智能测量系统 能源转型的关键
- 2014/11/28 14:59:00 6499
- 来源：《能源评论》
《能源大转型》插图
国务院总理访问德国期间，中德双方于10月10日发表了1.3万余字、110个条目的《中德合作行动纲要：共塑创新》。纲要提出，中德两国将在标准问题上紧密合作，并将“工业4.0”议题纳入中德标准化合作委员会。双方将继续加强中德标准化合作委员会框架下的现有合作，致力于开展更具系统性和战略性的合作。双方一致决定更多关注未来领域，如电动汽车、高能效智慧能源控制/智慧家居、供水及污水处理。
当下，智能电表测量系统通常被看作是实现需求响应的基础，其提供的电能负荷数据也是未来电力市场中的重要信息资源，未来这一系统将成为各国能源转型的重要环节。
“工业4.0”的智能探索
在未来的智能电网和智能电力市场中，需求侧管理和需求响应技术是应对大量分布式发电并网、协调和优化需求端用电、发电模式和能效的重要手段。德国定义的智能测量系统超出了传统界限，把用户、测量、电网和市场连到了一起，促进它们之间的实时互动，为用电户和电力市场参与者提供海量宝贵数据和信息，并使实现真正意义上的需求侧响应成为可能，同时也促成创新商业模式。
2013年，德国信息安全局(BSI)受德国经济能源部委托，制定了全新的智能电表测量系统的技术规范，提出了以智能电表网关(Smart Meter Gateway)为中心，基于先进双向通讯网络连接测量仪器网络、广域电力市场和需求侧并实现其互动的智能测量系统(Intelligent Measurement System)，简称iMsys。在这个架构中，电表(以及气表，水表等)只是负责采集数据的测量传感器，而智能电表网关才是系统智能化的核心，是连接来自不同区域参与者的关键功能模块。
通过智能电表网关，可以为需求侧的用户实时反馈电气水使用信息和电价信息，也可以将需求侧的电能信息发送给相应的电力市场参与者。更重要的是，智能电表网关可以结合控制终端，实现用电侧能量管理和对分布式电源设备的实时控制。同时，德国信息安全局还制定了一份信息安全标准，对整个测量系统中电能和个人信息采集与处理的安全保护，提出了详细严格的要求和技术规范。
大数据商业模式隐现
德国在2012年新版能源经济法21条中，出台了针对大范围推广iMsys的相关法规，特别明确了推广范围和相关责任人的角色以及必须安装iMsys的四种情况：新建或进行大范围维修的房屋；年用电量超过6000千瓦时小时的用电户；容量超过7千瓦的新装新能源发电设备和热电联产设备；以及所有技术性和经济性允许的建筑。此外，德国还制定了测量系统法规，明确定义了电能测量行业开放市场的性质，催生了测量服务商等电力市场新角色。
据初步统计，全德到2020年需要安装4000万套iMsys。这对电表和测量系统生产商来说无疑是一次巨大商机。Landis&Gyr、Siemens智能电网等行业公司早已摩拳擦掌，推出主打产品。然而和通过iMsys收集的电能数据背后隐藏的商业价值相比，软硬件设备则只是九牛一毛。
在未来，需求侧电能数据可能会成为电力市场中重要的商品，那么能够掌握海量负荷和发电数据的市场参与者会占据举足轻重的地位，甚至有决定市场的能力。一方面，iMsys为需求侧的用户实时反馈电气水使用信息，并结合从市场端传递的实时浮动电价信息，联合建筑和家居能源管理系统帮助用电户改进用电习惯，提高用电效率和优化能耗，实现低能耗智能家居。另一方面，iMsys可以提供24小时全天候的负荷和中低压电网状态信息，为分析和挖掘需求侧用电和分布式发电特性提供了基础。对售电公司来说，了解用电户用电习惯可以帮助其开发出更具吸引力的电价套餐；对电力公司结算单元来说，掌握需求侧实时用电和发电信息可以帮助其更好地做出负荷预测，减少平衡误差；对电网公司来说，拥有负荷和分布式发电数据可以帮助其优化电网规划和运营。结合分布式发电控制系统的iMsys更可以为电网调度和实现虚拟电厂的智能控制提供支持。
德国市场上也已经出现了比如greenpocket、econ、虚拟电厂系统这些利用电能测量数据提供电网观测、能耗管理、整合分布式发电的创新公司和模式。德国RWE，EnBW等电力公司也已经开始紧锣密鼓地布局，期待政策落实之后能够快速抢占市场。
推进缓慢源于观念体制
但是从新版能源经济法出台3年至今，智能测量系统的大范围推广在德国还没有真正开始，问题在哪儿呢?
一是民众对信息安全要求高。智能电表系统安装在需求侧，涉及到收集和使用用户用电和私人相关信息。由于历史原因，德国的个人隐私至上，要收集，加工和使用用户相关信息一个非常麻烦的问题。虽然德国信息安全局在制定技术制定了信息安全标准，但是大部分德国民众对别人分析自己的用电信息，了解什么时候看电视，玩电脑，洗衣服，睡觉，度假都持保守态度。
二是iMsys经济性存疑。目前估计安装新测量系统用电户大概每年需要承担50~70欧元的费用，而新系统到底能不能帮助用电户节约用电减少电费还不得而知，这使得德国民众更加持怀疑态度。而且通过iMsys促成的优化电价套餐、电网优化运营规划是否可以为用户带来经济上的实惠，还有待市场验证。
三是冗繁的法规和技术准则增加难度。为推广智能测量系统，德国一如既往地从定义技术准则和出台法律法规开始。然而正是这种严谨但近乎僵化的工作方式也拖慢了推广进度。到了2014年末，德国经济能源部都还在进一步地制定相关的法规和明确优惠政策，以求制定完整的法律框架。这无疑对德国厂商推出相关产品，对德国电网公司的推广和使用都增加了不少难度，也提高了成本和费用。
总之，由于涉及到用户数据的保存、采集和处理这些非常敏感的话题，使其在德国的大范围推广困难重重。所以，亟需德国政府尽快明确扶持政策，针对民众开展积极宣传，提高大众的接受度。同时行业内上中下游的公司还需要通力合作，统一技术标准，降低成本和费用。
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