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(lái)說(shuō)，該論文著眼于市場(chǎng)增長(zhǎng)因素、趨勢(shì)、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(shí)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(lái)，我們將簡(jiǎn)要探討智能儀表這個(gè)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(chǎng)增長(zhǎng)因素、趨勢(shì)、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(wèn)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(cuò)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(huì)遇到許多訪問(wèn)障礙，這些障礙物可能會(huì)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(jì)量系統(tǒng)也會(huì)減慢對(duì)停電的響應(yīng)速度，現(xiàn)場(chǎng)或變壓器問(wèn)題有時(shí)需要幾個(gè)小時(shí)才能識(shí)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(gè)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(píng)估電網(wǎng)穩(wěn)定性、防止和自動(dòng)報(bào)告中斷、監(jiān)控可以為消費(fèi)者提供更好信息的高級(jí)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(wèn)題故障。

隨著人口的不斷增長(zhǎng)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(lái)自智能電網(wǎng)的數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)更有效的解決方案以及對(duì)網(wǎng)絡(luò)和使用數(shù)據(jù)的更大可見(jiàn)性。面對(duì)不斷上漲的燃料成本、對(duì)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(gè)增長(zhǎng)的市場(chǎng)，預(yù)計(jì)到 2026 年，該市場(chǎng)將從 2018 年的 245.3 億美元增長(zhǎng)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(zhǎng)正常運(yùn)行時(shí)間并為客戶提供更好的服務(wù)。

全球智能儀表市場(chǎng)預(yù)測(cè)

在 2019 年全球智能儀表出貨量約為 1.3億臺(tái)，預(yù)計(jì)到 2025 年將達(dá)到 1.8 億臺(tái)。全球應(yīng)對(duì)氣候變化的集體努力正在推動(dòng)大多數(shù)國(guó)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(guó)，智慧英國(guó)運(yùn)動(dòng)解釋了智能電表作為英國(guó)對(duì)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(guó)能夠過(guò)渡到低碳的未來(lái)。

2017 年至 2019 年擔(dān)任能源和清潔增長(zhǎng)國(guó)務(wù)部長(zhǎng)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(jià)值的就業(yè)機(jī)會(huì)，并幫助我們履行氣候變化承諾。 我們的行動(dòng)計(jì)劃概述了一個(gè)更智能、更靈活的能源系統(tǒng)可以在未來(lái)幾十年為消費(fèi)者、能源行業(yè)和更廣泛的經(jīng)濟(jì)帶來(lái)價(jià)值高達(dá) 400 億英鎊的利益。 智能電表是實(shí)現(xiàn)這些好處的關(guān)鍵推動(dòng)力，并有可能徹底改變我們與能源系統(tǒng)互動(dòng)的方式。”

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(dòng)了過(guò)去五年的部署。中國(guó)、日本和韓國(guó)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(zhǎng)市場(chǎng)。 在中國(guó)，國(guó)家電網(wǎng)公司已部署了 4.76 億個(gè)電能表，智能燃?xì)獗硪蛑袊?guó)天然氣市場(chǎng)的擴(kuò)大而發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁。 日本正在大力投資部署智能電表，以保持能源價(jià)格可承受并提高能源供應(yīng)的安全性，特別是為了應(yīng)對(duì) 2011 年的福島第一核電站災(zāi)難。

印度、印度尼西亞、馬來(lái)西亞、菲律賓、新加坡和泰國(guó)預(yù)計(jì)智能電表的采用率也將增加。 2020 年 2 月，印度國(guó)有能源效率服務(wù)有限公司 (EESL) 通過(guò)印度政府的智能電表國(guó)家計(jì)劃在印度完成了約 100 萬(wàn)個(gè)智能電表的安裝，目標(biāo)是在未來(lái)幾年再安裝 2.5 億個(gè)。

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(gè)國(guó)家的滲透率都很低。市場(chǎng)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(dòng)智能儀表的增長(zhǎng)。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(guó)家。

在北美，美國(guó)和加拿大的大多數(shù) 1 級(jí)公用事業(yè)運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)在過(guò)去十年中都部署了智能儀表。在美國(guó)，88% 的設(shè)施是住宅，但 50 個(gè)州中只有 6 個(gè)州的滲透率超過(guò) 80%。智能儀表普及率的差異通常由州立法和法規(guī)驅(qū)動(dòng)，因?yàn)橐恍┲菀蟊O(jiān)管機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)公用事業(yè)公司的計(jì)量項(xiàng)目成本回收機(jī)制。作為一個(gè)有趣的旁注，幾乎一半的美國(guó)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(méi)有意識(shí)到他們有能力訪問(wèn)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(shí)驗(yàn)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(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控使用情況，智能儀表可以檢測(cè)住宅層和管道中的公用事業(yè)泄漏。 據(jù) PennEnergy 稱，管道運(yùn)營(yíng)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(cè)流量異常并立即做出反應(yīng)以防止盜竊和泄漏。 對(duì)于消費(fèi)者而言，智能儀表可以幫助識(shí)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(gòu)買更節(jié)能的設(shè)備。

預(yù)測(cè)分析

來(lái)自智能儀表的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)還可以構(gòu)建預(yù)測(cè)和預(yù)測(cè)模型，以實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的需求計(jì)劃規(guī)劃和預(yù)測(cè)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(jì)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(zhǎng)期規(guī)劃和未來(lái)投資做出更好的戰(zhàn)略決策。 這些數(shù)據(jù)對(duì)于應(yīng)急響應(yīng)計(jì)劃和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)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(lái)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(wèn)題、停電信息、質(zhì)量信息等，幫助他們?cè)跐撛趩?wèn)題成為主要問(wèn)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(lái)識(shí)別和跟蹤中斷，以加快響應(yīng)時(shí)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(guò)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(cè)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(dòng)調(diào)整他們?cè)诠ぷ?、上學(xué)或度假時(shí)的使用情況，但該設(shè)備的數(shù)據(jù)并沒(méi)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(gè)方面做出此類決策。使用來(lái)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(bào)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(huì)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)有助于及早發(fā)現(xiàn)問(wèn)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(chǎng)的時(shí)間，因?yàn)樗麄兺ǔ；ㄙM(fèi)更少的時(shí)間來(lái)診斷和尋找泄漏。智能電網(wǎng)中的計(jì)時(shí)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(shí)時(shí)信息來(lái)跟蹤潛在的盜竊或資源損失。

透明度

更準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)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(guò)按需提供數(shù)據(jù)，無(wú)需每月抄表員訪問(wèn)或開(kāi)車經(jīng)過(guò)，計(jì)費(fèi)可以更加精確，能夠顯示針對(duì)一天或小時(shí)的消耗量。消費(fèi)者可以通過(guò)應(yīng)用程序或?qū)嵱贸绦蚓W(wǎng)站訪問(wèn)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(shí)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(shí)施成本高昂，可能要在幾年后才能看到投資回報(bào)。這就是為什么支持公用事業(yè)數(shù)字化的政策和激勵(lì)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(jì)量功能。

連接到舊設(shè)備

無(wú)論是將智能計(jì)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(huì)減慢或中斷智能計(jì)量的實(shí)施。

網(wǎng)絡(luò)整合

盡管智能儀表系統(tǒng)通常集成了多個(gè)設(shè)備，但通常只有在配電和計(jì)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(shí)，它們才能最大程度地發(fā)揮作用?？梢赃B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(huì)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(chǔ)

集成調(diào)制、解調(diào)設(shè)備和用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)日志的額外內(nèi)存可能會(huì)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(hào)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸，就可能存在潛在的隱私和安全問(wèn)題。 制造商的關(guān)鍵是在設(shè)計(jì)中盡可能地減輕這些問(wèn)題，重點(diǎn)關(guān)注信號(hào)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(wèn)其通信網(wǎng)絡(luò)的大部分責(zé)任，以及確保通過(guò)對(duì)系統(tǒng)及其努力保持透明來(lái)獲得公眾信任。