節(jié)能熱潮涌動

智能電表未來競爭格局分析

最近幾年，人們對能源的關(guān)注越來越密切，節(jié)能省電已成為所有人關(guān)注的焦點。而隨著技術(shù)的進步和國家政策的支持，智能電網(wǎng)也在幾年里迅速成為大家熱議的話題。作為智能電網(wǎng)的關(guān)鍵終端，智能電表擔當著重要的角色。越來越多的半導(dǎo)體芯片廠商已經(jīng)進入這個行業(yè)，在業(yè)界被人們所熟知的有如Maxim，Silicon

Labs，Atmel，PI，TI，Renesas，Infineon，ST，ADI，F(xiàn)reesale，IDT等。他們提供有著各自優(yōu)勢的智能電表產(chǎn)品、方案以及各種部件，以求在這個巨大市場里分一杯羹。

智能電表之所以能被稱為“智能”不僅在于它能夠省電，還在于它不但能夠準確的記錄到電量使用狀況，還能將相關(guān)的信息記錄反饋到電網(wǎng)公司的服務(wù)器中心，同時還能通過預(yù)充電費，自動扣費等模式方，對管理提供便利。

由于其智能化程度高，大大便利并滿足了人們的智能生活需求，智能電表在中國乃至全球都獲得了極大的關(guān)注。尤其是在中國這個大市場，智能電表是一個龐大的蛋糕。隨著智能化社會日益深化發(fā)展，智能電表的表現(xiàn)尤為重要。據(jù)市場調(diào)研公司IHS報告指出：到2016年年底，全球智能電表的安裝量將翻番。IHS表示，截止到2011年年底，在全球已安裝的14.3億臺電表中，帶有“智能”通信功能的電表占比不到18%。而且這些電表不但包括老式的單向先進抄表系統(tǒng)（AMR），也有帶有通用分組無線業(yè)務(wù)（GPRS）功能的電表，同時有可提供雙向通信的住宅用智能電表。

據(jù)IHS預(yù)測，隨著歐洲先進電表項目的投入運行，全球先進電表出貨量將在2015年激增。而全球智能電表市場的增長依靠發(fā)展中的經(jīng)濟體，因此中國則是智能電表最重要的市場。

中國智能電表市場龐大，我們更期待本土廠商的出色表現(xiàn)，但爭食者眾多，達爾文進化論在此同樣適用。究竟誰能最終脫穎而出獲得頭籌，一統(tǒng)智能電表江湖？未來尚有很多未知之謎值得我們?nèi)テ诖ネ诰?，去探討?/p>

節(jié)能的關(guān)鍵

如何打好智能電表這張王牌

智能電表已開始在世界各地全面普及。日本最大的電力公司——東京電力也計劃從2014年度開始導(dǎo)入智能電表。通過與家用電器等聯(lián)動來實現(xiàn)節(jié)能化的自動化技術(shù)也在研發(fā)之中。

自從美國發(fā)明家托馬斯·愛迪生于1879年發(fā)明了實用的白熾燈泡以來，世界各地不斷鋪設(shè)電網(wǎng)。近年來，受環(huán)境及能源短缺等問題影響，各國開始發(fā)展可提高電網(wǎng)總體可靠性及效率的新一代供電網(wǎng)。

2016年市場規(guī)模將超過1億臺

作為新一代供電網(wǎng)核心裝置的“智能電表”目前正在世界各地快速普及。普及地區(qū)以北美及歐洲為中心，日本也開始分階段導(dǎo)入。包括試導(dǎo)入電表在內(nèi)，關(guān)西電力設(shè)置了約150萬臺，九州電力設(shè)置了約18萬臺。日本最大的電力運營商東京電力也打算從2014年度開始導(dǎo)入。該公司計劃在2018年度之前，設(shè)置可覆蓋轄區(qū)內(nèi)6成以上用戶的約1700萬臺智能電表。就整個日本而言，日本政府制定了2016年之前能夠以智能電表對應(yīng)電力總需求八成的方針。

考慮導(dǎo)入智能電表的國家和地區(qū)并非只有歐美和日本。以亞洲為例，中國和韓國也在推進導(dǎo)入智能電表的計劃。據(jù)美國調(diào)查公司IDC介紹，估計2016年智能電表的全球年供貨量將從2011年的2540萬臺增至1.402億臺。目前全球正在使用的電表共有17億臺，其中的大多數(shù)遲早會換成智能電表。

尤其是日本，人們對智能電表的關(guān)注度很高。在東日本大地震后因核電站停運而導(dǎo)致電力短缺的背景下，日本政府、能源行業(yè)、家電行業(yè)及通信行業(yè)等都對智能電表極為關(guān)注。東京電力2012年3～4月向用戶征求了智能電表性能參數(shù)的相關(guān)意見，共從88家企業(yè)收到了482條意見。

關(guān)于東京電力的智能電表，用來測量用電量的“測量部分”的性能參數(shù)已確定，目前正在制定通信功能規(guī)格。除了生產(chǎn)現(xiàn)有電表的東光東芝儀表系統(tǒng)公司、大崎電氣工業(yè)、三菱電機、GE富士電機儀表及Enegate五家公司之外，松下也已宣布參與該業(yè)務(wù)。

實現(xiàn)遠程抄表

智能電表的規(guī)格因國家或地區(qū)不同而異，但要求的功能基本相同。包括“遠程自動抄表”、“遠程開關(guān)”、“能耗量可視化”、“與HEMS（家用能源管理系統(tǒng)）等EMS的聯(lián)動”，以及實現(xiàn)這些功能的技術(shù)“雙向通信”五項功能。

2000年代初意大利和瑞典開始導(dǎo)入的早期智能電表被稱為“自動抄表器（AMR）”。AMR所需要的功能只有采用單向通信方式的遠程自動抄表。

導(dǎo)入AMR的主要目的是，降低企業(yè)的抄表業(yè)務(wù)成本以及通過提高抄表精度來增加收益。以前的模擬式電表需要抄表員前往現(xiàn)場，用肉眼讀取儀表數(shù)值。而AMR具備紅外線等通信功能，抄表員可通過將抄表器伸到儀表前面，或在附近穿過的方法，以半自動方式收集抄表數(shù)據(jù)。

實現(xiàn)半自動化之后，少量抄表員就能負責大區(qū)域內(nèi)的抄表工作，所以對于電力公司而言，可以降低人工費。而且，因為消除了目視抄表錯誤，電力公司還可以更加準確的掌握用電量。也就是說，要求用戶支付的電費總是正確的，這有助于提高收益。

后來，AMR還追加了采用雙向通信方式的遠程操作功能，并被稱為“自動抄表管理（AMM）”系統(tǒng)。追加遠程操作功能的主要目的是防止非法使用電力/燃氣。如果有人通過非法操作儀表等非法使用電力/燃氣，電力/燃電公司就能通過遠程操作AMM，迅速中斷供應(yīng)。

但導(dǎo)入AMR或AMM的上述目的均對能源公司有利，對于用戶而言，反而有可能以轉(zhuǎn)嫁為電費或燃氣費的形式負擔導(dǎo)入成本。因此，除了能源行業(yè)之外，以前人們對智能電表的興趣并不大。

但近年來，因環(huán)境和能源問題意識在全球范圍內(nèi)高漲，情況突然發(fā)生了變化。以發(fā)達國家為中心，很多用戶的消費行動開始注重節(jié)能。而且，太陽光及風力等可再生能源提供的電力流入電力系統(tǒng)的“逆潮流”，會導(dǎo)致電力系統(tǒng)總體不穩(wěn)定，這種情況也被視為一大問題。因為這些原因，使用智能電表來實現(xiàn)節(jié)能化和電力系統(tǒng)穩(wěn)定化的機會越來越成熟。

在這些潮流的推動下，智能電表的導(dǎo)入目的又增加兩個。一個是讓用戶依次掌握電力或燃氣的使用量，并督促其減少使用，另一個是通過與電力/燃氣公司和用戶的EMS聯(lián)動，達到總體供求平衡。前者已經(jīng)在部分國家進入實用階段，從智能電表獲取并顯示信息的住宅用顯示器已在美國等地實現(xiàn)產(chǎn)品化。

節(jié)能化自動技術(shù)也在研發(fā)之中

關(guān)于后者，美國等國家已開始提供根據(jù)總體供求平衡來調(diào)整用戶能源使用量的“需求響應(yīng)（DR）”服務(wù)。而且，使DR實現(xiàn)自動化的“自動需求響應(yīng)（ADR）”研究也十分活躍。其中，美國勞倫斯伯克力國家實驗室開發(fā)的通信數(shù)據(jù)模式“OpenADR”因被美國國家標準與技術(shù)研究院（NIST）采用而備受關(guān)注。

OpenADR由運營商的ADR服務(wù)器向用戶發(fā)送“DR信號”。DR信號可以發(fā)送節(jié)能請求、能源價格信息及能源系統(tǒng)可靠性等信息，并委托用戶考慮如何對應(yīng)。

比如，HEMS及BEMS（大樓用能源管理系統(tǒng)）的控制器經(jīng)由智能電表等接到請求節(jié)能的DR信號時，控制器會制定總體節(jié)能計劃，并按照該計劃進行設(shè)備控制。

日本也在進行OpenADR實證實驗，早稻田大學研究生院先進理工學研究系教授林泰弘主導(dǎo)的計劃已開始實施。但ADR技術(shù)尚在研發(fā)之中。

智能電表和控制器的職責分配便是研發(fā)內(nèi)容之一。有意見稱，如果能源公司啟動ADR服務(wù)，站在公平性的角度考慮，就應(yīng)該讓所有用戶都能使用。如果只能由控制器控制設(shè)備的話，沒有導(dǎo)入HEMS或BEMS的用戶就無法使用ADR。因此，目前人們還在討論在智能電表中嵌入部分設(shè)備控制功能的方法。但也有意見稱，設(shè)備控制應(yīng)全部交給控制器完成，智能電表的功能應(yīng)盡量簡化。

此前一直采用單機形式的儀表將具備“聯(lián)動”功能。而且，還將隨著巨額投資的實施成為能源管理基礎(chǔ)設(shè)施。

智能電表不僅會對電力及燃氣系統(tǒng)，還會對家庭、企業(yè)、家電、通信及EV（純電動汽車）等帶來沖擊。由智能電表構(gòu)建的基礎(chǔ)設(shè)施將變成新服務(wù)和技術(shù)誕生成長的“搖籃”。ADR可以說是這方面最典型的例子。在智能電表進步的同時，兼顧“生活舒適性”和“節(jié)能性”的先進ADR服務(wù)和技術(shù)也會問世，為了與之對應(yīng)，HEMS、BEMS、各種家電及EV也有望取得進步。