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    智能儀表:設計智能電網生態系統的關鍵部分

    2022-10-24 15:42 千家網

    導讀:智能電表可以在這種智能電網基礎設施中發揮關鍵作用,并在全球范圍內呈現出一個增長的市場,預計到 2026 年,該市場將從 2018 年的 245.3 億美元增長到 441.8 億美元。

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

    根據該論文所描述:

    總體而言,實現更大的可持續性需要許多大大小小的改變——從改變我們傳統上依賴的能源到改變消費者行為。技術,特別是物聯網 (IoT) 支持的智能技術,發揮著重要作用。接下來,我們將簡要探討智能儀表這個智能電網生態系統的關鍵部分,并描述需要考慮的市場增長因素、趨勢、應用和功能。

    為什么選擇智能儀表?

    由于跨行業的物聯網應用提供了可以提高效率和生活的可操作數據,公用事業公司和居民明白傳統儀表可能存在的問題。機械儀表通常需要服務人員親自讀數,并且容易出現故障,從而導致錯誤的使用信息和服務呼叫。維修技術人員和抄表員經常會遇到許多訪問障礙,這些障礙物可能會導致難以獲得準確的讀數或正確維修儀表。傳統的計量系統也會減慢對停電的響應速度,現場或變壓器問題有時需要幾個小時才能識別和修復,尤其是在公用事業系統變得更加復雜的情況下。

    智能電表是當今智能電網的重要組成部分。智能電網不僅僅是發電和配電;這是一個物聯網連接技術和通信網絡的生態系統,允許雙向通信傳輸數據,可以分析這些數據以評估電網穩定性、防止和自動報告中斷、監控可以為消費者提供更好信息的高級數字讀數等等。

    另外,智能電網作為物聯網框架的一部分,有助于監控和管理生態系統的主要部分——例如交通、照明和道路狀況——通常能夠及早發現由電涌、極端天氣、自然災害和系統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,智能電網旨在為消費者降低成本并為分銷商節省資源和成本。來自智能電網的數據可以實現更有效的解決方案以及對網絡和使用數據的更大可見性。面對不斷上漲的燃料成本、對環境影響和氣候變化的擔憂以及颶風和其他極端天氣事件等自然災害的增加,智能電網技術是最可持續的解決方案之一。

    智能電表可以在這種智能電網基礎設施中發揮關鍵作用,并在全球范圍內呈現出一個增長的市場,預計到 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電表可以讓公用事業減少電表-抄表成本、節省資源、最大限度地延長正常運行時間并為客戶提供更好的服務。

    全球智能儀表市場預測

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

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

    “智能能源系統將為消費者提供更便宜、更清潔的能源,創造高價值的就業機會,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、更靈活的能源系統可以在未來幾十年為消費者、能源行業和更廣泛的經濟帶來價值高達 400 億英鎊的利益。 智能電表是實現這些好處的關鍵推動力,并有可能徹底改變我們與能源系統互動的方式?!?/p>

    目前,歐洲正在引領第二波智能電表浪潮,在此之前的目標是到 2020 年電表滲透率達到 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的熱點地區,亞太地區的新興經濟體成為主要增長市場。 在中國,國家電網公司已部署了 4.76 億個電能表,智能燃氣表因中國天然氣市場的擴大而發展勢頭強勁。 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的安全性,特別是為了應對 2011 年的福島第一核電站災難。

    印度、印度尼西亞、馬來西亞、菲律賓、新加坡和泰國預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,目標是在未來幾年再安裝 2.5 億個。

    在澳大利亞和新西蘭,少數城市的滲透率很高,但總體而言這兩個國家的滲透率都很低。市場上主要供應商與通信技術提供商之間的戰略聯盟有望進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 1 級公用事業運營機構在過去十年中都部署了智能儀表。在美國,88% 的設施是住宅,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驅動,因為一些州要求監管機構批準公用事業公司的計量項目成本回收機制。作為一個有趣的旁注,幾乎一半的美國電力消費者賬戶現在擁有智能儀表,但大多數消費者沒有意識到他們有能力訪問更詳細的數據——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。許多省份已經安裝了智能電表,并正在投資于專注于智能電網和相關技術的研究實驗室。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用類別,電表是最大的產品類別。

    智能電表、煤氣表和水表的好處

    節約成本

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

    預測分析

    來自智能儀表的實時數據還可以構建預測和預測模型,以實現更準確的需求計劃規劃和預測性維護。 數據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率計劃和服務。 處理和分析使用數據的后端系統可以更深入地了解資源的使用方式。 公用事業可以從數據分析中受益,從而為長期規劃和未來投資做出更好的戰略決策。 這些數據對于應急響應計劃和風險評估也非常有用。

    安全舒適

    能源供應商可以使用智能儀表數據來平衡系統的負載,并可以提供更好的安全性和穩定性。 他們深入了解儀表相關問題、停電信息、質量信息等,幫助他們在潛在問題成為主要問題之前將其隔離。 公用事業公司還可以使用這些數據來識別和跟蹤中斷,以加快響應時間,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的重要組成部分,首先要求消費者節約用水(他們現在可以更好地自行監控),如果干旱惡化,公用事業公司可能能夠通過智能限制使用電表和智能電網基礎設施。 天氣數據和用水量數據的組合也可用于預測甚至防止干旱惡化。

    更智能、更清潔的能源可能性

    許多消費者已經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,自動調整他們在工作、上學或度假時的使用情況,但該設備的數據并沒有流向公用事業公司。智能電表將這些數據提供給公用事業提供商,以便他們可以根據家庭能源消耗的高峰和低谷,以及介于兩者之間的點,從而做出更加明智的決策。 智能電網主要是關于使用物聯網應用在電網的各個方面做出此類決策。使用來自智能電表和智能電網的數據,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

    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據有助于及早發現問題,例如漏水或漏氣,從而更容易發現和修復。我們浪費的自然資源更少,儀表節省了維修人員在現場的時間,因為他們通?;ㄙM更少的時間來診斷和尋找泄漏。智能電網中的計時器和基礎設施模塊也有助于規范使用并減少浪費。此外,智能儀表數據可以提供實時信息來跟蹤潛在的盜竊或資源損失。

    透明度

    更準確的實時數據可以提高公用事業和客戶之間以及公用事業和監管機構之間的透明度。通過按需提供數據,無需每月抄表員訪問或開車經過,計費可以更加精確,能夠顯示針對一天或小時的消耗量。消費者可以通過應用程序或實用程序網站訪問他們的數據,讓他們看到自己的使用模式并調整自己的行為。

    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

    在供電或供水系統中實施智能儀表通常需要數十億美元的網絡部署和維護投資。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數字化的政策和激勵措施如此重要的原因。公用事業公司正在尋找有助于提高盈利能力的智能計量功能。

    連接到舊設備

    無論是將智能計量設備改裝到舊設備上還是完全更換儀表,我們還可以連接其他設備。缺乏將新技術與現有/傳統設備同步的適當基礎設施可能會減慢或中斷智能計量的實施。

    網絡整合

    盡管智能儀表系統通常集成了多個設備,但通常只有在配電和計量網絡中的所有設備都包含在同一通信網絡中時,它們才能最大程度地發揮作用??梢赃B接到電力、天然氣或水網的住宅數量之多使這種整合更加復雜。

    地理區位

    由于地形的原因,在某些地區部署雙向通信網絡可能會更加困難,例如在山區或農村地區。

    數據傳輸和存儲

    集成調制、解調設備和用于存儲數據日志的額外內存可能會增加總體部署成本。

    數據隱私與安全

    通常,只要數據和信號通過網絡傳輸,就可能存在潛在的隱私和安全問題。 制造商的關鍵是在設計中盡可能地減輕這些問題,重點關注信號完整性、可靠的通信協議等。此外,公用事業公司可以承擔維護和訪問其通信網絡的大部分責任,以及確保通過對系統及其努力保持透明來獲得公眾信任。


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