新安装的智能电表都将达到8000万个。从长远来说,考虑到中国的13亿人,中国安装智能电表的总量应该是5亿个,这是一个非常巨大的数字,也意味着中国智能电网的渗透率能达到发达国家的水平。

另外在再生能源方面,中国希望在2020年,能够把电力生产当中可再生能源发电的份额上升到30%,这几乎是世界上最激进的一个发展可再生能源的一个规划了。要这么做的话,没有智能电网是不可能的。

各国立即上马智能电网项目的理由是,由于人们对于能源,尤其是电力能源的需求是不断的增长的,尤其是在中国。就电力公司等能源供应商来说,他们希望能够对电力的输电和配电这两个环节进行优化,以减少拉闸限电现象的产生。

电力公司主要有两个优化途径。首先,希望终端的用户,即用电的人能够实实在在地看见自己是怎么在消耗电力资源的,从而知道要节省电力。

另外一种方式就是实施多种电力费率制度,从而让客户、让使用者他懂得在什么时候去用电会更加合适一些。例如,你在家里用洗碗机或者风干机这类电器,可以选在电力系统负荷比较小的时候,这是电费会比较低一些。另外一个还有好处是有关电动汽车的使用,人们应该是在晚上的时候给自己的电动汽车去充电,这样就使得电网的负荷发生一些很巧妙的变化。

要达到这么一个目的,我们应该有一种智能的电力抄表

智能电网部署步骤

就传统的电力行业产业链来说,首先由发电站发电,然后通过电网把它输送到变电站,再经过变电站输送到千家万户的家庭里。要把电网变成一个智能电网,第一步先从智能电表这一个环节开始。

第二步实现电力生产的分布式。也就是说今后我们的电网他的电力的来源应该是多种多样的,包括可再生能源诸如风能、太阳能等,它们与煤电一样都可以注入到电网当中去。

智能电网的另外一个重要因素是智能网关。智能网关是以一种非常迅速、即时的方式,把电流转入最需要这一些电流的地方去。比如白天上班期间,大型建筑物、办公室用电量肯定是非常大的。我们的智能网关就应该是把更多的电流引导到去这种大的电力用户那里。比如还把我们的用风电、太阳能电引导到这些大的电力用户那里。不仅如此,智能网关还可以在其他的时候发挥很好的功能,例如如果是电网的某一部分受到了损害,比如某个地方发生了暴风雨,使这个电网受到损害的话,智能网关就能够把受到损害的那个电网的一部分隔离开来,把它相应的电流引导转入到电网的其他地方去。

具体实施步骤

智能电网的每个地方都离不开嵌入式处理器、控制器。目前,全世界一共是有14亿支电表,但是只有10%的电表称得上是智能电表,或者是具有互联性、连接性。所以这里的机会是非常大的。

智能电表在安装了以后,比如说在一个家庭安装了之后,接下来,还要把智能电表和这个家庭所使用的所有的电器连接起来,这样电表和这些电器之间能够实现通信,能够实现实时的信息的交换。

在我们的智能电表和家里的所有的家电实现了互联之后,就会有双向的信息的交流,我们家里的每一个家电它都会把相应的把信息传输给智能电表,而智能电表接下来会把用户用电的信息传给变电站,变电站再继续把这个信息传给电力公司的数据通信中心。这里电力公司和家庭用户之间的信息不是单方向的,而是一种双向的。也就是电力公司在掌握了终端用户的电力使用情况之后,可以根据使电力供应和需求之间的情况采取行动,做出一些调节。比如说调峰,什么叫调峰呢?一个时点上,刚好是电力的使用达到了一个最高峰,使用的电网不堪重负。在这种情况下,电力公司掌握了情况之后,就可以是自动的,比如说把各个家庭使用的空调的温度自动上浮2~3℃。相比电力公司只能采取大停电的方式,这样的方式更合理。另外一个还有好处,就是有关电动汽车的使用,人们应该是在晚上的时候给自己的电动汽车去充电,这样就使得电网的负荷发生一些很巧妙的变化。

有了智能电表、智能电网之后,相当于我们电力供应部门,有了很大的自主性和灵活度,他能够根据电力的需求和供应情况进行调节,比如进行调峰。

另外,变电站所管辖的、对应的是50~100户家庭。

其实就智能电网来说,它现在不只是一个概念,已经在逐渐变为现实了。

你也可以看到智能电网每一个位置,所有的地方都需要有嵌入式的智能,包括所有的家电。所以现在你会看到很多国家大的家用电器生产厂家,都在这方面是不遗余力地使自己生产的家电有嵌入式的智能性和连接性,包括洗衣机、电冰箱、空调等,尤其空调应该是首当其冲的,因为家电中,空调的耗电量是最大的。

2020 年,智能表将走入每个英国家庭编辑本段回目录

通过更加留意能源的消耗量,消费者可以从所节省的开支中获益;但是户主可能要先承担这一全国性强制计划的部分费用。

智能表将和能显示家中能源消耗量的实时能源显示屏搭配使用。图片:能源零售协会/PA 

根据政府今日披露的计划,到 2020 年,每个英国家庭都必须安装“智能表”以降低能源耗用量,并为低碳“智能电网”铺平道路。 

新型智能表可以发送家庭和小型企业的实时用电量和用气量信息;顾客就不必呆在家中等待抄表或收取高估的账单。然而,消费者有可能要承担这一强制性全国计划的部分费用。 

政府估计在全国的 2 千 6 百万家庭中安装智能表后,可以为顾客和能源公司在随后的  20 多年中节省 25 到 36 亿英镑;但是政府同时说,购买并安装设备将耗费两倍的费用。 

能源与气候变化部 (DECC) 召开了一次商谈应如何推广智能表的会议,并宣称该计划将是世界上最大的智能表计划。 

“我们大多数人家中的智能表是为气候变化之前的时代设计的,那是个不同的时代,”能源和气候变化部大臣艾德.米利班德说。“现在,我们需要更理智地对待能源...因此,设计出能够为每个身处其中的人带来最高价值的系统非常重要。” 

能源公司欢迎转用智能表,因为智能表无需抄表员,也无需顾客花费时间处理估算账单,从而能够削减他们的运营成本。消费者和小型企业主可以更好地留意其能源消耗,从而节省开支并从中获益。之前的研究已经表明,智能表能够促使房东减少 3 - 15% 的能源消耗;尽管专家警告称该技术需要消费者具备相当的教育水平,并不是一种“装完就忘”的节能方法,比如顶层绝缘的方法。 

消费者群体警告称,不应当由房东抗下购买新表所需的沉重费用。依照政府的首选方案,到 2020 年底替换所有现用表的费用预计将达到 81.1 亿英镑,其中还不包括公用公司的预付款;但是他们可以转嫁这笔费用。“多年来,付款人一直在承担着不断上涨的账单,因此我希望该计划的费用 - 每家最高要付 340 英镑 - 不应全部抛给他们,”Moneysupermarket.com 网站的公用事业主管司各特.拜罗姆说。 

能源零售协会(代表了主要的电力和天然气公司) 说智能表对顾客而言将是“负担中立”,因为其会员节省下来的开支将部分用于资助推广智能表。 

在帮助政府实现到 2020 年至少将温室气体排放量降低 34% 的目标方面,智能表将同样扮演关键角色。安装智能表后,户主能更容易地把利用风力或太阳能所发的电“卖”回给电网。同时,供应商也可以借此消除英国用电的高峰和低谷,通过在低需求时降低电费和在高需求时提高电费就可以做到。减少用电高峰意味着减少待命发电站的数量,从而降低碳排放量。 

最终,智能表将实现对国内设备用电的“动态”控制。这可能意味着在用电高峰时把冰箱关掉几分钟,或者使用插入式电动车储电。如果能利用太阳、风、潮汐以及各种天气发电并供应充足的清洁可再生能源,那么这种灵活性就显得至关重要。去年的一份政府报告认为此类“需求管理”技术每年能够减少 2 百万公吨 CO2 。 

环保运动人士和反对派政治家警告称 2020 年时间表仍不够迅速。能源和气候变化部影子大臣格雷格.卡拉克说:“世界其他国家正在推广智能表。用十年的时间来(应用)已经成熟的技术太过奢侈,特别是在考虑到气候变化的急迫性的情况下。”然而,顾问厄内斯特和杨认为,即使是在 2020 年前为 260 万家庭安装智能表都是“极有挑战性”的事情。 

正在考略的在全国推广智能表的的方案有三个。第一个方案主张由公共公司承担所有职责,包括供应并安装智能表,以及进行数据管理。第二个方案是政府所青睐的模式,即由能源供应商负责智能表,由新的第三方实体处理能源数据。第三个方案则设想组建一个新的机构负责监管智能表和数据管理。 

通过包括英国天然气公司和 Npower 在内的能源公司,已经在全国试行智能表;而且小供应商(例如 First Utility)已经开始提供标准智能表。根据政府的新计划安装的第一块智能表预计将于 2012 年出现。

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标签: 智能电表 智能表 智慧电表

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