TE Connectivity 最近發(fā)表了一篇探討智能儀表主題的技術(shù)論文。具體來說，該論文著眼于市場增長因素、趨勢、應(yīng)用和需要考慮的技術(shù)特性。

根據(jù)該論文所描述：

總體而言，實現(xiàn)更大的可持續(xù)性需要許多大大小小的改變——從改變我們傳統(tǒng)上依賴的能源到改變消費(fèi)者行為。技術(shù)，特別是物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 支持的智能技術(shù)，發(fā)揮著重要作用。接下來，我們將簡要探討智能儀表這個智能電網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，并描述需要考慮的市場增長因素、趨勢、應(yīng)用和功能。

為什么選擇智能儀表？

由于跨行業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供了可以提高效率和生活的可操作數(shù)據(jù)，公用事業(yè)公司和居民明白傳統(tǒng)儀表可能存在的問題。機(jī)械儀表通常需要服務(wù)人員親自讀數(shù)，并且容易出現(xiàn)故障，從而導(dǎo)致錯誤的使用信息和服務(wù)呼叫。維修技術(shù)人員和抄表員經(jīng)常會遇到許多訪問障礙，這些障礙物可能會導(dǎo)致難以獲得準(zhǔn)確的讀數(shù)或正確維修儀表。傳統(tǒng)的計量系統(tǒng)也會減慢對停電的響應(yīng)速度，現(xiàn)場或變壓器問題有時需要幾個小時才能識別和修復(fù)，尤其是在公用事業(yè)系統(tǒng)變得更加復(fù)雜的情況下。

智能電表是當(dāng)今智能電網(wǎng)的重要組成部分。智能電網(wǎng)不僅僅是發(fā)電和配電；這是一個物聯(lián)網(wǎng)連接技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)的生態(tài)系統(tǒng)，允許雙向通信傳輸數(shù)據(jù)，可以分析這些數(shù)據(jù)以評估電網(wǎng)穩(wěn)定性、防止和自動報告中斷、監(jiān)控可以為消費(fèi)者提供更好信息的高級數(shù)字讀數(shù)等等。

另外，智能電網(wǎng)作為物聯(lián)網(wǎng)框架的一部分，有助于監(jiān)控和管理生態(tài)系統(tǒng)的主要部分——例如交通、照明和道路狀況——通常能夠及早發(fā)現(xiàn)由電涌、極端天氣、自然災(zāi)害和系統(tǒng)或組件引起的問題故障。

隨著人口的不斷增長和能源需求的增加，智能電網(wǎng)旨在為消費(fèi)者降低成本并為分銷商節(jié)省資源和成本。來自智能電網(wǎng)的數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)更有效的解決方案以及對網(wǎng)絡(luò)和使用數(shù)據(jù)的更大可見性。面對不斷上漲的燃料成本、對環(huán)境影響和氣候變化的擔(dān)憂以及颶風(fēng)和其他極端天氣事件等自然災(zāi)害的增加，智能電網(wǎng)技術(shù)是最可持續(xù)的解決方案之一。

智能電表可以在這種智能電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施中發(fā)揮關(guān)鍵作用，并在全球范圍內(nèi)呈現(xiàn)出一個增長的市場，預(yù)計到 2026 年，該市場將從 2018 年的 245.3 億美元增長到 441.8 億美元。用新的蜂窩連接智能電表取代傳統(tǒng)電表可以讓公用事業(yè)減少電表-抄表成本、節(jié)省資源、最大限度地延長正常運(yùn)行時間并為客戶提供更好的服務(wù)。

全球智能儀表市場預(yù)測

在 2019 年全球智能儀表出貨量約為 1.3億臺，預(yù)計到 2025 年將達(dá)到 1.8 億臺。全球應(yīng)對氣候變化的集體努力正在推動大多數(shù)國家的努力，包括政策支持采用智能電表作為智能電網(wǎng)的重要組成部分。 例如，在英國，智慧英國運(yùn)動解釋了智能電表作為英國對巴黎協(xié)議承諾的一部分的重要作用，稱它們是創(chuàng)建智能電網(wǎng)的關(guān)鍵部分，這將使英國能夠過渡到低碳的未來。

2017 年至 2019 年擔(dān)任能源和清潔增長國務(wù)部長的克萊爾·佩里 (Claire Perry) 表示：

“智能能源系統(tǒng)將為消費(fèi)者提供更便宜、更清潔的能源，創(chuàng)造高價值的就業(yè)機(jī)會，并幫助我們履行氣候變化承諾。 我們的行動計劃概述了一個更智能、更靈活的能源系統(tǒng)可以在未來幾十年為消費(fèi)者、能源行業(yè)和更廣泛的經(jīng)濟(jì)帶來價值高達(dá) 400 億英鎊的利益。 智能電表是實現(xiàn)這些好處的關(guān)鍵推動力，并有可能徹底改變我們與能源系統(tǒng)互動的方式?！?/p>

目前，歐洲正在引領(lǐng)第二波智能電表浪潮，在此之前的目標(biāo)是到 2020 年電表滲透率達(dá)到 80%，并推動了過去五年的部署。中國、日本和韓國目前是亞太地區(qū)的熱點(diǎn)地區(qū)，亞太地區(qū)的新興經(jīng)濟(jì)體成為主要增長市場。 在中國，國家電網(wǎng)公司已部署了 4.76 億個電能表，智能燃?xì)獗硪蛑袊烊粴馐袌龅臄U(kuò)大而發(fā)展勢頭強(qiáng)勁。 日本正在大力投資部署智能電表，以保持能源價格可承受并提高能源供應(yīng)的安全性，特別是為了應(yīng)對 2011 年的福島第一核電站災(zāi)難。

印度、印度尼西亞、馬來西亞、菲律賓、新加坡和泰國預(yù)計智能電表的采用率也將增加。 2020 年 2 月，印度國有能源效率服務(wù)有限公司 (EESL) 通過印度政府的智能電表國家計劃在印度完成了約 100 萬個智能電表的安裝，目標(biāo)是在未來幾年再安裝 2.5 億個。

在澳大利亞和新西蘭，少數(shù)城市的滲透率很高，但總體而言這兩個國家的滲透率都很低。市場上主要供應(yīng)商與通信技術(shù)提供商之間的戰(zhàn)略聯(lián)盟有望進(jìn)一步推動智能儀表的增長。在非洲，尼日利亞和南非在智能儀表部署方面最為活躍，而在中東，主要部署在阿聯(lián)酋、沙特阿拉伯和卡塔爾等國家。

在北美，美國和加拿大的大多數(shù) 1 級公用事業(yè)運(yùn)營機(jī)構(gòu)在過去十年中都部署了智能儀表。在美國，88% 的設(shè)施是住宅，但 50 個州中只有 6 個州的滲透率超過 80%。智能儀表普及率的差異通常由州立法和法規(guī)驅(qū)動，因為一些州要求監(jiān)管機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)公用事業(yè)公司的計量項目成本回收機(jī)制。作為一個有趣的旁注，幾乎一半的美國電力消費(fèi)者賬戶現(xiàn)在擁有智能儀表，但大多數(shù)消費(fèi)者沒有意識到他們有能力訪問更詳細(xì)的數(shù)據(jù)——29% 的家庭甚至不知道他們有智能儀表。

在加拿大，82% 的已安裝電表屬于智能電表。許多省份已經(jīng)安裝了智能電表，并正在投資于專注于智能電網(wǎng)和相關(guān)技術(shù)的研究實驗室。拉丁美洲的采用率有所增加，但總體滯后。拉丁美洲和南美洲最大的正在進(jìn)行的部署是在墨西哥和巴西。

總體而言，家用電表是最大的應(yīng)用類別，電表是最大的產(chǎn)品類別。

智能電表、煤氣表和水表的好處

節(jié)約成本

通過實時監(jiān)控使用情況，智能儀表可以檢測住宅層和管道中的公用事業(yè)泄漏。 據(jù) PennEnergy 稱，管道運(yùn)營商每年因管道泄漏和燃料盜竊而損失約 100 億美元。借助先進(jìn)的智能儀表，企業(yè)可以檢測流量異常并立即做出反應(yīng)以防止盜竊和泄漏。 對于消費(fèi)者而言，智能儀表可以幫助識別消耗大量能源的設(shè)備和電器，從而促使他們改變消費(fèi)行為或購買更節(jié)能的設(shè)備。

預(yù)測分析

來自智能儀表的實時數(shù)據(jù)還可以構(gòu)建預(yù)測和預(yù)測模型，以實現(xiàn)更準(zhǔn)確的需求計劃規(guī)劃和預(yù)測性維護(hù)。 數(shù)據(jù)還可用于獲取客戶洞察、影響客戶行為并為客戶制定新的費(fèi)率計劃和服務(wù)。 處理和分析使用數(shù)據(jù)的后端系統(tǒng)可以更深入地了解資源的使用方式。 公用事業(yè)可以從數(shù)據(jù)分析中受益，從而為長期規(guī)劃和未來投資做出更好的戰(zhàn)略決策。 這些數(shù)據(jù)對于應(yīng)急響應(yīng)計劃和風(fēng)險評估也非常有用。

安全舒適

能源供應(yīng)商可以使用智能儀表數(shù)據(jù)來平衡系統(tǒng)的負(fù)載，并可以提供更好的安全性和穩(wěn)定性。 他們深入了解儀表相關(guān)問題、停電信息、質(zhì)量信息等，幫助他們在潛在問題成為主要問題之前將其隔離。 公用事業(yè)公司還可以使用這些數(shù)據(jù)來識別和跟蹤中斷，以加快響應(yīng)時間，這在極端天氣事件和緊急情況下尤其重要。 在干旱期間，智能電表也可以成為智能電網(wǎng)的重要組成部分，首先要求消費(fèi)者節(jié)約用水（他們現(xiàn)在可以更好地自行監(jiān)控），如果干旱惡化，公用事業(yè)公司可能能夠通過智能限制使用電表和智能電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施。 天氣數(shù)據(jù)和用水量數(shù)據(jù)的組合也可用于預(yù)測甚至防止干旱惡化。

更智能、更清潔的能源可能性

許多消費(fèi)者已經(jīng)在家里安裝了智能恒溫器，可以讓他們以更有效的方式為家供暖和制冷，自動調(diào)整他們在工作、上學(xué)或度假時的使用情況，但該設(shè)備的數(shù)據(jù)并沒有流向公用事業(yè)公司。智能電表將這些數(shù)據(jù)提供給公用事業(yè)提供商，以便他們可以根據(jù)家庭能源消耗的高峰和低谷，以及介于兩者之間的點(diǎn)，從而做出更加明智的決策。 智能電網(wǎng)主要是關(guān)于使用物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用在電網(wǎng)的各個方面做出此類決策。使用來自智能電表和智能電網(wǎng)的數(shù)據(jù)，能源公司可以在清潔能源投資可以提供更直接或更大的投資回報方面做出更好的決策。

減少浪費(fèi)

在家中使用智能電表的人通常會顯著改變他們的能源消耗行為，從而降低能源使用和排放。智能儀表生成的實時數(shù)據(jù)有助于及早發(fā)現(xiàn)問題，例如漏水或漏氣，從而更容易發(fā)現(xiàn)和修復(fù)。我們浪費(fèi)的自然資源更少，儀表節(jié)省了維修人員在現(xiàn)場的時間，因為他們通?；ㄙM(fèi)更少的時間來診斷和尋找泄漏。智能電網(wǎng)中的計時器和基礎(chǔ)設(shè)施模塊也有助于規(guī)范使用并減少浪費(fèi)。此外，智能儀表數(shù)據(jù)可以提供實時信息來跟蹤潛在的盜竊或資源損失。

透明度

更準(zhǔn)確的實時數(shù)據(jù)可以提高公用事業(yè)和客戶之間以及公用事業(yè)和監(jiān)管機(jī)構(gòu)之間的透明度。通過按需提供數(shù)據(jù)，無需每月抄表員訪問或開車經(jīng)過，計費(fèi)可以更加精確，能夠顯示針對一天或小時的消耗量。消費(fèi)者可以通過應(yīng)用程序或?qū)嵱贸绦蚓W(wǎng)站訪問他們的數(shù)據(jù)，讓他們看到自己的使用模式并調(diào)整自己的行為。

智能儀表采用的障礙

盡管智能儀表有許多重要的好處，但仍有許多重大障礙需要克服。

高昂的前期成本

在供電或供水系統(tǒng)中實施智能儀表通常需要數(shù)十億美元的網(wǎng)絡(luò)部署和維護(hù)投資。由于實施成本高昂，可能要在幾年后才能看到投資回報。這就是為什么支持公用事業(yè)數(shù)字化的政策和激勵措施如此重要的原因。公用事業(yè)公司正在尋找有助于提高盈利能力的智能計量功能。

連接到舊設(shè)備

無論是將智能計量設(shè)備改裝到舊設(shè)備上還是完全更換儀表，我們還可以連接其他設(shè)備。缺乏將新技術(shù)與現(xiàn)有/傳統(tǒng)設(shè)備同步的適當(dāng)基礎(chǔ)設(shè)施可能會減慢或中斷智能計量的實施。

網(wǎng)絡(luò)整合

盡管智能儀表系統(tǒng)通常集成了多個設(shè)備，但通常只有在配電和計量網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備都包含在同一通信網(wǎng)絡(luò)中時，它們才能最大程度地發(fā)揮作用。可以連接到電力、天然氣或水網(wǎng)的住宅數(shù)量之多使這種整合更加復(fù)雜。

地理區(qū)位

由于地形的原因，在某些地區(qū)部署雙向通信網(wǎng)絡(luò)可能會更加困難，例如在山區(qū)或農(nóng)村地區(qū)。

數(shù)據(jù)傳輸和存儲

集成調(diào)制、解調(diào)設(shè)備和用于存儲數(shù)據(jù)日志的額外內(nèi)存可能會增加總體部署成本。

數(shù)據(jù)隱私與安全

通常，只要數(shù)據(jù)和信號通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，就可能存在潛在的隱私和安全問題。 制造商的關(guān)鍵是在設(shè)計中盡可能地減輕這些問題，重點(diǎn)關(guān)注信號完整性、可靠的通信協(xié)議等。此外，公用事業(yè)公司可以承擔(dān)維護(hù)和訪問其通信網(wǎng)絡(luò)的大部分責(zé)任，以及確保通過對系統(tǒng)及其努力保持透明來獲得公眾信任。