智能仪表的潜力早就备受瞩目,但迄今为止,智能仪表的形态尚未具体确定。不过,随着在全球范围迎来普及期,人类对于智能仪表已经逐渐有了具体概念。以此前的应用案例为基础进行的效果验证也取得进展,智能仪表应具备的功能,以及使用的技术和方式,也在某一些程度上已经确定下来。
智能仪表需要具备的功能大致有五个。“远程自动抄表”、“远程开关”、“能源消费可视化”、“与能源管理系统(EMS)联动”,以及实现这些功能的技术“双向通信”(图4)。智能仪表为什么需要这些功能?要想解答这样的一个问题,首先就要知道智能仪表的进化之路。
图4:智能仪表需要具备的功能除了具备“远程自动抄表”、“远程开关”、“能源消费可视化”、“与EMS联动”等各项功能之外,还需要针对能源公司与用户双方配备“双向通信”功能。
根据英国能源监管机构(Ofgem:the Office of the Gas and ElectricityMarkets)所作的定义,初期的智能仪表被称为“自动抄表系统(AMR)”,自动抄表系统要的功能原本是利用单向通信进行远程自动抄表。公司采取了自动抄表系统的最大的目的有两个:(1)削减抄表业务的成本;(2)通过提高抄表精度增加收益。
首先来看(1),过去的模拟式仪表需要抄表员前往现场,用自己的眼睛读取抄表值。而自动抄表系统配备了红外线等通信功能,抄表员只需要把抄表器对准仪表,或是乘坐汽车通过附近,就能够半自动式的收集抄表数据。通过半自动化,就能够让少量的抄表员管理大范围的区域,因此对于能源公司而言,这样做就有助于削减人工费。而且还能杜绝人工抄表的错误,使公司更加准确地掌握使用量,也就是可以在一定程度上完成精确收费,借此达成(2)的目的。
之后,自动抄表系统又增加了利用双向通信的远程操作功能,成为了“自动仪表管理系统(AMM)”。其最大的目的是(3)防止非法使用电力/燃气。当有人通过非法操作仪表进行盗用时,电力/燃气企业能通过远程操作自动仪表管理系统,快速切断供应。
但归根结底,(1)、(2)、(3)都是能源公司的目的。设置自动抄表系统和自动仪表管理系统对于用户来说基本没好处。甚至有可能公司将设置成本转嫁到电气和燃气的价格之中,由用户承担。因此,除了能源行业,外界对于智能仪表并不太关注。即便是在能源行业之中,甚至也有意见对于设置是否有益表示质疑。
但近年来,随着环境问题、能源缺乏问题、可再次生产的能源并网时产生的逆潮流问题等在全世界显现,情况出现了巨变。作为节能化和稳定电力系统的手段,利用智能仪表的时机日趋成熟,不只是电力和燃气行业,各国政府、网络服务企业、家电生产商、通信公司等所有的领域的有关方面都把目光投向了智能仪表。
在这一潮流之下,采用智能仪表又有了两个新的目的。(4)让用户都能够随时掌握电力和燃气的使用量,促使其节约能源;(5)与电力/燃气公司和用户双方的系统联动,优化整体供求平衡(图5)。
图5:设置智能仪表的目的发生明显的变化未解决环境问题和能源问题,让智能仪表跳出过去单纯抄表的范畴,作为节能工具使用的时机逐渐成熟。鉴于此,希望处理问题的政府、打算开展新服务的非电力企业也开始热情参加智能仪表业务。
日本对于智能仪表的关注度颇高。东日本大地震发生后,核电站停运造成了严重的电力短缺,在这一背景下,政府、电力行业、家电行业各有打算,情况混沌不明。大家都对智能仪表寄予了强烈的关注,热情参加技术标准的制定。东京电力公司于2012年4月就智能仪表的标准征集了意见,结果,88家企业提出了482条意见。通过这一情况也可了解到人们对此关注之强烈。截至2012年10月下旬,东京电力的智能仪表通信功能标准还在制定之中,一位精通电力行业情况的人士称:“各种各样的方案源源不断,方针时时刻刻都在改变。令人感受到了参与企业的强烈关注。”
举例来说,在思考与用户方面的系统联动的时候,与控制家庭能源管理系统(HEMS)/大厦能源管理系统(BEMS)的控制器之间该怎么样分工?有的意见说,应该给智能仪表添加控制家电等设备的功能,但也有意见说,家电的控制应该全部交给HEMS /BEMS的控制器。各方人士描绘出多种多样形态的智能仪表,如今已经展开了“采用什么技术、什么方式”的论战。
在混乱的局面之中,只有一点是清楚的。那就是以智能仪表的普及为契机,新的服务和技术有可能诞生。此前孤立的仪表将具备“连接”的功能,并且借助巨大的投资,成为能源管理的基础设施——这一潮流带来的冲击力不仅会影响电力和燃气系统,还会波及到家庭、企业、家电、通信、纯电动汽车(EV)等方方面面。
通过智能仪表建立起来的基础设施估计会成为孕育新服务和技术的“摇篮”。前文提到的需求响应就是一个例子。在智能仪表进化的同时,兼顾“人的舒适性”与“节能”的高级需求响应服务和技术也将登场亮相,与之相呼应,HEMS、各类家电、纯电动汽车也将实现进一步发展。
有看法认为,智能仪表不仅要在技术标准方面推进开放化,而且在实现电力市场全面自由化的同时,智能仪表市场也应与之配合实现自由化。软银公司社长室策划涉外部的加藤干也指出:“通信行业也是借助自由化而产生了竞争,由此通信费降低,通信市场的规模也慢慢变得大。电话机的功能也慢慢变得强大。电力行业也有一定的可能出现同样的情况。”
日本在1985年通信自由化之前,接通了电话线路的每家每户都有黑色的电话。当时的黑电话全部是日本电信电话公社(现NTT)以租赁的形式提供给用户。但随着通信自由化,电话机供不应求,用户也开始到家电商场选购自己最喜欢的电话机。之后,电话机除了留言功能和无绳功能之外,又增加了功能,可按照时段自动选择通话价费最低的线路公司等。加藤认为,如果在电力全面自由化的同时,用户也可以依据喜好购买智能仪表,不仅电价更低,智能仪表的进化也能够加快。
但实际上,智能仪表进入家电商场成为商品其实十分艰难。对此,某电表生产商的工作人员解释说:“电表受规定价费计算方式的《计量法》的管制,很难作为用户的资产得到承认。”因为电表一旦成为用户的资产,通过非法操作在费用上作假的用户就非常有可能出现。(日经能源环境网 供稿)