智能電表——推動節能的王牌

智能電表已開始在世界各地全面普及。日本最大的電力企業東京電力公司也計劃從2014年度開始導入智能電表。通過與家用電器等聯動來實現節能的自動化技術也在研發之中。

自從美國發明家托馬斯·愛迪生於1879年發明了實用的白熾燈泡以來，世界各地不斷鋪設電網。近年來，受環境及能源短缺等問題影響，各國開始發展可提高電網總體可靠性及效率的新一代供電網。

2016年市場規模將超過1億台

作為新一代供電網核心裝置，“智能電表”目前正在世界各地快速普及。普及地區以北美和歐洲為中心，日本也開始分階段導入。包括試導入電表在內，關西電力公司設置了約150萬台，九州電力公司設置了約18萬台。東京電力也打算從2014年度開始導入。該公司計劃在2018年度之前，設置約1700萬台智能電表，可覆蓋轄區內6成以上用戶。就整個日本而言，日本政府制定了2016年之前能夠以智能電表滿足八成電力總需求的方針。

考慮導入智能電表的國家和地區並非隻有歐美和日本。以亞洲為例，中國和韓國也在推進導入智能電表的計劃。美國調查公司IDC稱，估計2016年智能電表的全球年供貨量將從2011年的2540萬台增至1.402億台。目前全球正在使用的電表共有17億台，其中的大多數遲早會換成智能電表。

尤其是日本，人們對智能電表的關注度很高。在東日本大地震后因核電站停運而導致電力短缺的背景下，日本政府和能源行業、家電行業、通信行業等都對智能電表極為關注。東京電力於2012年3∼4月，就智能電表性能指標向用戶征求了意見，共從88家企業收到了482條意見。

關於東京電力的智能電表，用來測量用電量的“測量部分”的性能指標已確定，目前正在制定通信功能規格。除了生產現有電表的東光東芝儀表系統公司、大崎電氣工業公司、三菱電機公司、GE富士電機儀表公司及Enegate公司五家企業之外，鬆下公司也已宣布參與該業務。

實現遠程抄表 

智能電表的規格因國家或地區不同而異，但要求的功能基本相同。包括“遠程自動抄表”、“遠程開關”、“能耗量可視化”、“與HEMS（家用能源管理系統）等EMS的聯動”，以及實現這些功能的技術“雙向通信”五項功能。

智能電表要求的主要功能 問世之初以“遠程自動抄表”和“遠程開關”為主，近年來開始重視“能耗量可視化”以及“與EMS的聯動”。以連接運營商和用戶的“Hub”功能為目標。

2000年代初在意大利和瑞典開始導入的早期智能電表被稱為“自動抄表器” （AMR）。AMR所需要的功能隻有採用單向通信方式的遠程自動抄表。

導入AMR的主要目的是，降低企業的抄表業務成本以及通過提高抄表精度來增加收益。以前的模擬式電表需要抄表員前往現場，用肉眼讀取儀表數值。而AMR具備紅外線等通信功能，抄表員可通過將抄表器伸到儀表前面，或在附近穿過的方法，以半自動方式收集抄表數據。

實現半自動化之后，少量抄表員就能負責大區域內的抄表工作，所以對於電力公司而言，可以降低人工費。而且，因為消除了目視抄表錯誤，電力公司還可以更加准確的掌握用電量。也就是說，要求用戶支付的電費總是正確的，這有助於提高收益。

后來，AMR還追加了採用雙向通信方式的遠程操作功能，並被稱為“自動抄表管理” （AMM）系統。追加遠程操作功能的主要目的是防止非法使用電力/燃氣。如果有人通過非法操作儀表等非法使用電力/燃氣，電力/燃電公司就能通過遠程操作AMM，迅速中斷供應。

但導入AMR或AMM的上述目的均對能源公司有利，對於用戶而言，反而有可能以轉嫁為電費或燃氣費的形式負擔導入成本。因此，除了能源行業之外，以前人們對智能電表的興趣並不大。

但近年來，因環境和能源問題意識在全球范圍內高漲，情況突然發生了變化。以發達國家為中心，很多用戶的消費行動開始注重節能。而且，太陽光及風力等可再生能源提供的電力流入電力系統的“逆潮流”，會導致電力系統總體不穩定，這種情況也被視為一大問題。因為這些原因，使用智能電表來實現節能化和電力系統穩定化的機會越來越成熟。

在這些潮流的推動下，智能電表的導入目的又增加兩個。一個是讓用戶依次掌握電力或燃氣的使用量，並督促其減少使用，另一個是通過與電力/燃氣公司和用戶的EMS聯動，達到總體供求平衡。前者已經在部分國家進入實用階段，從智能電表獲取並顯示信息的住宅用顯示器已在美國等地實現產品化。

節能化自動技術也在研發之中 

關於后者，美國等國家已開始提供根據總體供求平衡來調整用戶能源使用量的“需求響應” （DR）服務。而且，使DR實現自動化的“自動需求響應” （ADR）研究也十分活躍。其中，美國勞倫斯伯克力國家實驗室開發的通信數據模式“OpenADR”因被美國國家標准與技術研究院（NIST）採用而備受關注。

OpenADR由運營商的ADR服務器向用戶發送“DR信號”。DR信號可以發送節能請求、能源價格信息及能源系統可靠性等信息，並委托用戶考慮如何對應。

比如，HEMS及BEMS（大樓用能源管理系統）的控制器經由智能電表等接到請求節能的DR信號時，控制器會制定總體節能計劃，並按照該計劃進行設備控制。

日本也在進行OpenADR實証實驗，早稻田大學研究生院先進理工學研究系教授林泰弘主導的計劃已開始實施。但ADR技術尚在研發之中。

智能電表和控制器的職責分配便是研發內容之一。有意見稱，如果能源公司啟動ADR服務，站在公平性的角度考慮，就應該讓所有用戶都能使用。如果隻能由控制器控制設備，沒有導入HEMS或BEMS的用戶就無法使用ADR。因此，目前人們還在討論在智能電表中嵌入部分設備控制功能的方法。但也有意見稱，設備控制應全部交給控制器完成，智能電表的功能應盡量簡化。

此前一直採用單機形式的儀表將具備“聯動”功能。而且，還將隨著巨額投資的實施成為能源管理基礎設施。

智能電表不僅會對電力及燃氣系統，還會對家庭、企業、家電、通信及電動汽車等帶來沖擊。由智能電表構建的基礎設施將變成新服務和技術誕生成長的“搖籃”。ADR可以說是這方面最典型的例子。在智能電表進步的同時，兼顧“生活舒適性”和“節能性”的先進ADR服務和技術也會問世，為了與之對應，HEMS、BEMS、各種家電及電動汽車也有望取得進步。（日經技術在線！ 供稿）