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智能电网/电表的理想蓝图

发布人:wangying 时间:2009-06-15 来源:工程师 发布文章

——消费者不再蒙在鼓里,人人可发电赚钱,早晚电价不同,世界上的电力大流动


智能电表:2012年达20亿美元规模

  据Gartner研究预测,2007年至2012年,智能仪表行业将为半导体供应商带来高达20亿美元的销售收入。根据该分析公司的调查,未来5年,预计将安装大约1.5亿支仪表,其中的一半在北美(资料来源:“Dataquest Insight:智能电网的智能仪表推动半导体增长”)。

  智能电表是智能电网(Smart Grid)的组成。中国过去的20年来,绝大多数需求增加都是靠增加火力发电来解决电能的。如今太阳能、风能、生物燃料的应用引起了重视。据联合国环境规划署2009年6月3日发布的《2009年全球可持续能源投资趋势报告》显示,我国在2008年的绿色能源投资超过156亿美元,比2007年上涨18%,其中投资最活跃的仍然是风能发电和生物燃料项目,目前,我国已跃居成为世界第二大风能市场,还是世界上最大的太阳能光伏设备制造者。因此,除了传统的火力发电厂外,众多分散的绿色用户可以把自己的绿色电力输送到电网上成为热门。

        同时,我国还面临着现有电力资源有效利用和安全可靠等问题。

        这些都是智能电网/电表可以应对的挑战。

智能电网:可管理多种电力来源

  说到智能,Smart和Intelligent这些词用得太多太滥了,以至于人们对此已愚钝了。飞思卡尔工业和多元市场微控制器部亚太区市场经理曾劲涛解释说,智能电网有几条重要指标。

  第一, 它要有decentralize(权力下放,放权)功能。不只是发电站可发电/供电,其他各处都可以发电/供电,即单位团体和个人发电不但满足自用,而且很容易并到电网上去。

  第二, 消费透明度更高。例如过去用户家里只知道一个月或每天用多少度电,现在可知道家里哪个电器用了多少电,当前的电价是多少。这个理念其实要求并不高,就像你去一家超市,这商店没有标价,你就去拿,拿了以后给你发个总费用通知,你会感觉被蒙骗了。但是现在电网就是如此这般无理!智能电网实现后,今后用电量和电价的双重信息流使你可以选择最便宜的时候用电。

  第三, 高可靠性。假如把电全关掉,然后在同一个时间把所有用电设备打开,用电器会不能工作。因为电网电压会有一个很大的压降,使很多电器启动不起来。所以用户要一点一点打开,将来智能电网可来管理。

  第四, 合理分配电能。从供电局角度来看,电力局可预测出每个用户、每个电表什么时候耗多少电,当用电量大的时候,发电厂机组满负荷工作。这时晚上很多发电机组关掉了,因为没有那么大的用电负荷。由于发电厂的机组开关时损耗很大,所以为了延长使用寿命,可以让机组减少开关次数,对电能进行有效地管理。为了合理分配,这时可以通过电价杠杆来实现,比如晚上用电比较便宜;还有一种方法是异地供电,把发电厂剩余的电卖到其他地区和国家,例如地球的另一边。

 
图1 未来智能电网-管理多种电力资源

智能电表:AMI最火,计量网关是理想

  电表最早是机电式的(如图2)。

  现在最流行电子式电表。

  接下来是AMR(自动抄表,Automatic Meter Reading),自动读表,并自动把数据上传到电力局去;下一步是AMM(自动仪表管理),就是数据传上去之后可以管理,不同的时间段收取不同的费用,供电局也可决定什么时间把电送到哪里去。

  之后是AMI(自动计量基础架构)。在5月底北京举办的MeteringChina大会暨展览会上,绝大部分来宾都在谈AMI。即怎么建立自动电表的基础设施,不但所有的电站可处理信息流和不同的电表,很多分电地方也要更加智能化,这就涉及到数据菜单、软件和基础设施的建设问题。

  最后就是计量网关,可实现真正的智能电网:智能电网可以拥有同互联网一样的智能性和交互性电可以被全世界合理有效地利用,所有设备都是智能化的,用户产生多余的电都回放到电网上,哪儿需要电,电就送到哪儿,。

 
图2 “智能”仪表演进

飞思卡尔:智能电表展示

  在2009 MeteringChina大会暨展览会上,Freescale(飞思卡尔)、Microchip和ST等多家公司展示了智能仪表展示方案。

        例如,飞思卡尔的智能仪表解决方案能够执行各种计量、控制和通信功能。该公司的一系列用于计量应用的半导体产品包括:用于煤气、水和热能的气体或液体流量计的超低功耗8位S08微控制器、用于单相和三相电表的高度集成的32位ColdFire MCU、用于PLM的56F80xx系列数字信号控制器(DSC)、用于能源网关和宽带路由器的基于ARM内核的32位i.MX应用处理器、用于篡改检测的加速度传感器、用于煤气表、水表和暖气表的气流或水流的压力传感器、以及用于家域网的内置MCU的ZigBee 收发器。

展示的产品有:

  使用S08LG MCU的单相电表,带有外部模拟前端(AFE);

  使用RS08LA MCU的单相电表,带有外部AFE

  使用电力线调制解调器(PLM)的自动抄表(AMR)系统

  基于ZigBee技术的Smart Energy演示,使用飞思卡尔MC13224V PiP™

  基于ZigBee技术的AMR,用于使用 飞思卡尔MC13213 SiP的电表演示

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