浅谈智能电网中智能电表对电力需求侧管理的促进作用

论文关键词：智能电网电力需求侧管理智能电表能源安全协调发展

论文摘要：我国已经计划建设的智能电网给通信技术、节能技术和制造技术的发展以及相关技术的融合带来了革命性的推动力。智能电网对电力需求侧管理提出了更高的目标。结合当前我国电力消费现状，分析了智能电网中智能电表如何适应并促进电力需求侧管理工作。通过电力需求侧管理技术的实施，进一步降低高峰负荷增长，提高用电效率，最大限度节约资源，减少排放，促进国民经济发展，保证国家能源安全，建设能源节约型社会，保证我国经济增长的持续性和高速性。

随着我国经济持续高速增长，工业用电和居民生活用电都呈现快速增长趋势，虽然国家投入巨资新建发电厂和改造电网，仍然不能满足电力消费需要，每年都季节性地出现大面积电荒现象，且有愈演愈烈之势。其原因在于，经济繁荣带动用电负荷快速增长，用电峰谷差不断增大，用电设备电能利用率较低；电价水平不合理，造成不合理用电；发电资源单一，发电量易受煤炭供需价格影响等。解决此问题，不能单纯增加电源规模，必须解决发供用环节中的相关问题，特别是要搞好电力需求侧管理工作，尤其是智能电表的推广使用，从而协调开发和消耗、利用和损耗的关系，使发电、输变电、供电和用电协调发展，才能根本解决电力供求矛盾。电力系统的智能化是一场革命，是解决当前电力系统出现的严重供求矛盾，影响经济发展的必然选择，同时也是国民经济和科学技术发展到一定程度下电力系统的必然归宿，这给电力需求侧管理创造了难得的跨越式发展机遇。

一、智能电网

1.智能电网的出现

人类自从进入工业生产，就大量消耗着有限的自然资源。能源供应已经成为国家经济发展的命脉，能源安全关系到国家利益。为了保持经济稳定、长期、快速发展，延长能源使用时间，既要积极探索减少能源消耗的方法，又要努力开发多种形式的新型能源并将之与传统能源进行整合，统一配置使用，摒弃高消耗低利用的能源使用模式，[1]保证国家能源安全，电力系统的智能化就成为必然的选择。

2.智能电网的特点

智能电网是将当前最先进的电网技术、通信技术和控制技术结合，建立高度集成的、高速双向通信网络的、供用双方互动的、智能控制和决策支持的先进电力系统。智能电网将实现电网安全可靠、经济高效、环境友好的目标，它把各种不同发电资源进行智能配置，电网根据负荷实时变化自动进行经济调度，协助用户合理科学用电，最大限度平抑高峰负荷，提高电力系统稳定性，极大地减少了发电资源的消耗。

二、智能电表的功能特点

智能电表是现代电子技术和数据处理技术发展的产物，采用大规模的集成电路来实现电能计量及数据处理功能，[2]因其强大且具扩展性，一表多能，迅速取代老一代电能计量产品，体现出了强大的生命力。

1.多级分时计量

虽然机械式电表也能实现分时计量，但受制于结构，不能实现多级数的分时计量，无法体现电能在不同供需条件下所具有的价值，智能电表可以实现多级甚至数十级的分时计量，不仅如此，所设定的分时时段还可重新调整，高度智能化的智能电表通过与控制计算机相连接的通信网络，甚至可以实现多表同步远方调整。这一特点为我国扩大实施分时电价范围提供了计量仪表保证。

2.保护功能

首先，智能电表的全电子式结构和多级权限管理阻止了通过电表本身窃电，如篡改数据、改变结构等，它自动检测并记录电表以外发生的窃电事件，如单独计量反向电量并显示，且与正向电量叠加；结合功率因数对无功功率进行正确计量；显示电表接线的相量图等等。智能电表大大提高了窃电的技术门槛，常见的窃电方式将不复存在。

其次，可以在用户处实现简易的继电保护功能。如失压报警、过载报警，漏电保护、短路保护和过载保护与智能电表集成，将简化线路结构，减少了安装检修的工作量，还能实现超功率自动断电的负荷控制功能，可设置功率限额，超过此限额电表将跳闸停电。

3.抄表简单或免抄表

由于抄表工作量大，存在各种人为疏漏因素，采用智能电表将有效解决这个问题。如预付费电表先购买电量再使用，预购电量用完电表将自动断电，很好地解决了欠缴电费的问题，也将抄表这个程序完全免除掉，节约了大量的人力成本，避免了可能出现的抄表差错。如果智能电表具有数据交互功能，在远方即可进行抄表，只要在控制计算机上预置抄表时间则到时就可自动完成抄表任务，且多表可同时进行，抄表花费时间短、精度高。

4.缴费方便

预付费电表通过IC卡进行电表电量数据以及预购电费数据的传输，通过继电器自动实现欠费跳闸，免除了抄表问题，缴费转变为购买电费卡。电费卡可在专门网点销售，也可在街头小店买到，还可以实现网上充值和缴费，这就大大方便了人们缴纳电费。

5.数据采集和显示

机械式电表只有记录用电量的能力，智能电表大大扩展了与用电相关的数据量。智能电表与机械式电表最大的区别在于具有存储、处理、反馈大量用电信息（包括数据）的能力，对电力需求侧管理来说这正是迫切需要的。通过这些信息，管理部门可以了解负荷变动情况，了解不同负荷的用电结构以及逐年变化趋势，为电网调度和经济运行提供了原始资料。

智能电表具有显示屏，可以显示大量信息，除基本的用电量外，可显示诸如电压、电流、功率因数、分时电价数据等等运行参数，还可显示电表本身相关数据，如硬件故障信息、时钟、程序错误等。

三、智能电表对电力需求侧管理的促进作用

传统电力需求侧管理通过采取各种激励措施，直接或间接引导用户改变用电方式和用电习惯，提高用电设备的使用效率。传统电力需求侧管理缺乏可控的硬件设施，对于用户的节能意识主要进行宣传教育等虚幻手段，分时电价未全面实行，并不能真正达到用户自觉节电的目的，智能电表的出现将革命性地改变这个现状。

1.智能电表更新了需求侧管理设备

我国现存的主要电能计量方式主要还是普通的感应式电度表，受制于其结构特点，功能单一，基本上只能计量所用总电量，不能提供更多的用电信息，无法满足目前不断变化的计量需要，用户对需求侧管理被动而盲目，无法体现电能使用者的自主作用。智能电表的普及是推进需求侧管理实施的重要手段，可以解决传统需求侧管理实施中存在的诸多问题。 智能电表配合智能电器和智能电气设备则可以提供给用户更多的用电信息，协助用户合理避峰用电，提高用户侧的用电效率，与用户建立的双向实时通信系统也使用户参与需求侧管理变得更加直观和方便，用户节约用电、避峰用电的积极性将极大提高。

随着微电子技术、通信技术和控制技术的飞速发展，智能电表将由简单智能朝着复杂智能方向发展，这些不同智能水平的智能电表可以满足不同场合对智能电表的需要。智能电表的使用将使电力系统在需求侧的管理和控制智能化变得可能。

智能电表的使用不仅使用户自觉加入到需求侧管理中来，促进了智能电器的生产和使用，也直接推动了相关技术的进一步发展，使得用电更加自动化、合理化和科学化。

2.智能电表提高了用电管理部门的管理水平

用电管理不仅要与设备打交道，还要与人打交道。传统电力需求侧管理着重于大电力客户的管理，由于小客户特别是数量庞大的居民用户，需求侧管理基本没有可以实施的具体办法，供电公司与小用户几乎没有接触的可能，更谈不上有什么管理了。随着国民经济快速发展以及城镇化步伐加快，居民用电量在逐年递增，其在总用电量中占的比重越来越大，对于这部分用户的管理必须要纳入到需求侧管理的范畴中来。目前，许多城市正在开展智能电表的更换工作，这给需求侧管理提供了提高管理水平的良好契机。

以前对小用户缺乏管理，主要还是现实原因造成的，例如小用户数量多，每一户用电量较少，大量使用的机械式电表功能单一，缺乏负荷调节手段，所以需求侧管理工作重点主要放在综合负荷的管理上，并未深入到具体的用户个体，然而，整体是由个体组成的，所以，对于综合负荷的管理离不开个体负荷的管理，智能电表弥补了以前缺乏管理手段的缺陷，可以把需求侧管理工作做得更细更广。智能电表的推广应用使需求侧管理工作变得更加现代化、无纸化和智能化，不仅改变了工作模式，而且大大提高了效率，控制更加精确。

3.智能电表提高了需求侧管理实施的效果

常规需求侧管理实施手段有引导手段、经济手段、技术手段和行政手段，智能电网建设下的需求侧管理实施手段中的行政手段将弱化。

除积极宣传节能知识、推广节能技术外，智能电表在需求侧管理中带来的使人们减少电费支出，间接实现电力生产和供应的低能耗、减排和高效利用的巨大优势，将引导用户主观上对低能耗生产和生活的重新认识，引导用户主动参与，改善以往主要由政府或供电公司推动的需求侧管理，有利于形成全民参与的需求侧管理工作。[3]

智能电表的出现将帮助用户直观了解其用电的合理性，广泛实施的多级分时电价政策促使用户自觉减少电能浪费，提高利用率。智能电表在技术上加快了高效节能设备的推广和应用，研制、选用新型节能电器积极性提高，主动淘汰高能耗设备的生产和使用，积极进行设备改造，提高设备效率。

智能电表弱化了需求侧管理的行政手段，充分发挥市场本身的作用，按照市场自身规律运行。智能电网下的需求侧管理充分体现了自愿和主动原则，在宏观调控的大框架下，需求侧管理活力不断增强，使需求侧管理的实施由过去的政府主导自然过渡到市场机制下。[4]

4.智能电表推进了需求侧管理法律法规建设

与西方发达国家相比，我国的需求侧管理相关法律法规尚不健全，乘着智能电网建设的东风，制订符合智能电网要求的需求侧管理法律法规将变得现实而急迫，智能电表则大大加快了这一进程。智能电网把需求侧管理的重要性前所未有地呈现在公众面前，随着智能电网建设的步伐加快，与之相关的需求侧管理相关法律法规建设也需同步进行，智能电网的出现导致需求侧管理手段发生了革命性的变化，智能电网建设的初衷是否得以实现，一定程度上需求侧管理实施的好坏起到很大作用。[5]

四、智能电表应用中要面对的问题

大范围普及安装使用智能电表，投入资金较大，智能电表本身功耗高，复杂的结构给排除故障带来了困难，智能电表使用寿命相对较短，另外，与智能电表配套的通信设备、控制设备也需要较大投入。应该相信，这些问题将会在智能电网建设中被逐步解决，不会成为智能电网建设的阻碍。

五、结束语

国内外的经验充分说明，电源建设与需求侧管理同等重要。电源是开源，需求侧管理是节流，加强需求侧管理有利于节约能源，有利于环境保护，有利于合理用电，应坚持开发与节约并重、电源建设与需求侧管理并举。功能强大的智能电表的开发和使用将做到用电智能化、管理信息化、决策先进化、控制自动化。通过对电力需求侧管理机制的不断完善和实施能力的不断提高，在政府、发供电公司、用户的共同参与下，使有限的电力能源发挥出最大的经济和社会效益，加快节约型社会建设的步伐，必将实现我国经济可持续发展的目标。

[1]赵晓丽，张素芳.国内外电力需求侧管理措施对比研究[J].电力需求侧管理，2005，(5).

[2]张省.国外电力需求侧管理经验[J].农电管理，2008，(3).

[3]刘升，邱向京，等.多措并举缓解电力供需紧张矛盾[J].电力需求侧管理，2005，(7).

[4]季强，李志祥，徐仁武，周昭茂.新时期电力需求侧管理[J].电力需求侧管理，2006，(8).

[5]曾鸣.电力需求侧管理的激励机制及其应用[M].北京:中国电力出版社，2002.