智能电表在智能电网中的作用及应用前景

【中心议题】

• 智能电网简介
• 智能电表的功能及应用

【解决方案】

• 模块化
• 网络化
• 系统化

近年来，在低碳经济、绿色节能及可持续发展思想的推动下，如何进一步提高电网效率，积极应对环境挑战，提高供电可靠性和电能质量，完善电力用户服务，适应更加开放的能源及电力市场化环境需要，对未来电网的发展提出了更高的要求。智能电网的概念应运而生并成为全球电力行业共同研究和探讨的热点。

支撑中国乃至全球智能电网的将是通信技术、信息处理技术和控制技术，对应到相关的市场将涉及智能电表、网络基础设施及其控制、智能数据管理。智能电表作为智能电网建设的重要基础装备，加快智能电表产业链整合，促进其产业化，对于电网实现信息化、自动化和互

动化具有支撑作用。

智能电网简介

智能电网就是电网的智能化，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈，激励用户，抵御攻击，提供满足21世纪用户需求的电能质量，容许各种不同发电形式的接入，启动电力市场以及资产的优化高效运行。

目前就全世界来说，由于各国经济发展状况、电网建设水平的具体情况不同，其智能电网的建设动因和关注点也存在差异。美国主要关注电力网络基础架构的升级更新，同时最大限度地利用信息技术，实现系统智能对人工的替代。

欧洲则重点关注可再生能源和分布式能源的发展，提高供电可靠性和电能质量，并带动整个行业发展模式的转变。中国的智能电网以特高压骨干输电网为基础，建立坚强的输电系统，实现能源的大范围合理配置。

尽管各国对智能电网的关注点有所不同，但智能电网建设的目标都是实现电网运行的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全，智能电网的基本特征都包含电网和用户之间的互动。智能电表作为智能电网互动性的良好媒介，在智能电网的建设中发挥着不可替代的作用。

智能电表的功能及特点

智能电表是在电子式电表的基础上发展而来的。20世纪70年代，研究人员成功研制出利用模拟和数字电路实现电能计量功能的电子式电能表，克服了传统的感应式机械电表人工抄表效率低，数据偏差大，防窃电功能差等弊病。在此基础上，通过不断扩展数字技术的应用，电子式电表具备了分时计费、预付费等功能。智能电表实现了对电子式电表的全面突破，以智能芯片为核心，集成包括具有双向信息交流功能的读表器，一套操作管理系统和数据库，构建应用计算机技术、通信技术等多系统的交流平台，实现电功率计时计量、自动计费、即时双向通信和优化用电等功能。

支持浮动电价

与传统电表相比，智能电表是可编程的电表，除了能够满足一定准确度的电能计量以外，能够测量和存储的数据更多，功能更加强大。如随时保存带有时标的电能数据，根据预先设置时间间隔进行测量和存储各类电能和电量数据等，支持分时电价或实时电价和需求侧管理，满足实时电价下的电能计量。

双向通信功能

智能电表内置通信模块，具有双向通信功能，通过双向通信网络和数据中心进行信息交流。供电企业可以通过智能电能表或其他方式将对用户感兴趣的电网信息(如停电信息)通知用户，方便用户提前准备，改变自己的用电方式。定时、定期向用户发布用户的用电信息，用户可掌握自己的实时用电情况。在执行实时电价时，供电企业能够通过智能电能表向用户发布实时电价信息，用户可以根据实时电价安排用电计划，在节省电费的同时为降低电网高峰负荷作贡献。

智能家电控制

智能电能表具有与智能家电的通信控制功能，能够由智能电能表根据实时电价通过设定参数实现对家电的起停控制，削减用电高峰的负荷，提高用电低谷时的负荷，在不需要增加任何用户投资的情况下，通过改变大功率用电设备的使用时间，达到节约用电费用的目的，同时也对电网的削峰填谷作出贡献。

双向计量

对于具有自备发电能力、储能设备和再生分布式电源的大用户，智能电能表能够根据实时电价指导用户经济合理地分配发电量和购买电量的数量，使得用户的用电费用最低。鼓励用户投资安装民用的太阳能、风能及高能储电设备，鼓励用户投资蓄冷、蓄热和蓄电等设备，改变用电方式而节约用电，减少对电网电量的需求，减低供电系统的负荷，节约燃料消耗，舒缓废气排放和温室效应，降低用户电费开支。

智能电表应用试点效果显著，英国对安装智能电表的试点用户及电网进行优化运行效果测试。根据智能电表监视器统计数据，通过双向即时的数据反馈功能，初步测算出：由于优化用电方式，一个普通家庭用户年电费支出削减潜力为13%～15%。英国政府预计，若全国2 600万家庭安装智能电表，可以为用电客户和能源公司在随后的20多年中节省支出25～36亿英镑，减少3%～15%的能源消耗，社会效益和环境效益明显。这些数据为政府出台更多政策提供了依据。

智能电表在智能电网中的应用

优化新能源用电秩序

利用智能电表可以帮助人们优先使用风电、太阳能等新能源。采用智能电表的实时数据采集与量测制定更为准确的负荷预测，可以指导新能源优化调度。美国夏威夷大学开发的配电管理系统平台，采用智能电表作为门户站综合了需求反应、住宅节能自动化、分布式发电优化管理等功能，实行了配电系统与主电网中新能源系统的协调控制。

优化分布式能源配置

分布式能源与配电网并网运行时还存在很多问题，供电企业通过智能电表对配电系统实时监控、控制和调节，掌握分布式电源的特性及其与电网运行的相互影响，优化分布式能源配置，从而达到将电能以最经济与最安全的输配电方式输送给终端用户，提高电网运营的可靠性和能源利用效率。

提高负荷预测的准确度

随着智能电表的推广应用，大用户可以通过智能电表向供电公司上传用户近期的用电计划，有分布电源的用户可以由智能电表上传自己的发送电计划及分布电源的发电数据。供电企业将用户计划用电的容量、时间和各用户计划用电的顺序作为负荷预测的准确信息，自动干预负荷预测系统，可以提高负荷预测的准确度，减少电网备用容量，提高电网经济效益。

提供故障分析依据

供电企业可以通过智能电表对用户用电情况进行实时监测，实现异常状态的在线分析，动态跟踪和自动控制，提高供电可靠性。当故障发生后可以通过智能电表查询异常用电记录，为故障分析提供可靠的实时数据。

智能化需求侧管理

智能电表采集更多的电网实时运行数据(电压、电流和功率等)，对用电设备的状态、能耗进行智能监测与控制，从而掌握更加详细的用户负荷情况，自动编制和优化有序用电方案，自动实施，过程跟踪，自动监测和效果评估，达到需求侧智能化管理。

促进智能用电新技术发展

智能电表的广泛应用，使得供电企业由人工抄表向自动抄表转型，同时获取更多的用电数据，经过分析与处理，以智能电表为网关通过双向实时通信将实时电价信息、缴费信息和用电信息等通知给用户，优化客户服务并促使用户合理利用电能，参与负荷调节。

我国智能电表的发展方向

中国智能电网的第一步是国家电网公司“电力用户用电信息采集系统”的建设，以智能电表为基础的自动抄表技术是建设该系统的关键。随着信息时代的推进及技术的发展，智能电表作为智能电网的神经末梢，在不久的将来，智能电表将在信息社会中发挥更大的作用，具有更加广阔的应用前景。

目前，智能电表的智能主要体现在抄表和付费便捷化，离真正意义的智能电表还有很长的路要走。用行内有些人士的话来说，目前国内的智能电表只称得上是电子电表，还算不上智能电表。智能电表最大的特点就是交互，就是用户和供电企业的信息交互。信息交互的关键是管理，管理更加便捷和人性化，人性化的管理要求芯片的信息处理能力更强。智能电表的发展必然走模块化、网络化及系统化的方向。

智能电表采用功能模块化设计

有以下优点：其一是只需通过更换部分功能模块就可以实现电能表的升级换代，而无需更换整个电能表，从而摆脱了传统电能表设计中那种因不可更改导致的成批调换和淘汰，乃至整个系统需要重构的厄运；其二是由于功能的模块化和结构的标准化，使得供用电管理部门在选购电能表时不必过分依赖某一电能表厂家产品，并为规范电能表的研制与开发提供可能；其三是可以通过现场或远程升级更换故障模块的方法，提高可维护性并节省维护费用。

网络化可以实现将各种场合的电能数据进行实时采样和存储，并经有线或无线网络的传输，将信息实时或非实时的输送到用电信息管理系统中，通过数据共享和分析实现供用电管理部门对异地用电信息的实时或非实时的测量和监控。通过网络化，可以将智能电表的部分功能从接入层上移到网络层和数据管理平台层，通过数据共享和综合分析实现智能电表的功能，简化智能电表的设计。目前，可利用的通信网络有：电力线载波(PLC)网、光纤与同轴电缆(HFC)网、固定电话(PSTN)网、无线移动(GSM/GPRS/CDMA)网。近日，国家电网公司和中国电信集团公司在京签署战略合作框架协议，双方将在电网和通信领域开展合作，以共建电力光纤到户工程为着力点，合作推动坚强智能电网建设。电力光纤入户工程在技术上实现了只需一次施工，一个通道，一次性解决缆线入户的问题，可取代以往电线、网线、电话

线和有线电视等多条线路的多次施工。三网融合的目的就是资源共享，为电能信息数据的传输提供了稳定可靠和价格低廉的数据传输信道和网络，为智能电表的网络化和系统化及其自动抄收的实现奠定了网络化基础。

系统化是综合利用成熟的计算

机技术和电力系统自动化技术，在数据控制管理平台实现海量用电数据的有效分析、处理与管理。在网络化和系统化的推动下，用电信息管理系统可以向着分布性和开放性的方向发展，使得用电信息管理功能的扩展更加灵活，性能不断提高，使用更加简便。

结束语

在我国政府科学发展观的指引下，国家电网公司和电气设备企业都在大力发展智能电表技术，推广智能电表的应用。通过统一规范智能电表的外形和相同的功能指标，加快智能电表的模块化发展；通过建立“用电信息采集系统”加强智能电表的系统化功能；通过借助三网融合将建立满足将来智能电表高级应用的网络基础设施，将用户和供电企业紧密相连，成为实现智能电网配电自动化的一个基础性功能模块。我国智能电表正在稳步的向前发展，在智能电网的建设中发挥着推动作用。