葛曉旭，張 鈺

(東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 電氣與信息學(xué)院，哈爾濱 150030)

0 引 言

在和平發(fā)展、綠色發(fā)展的國際形勢下，各國都開始了對傳統(tǒng)化石燃料的能源迭代計劃，工業(yè)發(fā)展相對快速的國家都不約而同地瞄向了電力市場，而在電力系統(tǒng)新一輪的發(fā)展大潮中，扮演著智能電網(wǎng)雙向終端角色的智能電表，即將迎來其行業(yè)發(fā)展的風(fēng)口。

1 互聯(lián)網(wǎng)+智能電表發(fā)展現(xiàn)狀

從2000年至今，中國陸續(xù)研制并在全國范圍內(nèi)應(yīng)用了電子式電表、預(yù)付費電能表等半智能電表。2009年，自英國首次在民用領(lǐng)域安裝了依托于互聯(lián)網(wǎng)進行數(shù)據(jù)實時同步的電表后，中國智能電網(wǎng)建設(shè)計劃的國家電網(wǎng)便首次提出了“智能電表”的概念，并于同年下旬集中制定了智能電表一系列的行業(yè)技術(shù)規(guī)范。

相較于傳統(tǒng)電表，現(xiàn)有標準的智能電表能夠?qū)崿F(xiàn)遠程抄表及區(qū)域階梯電價計價功能，對處于初建階段的智能電網(wǎng)來說的確是質(zhì)的飛躍，極大地節(jié)省了抄表以及后期計價收費的人力成本和時間成本。然而隨著各國智能電網(wǎng)技術(shù)的飛速進步，智能電網(wǎng)承載的功能也日益增多，現(xiàn)階段的智能電表已經(jīng)無法應(yīng)對多種數(shù)據(jù)的采集、顯示和調(diào)控，若要保證未來智能電網(wǎng)的穩(wěn)定持續(xù)運營，實現(xiàn)電能質(zhì)量的提高與電力費用的下降，就需要不斷地對智能電表進行升級[1]。

依托于物聯(lián)網(wǎng)工程的發(fā)展，“萬物聯(lián)網(wǎng)”的愿景逐漸實現(xiàn)，智能電網(wǎng)作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的一個重要領(lǐng)域，承載著其終端功能的智能電表也必將向網(wǎng)絡(luò)化、信息化發(fā)展。而互聯(lián)網(wǎng)+智能電表可由廠商開發(fā)出對應(yīng)產(chǎn)品型號的APP配套提供給裝機用戶，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化與可控化。電力作為一種商品，因其在世界大多數(shù)國家的國家壟斷式方式使得其商品屬性較為特殊。用戶作為消費者，與電力經(jīng)銷商在對產(chǎn)品的把控以及知情權(quán)方面處于一種極為不平等的地位。隨著各國逐漸開放電力市場，鼓勵國外及民間資本介入，電力市場必然會呈現(xiàn)競爭狀態(tài)，而互聯(lián)網(wǎng)+智能電表便可以將這種競爭直觀地反應(yīng)給用戶，用戶在相應(yīng)的軟件上便能對自己的用電情況、費用有更為清晰的了解，并能夠?qū)崿F(xiàn)線上實時查詢、繳納電費，根據(jù)電價和具體需求，制定個性化用電方案，實現(xiàn)節(jié)約電費、智能管控?；ヂ?lián)網(wǎng)+智能電表也為電力企業(yè)與用戶實現(xiàn)實時溝通搭建了橋梁，可以更為精準地了解各地區(qū)用戶的用電情況，通過大數(shù)據(jù)分析，完善電力調(diào)度模式。各家電力企業(yè)也能通過智能電表的App，及時把針對不同特點用戶制定的優(yōu)惠方案、繳費提醒、季度用電量報告等信息推送到用戶端，為電力買賣雙方的實時溝通搭建平臺，重新把決定權(quán)交還給消費者，使其可根據(jù)自身需求以及優(yōu)惠方案對供電公司進行選擇。隨著電網(wǎng)與電力企業(yè)在用戶的參與下，不斷進行協(xié)調(diào)、溝通，電能質(zhì)量的整體水平也會不斷上升，互聯(lián)網(wǎng)+智能電表則將以其高度智能性、交互性以及預(yù)留的極強的可開發(fā)性，實現(xiàn)與智能電網(wǎng)的完美匹配[2]。

2 互聯(lián)網(wǎng)+智能電表市場前景分析及容量預(yù)測

據(jù)現(xiàn)階段國際市場發(fā)展態(tài)勢預(yù)測，2017年至2022年期間，全球智能電網(wǎng)投資將由208.3億美元增至506.5億美元，年均復(fù)合增長率為19.4%，增長趨勢及預(yù)測數(shù)據(jù)如圖1所示。

圖1 2017年—2022年全球智能電網(wǎng)投資情況

智能電網(wǎng)在全球范圍內(nèi)的大力推進直接刺激了智能電表市場的發(fā)展，由中商產(chǎn)業(yè)研究院提供的數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計2020年全球智能電表安裝量達7.8億臺，累計安裝智能電表將達到20億臺，滲透率達60%。到2021年全球智能電表市場營收規(guī)模則將達到142.4億美元，與2016年的88.4億美元相比，年均復(fù)合增長率為10%[3]，營收及預(yù)測情況與全球智能電表總出貨量分別如圖2、圖3所示。

圖2 2017年—2022年全球智能電表營收及預(yù)測情況

圖3 2016年—2023年全球智能電表總出貨量與年增長率

隨著全球智能電網(wǎng)的飛速發(fā)展和相關(guān)技術(shù)難題的不斷攻克，世界各國逐步開始對國內(nèi)現(xiàn)有電網(wǎng)進行智能化的建設(shè)與升級。智能電表的投入在整個智能電網(wǎng)的投資中占較大比例，其安裝和使用是智能電網(wǎng)完整建立的保證，更是智能電網(wǎng)真正意義上智能化的展現(xiàn)?；ヂ?lián)網(wǎng)+智能電表憑借數(shù)據(jù)采集、處理以及呈現(xiàn)的功能優(yōu)勢完美適應(yīng)智能電網(wǎng)的特性，必將會受到電力系統(tǒng)以及用戶的青睞，市場前景極為可觀[4]。

2.1 中國

中國作為傳統(tǒng)電力行業(yè)發(fā)展較為完善的國家之一，早有預(yù)見性地開始了電力改革，電網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)升級更是在近幾年進入到了高速發(fā)展期。

黨的十九大對中國能源產(chǎn)業(yè)的改革提出了要求，清潔與高效是能源發(fā)展的主要方向，而在現(xiàn)有的技術(shù)背景下，電能以其清潔、高效、安全等優(yōu)點成為現(xiàn)有新能源中替代化石燃料的最佳選擇。為適應(yīng)以電氣為主體的新一輪能源迭代，中國開展了“中國智能電網(wǎng)2030”科技項目，充分利用國家對電力統(tǒng)一管控的優(yōu)勢，把中國的智能電網(wǎng)打造成能源互聯(lián)網(wǎng)的核心配置平臺。智能電網(wǎng)的建設(shè)過程中，國家與科研機構(gòu)分別在政策與技術(shù)方面為其提供了強有力的支持。

2015年國務(wù)院在文件中提出：在發(fā)電側(cè)和售電側(cè)放開市場準入，引入競爭機制。在中國智能電網(wǎng)建設(shè)的高速發(fā)展時期，民營企業(yè)、國外資本的進入，會和國資電企形成積極的競爭關(guān)系，用戶切身感受到的將是電價下調(diào)和電能質(zhì)量的提高。

2017年年底中國建成了世界上第一座具備虛擬同步機功能的新能源電站，為風(fēng)力、光伏等不同發(fā)電形式在智能電網(wǎng)的調(diào)控下實現(xiàn)大規(guī)模友好并網(wǎng)提供了開創(chuàng)性的解決方案，實現(xiàn)了中國智能電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)突破。

2019年兩會工作報告中提出了電價下調(diào)、增值稅下調(diào)的指導(dǎo)要求，為智能電網(wǎng)的快速建設(shè)，實現(xiàn)電力市場資本的高效運作提出了要求。

由上述可見，中國正處于電力能源改革以及智能電網(wǎng)高速發(fā)展期，電力產(chǎn)業(yè)在未來幾年甚至十幾年內(nèi)，都將處于由傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)向朝陽產(chǎn)業(yè)的過渡時期，電力相關(guān)產(chǎn)業(yè)也將會受到這次發(fā)展大潮的福澤。

根據(jù)國家能源局公布的數(shù)據(jù)，中國全社會用電量持續(xù)增長，由2011年的46 928億kW·h增長至2017年的63 077億kW·h，年均復(fù)合增長率為5.05%。中國社會用電量在未來15年內(nèi)將會穩(wěn)步增長，預(yù)計2020年全社會用電量將達到8～8.81萬億kW·h，2013年到2017年中國全社會用電量變化趨勢如圖4所示。

圖4 2013年—2017中國全社會用電量情況

中國社會用電量的逐年快速增長這一發(fā)展趨勢極大地推動了智能電表產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。中國自2009年制定智能電網(wǎng)發(fā)展計劃以來，智能電表招標量逐年增加，覆蓋率也隨之增加，截至到2018年5月國網(wǎng)公司已累計安裝超過4.57億只智能電表，覆蓋了電網(wǎng)服務(wù)區(qū)內(nèi)99.57%的用戶。而依據(jù)中國的電表更換計劃，智能電表的更新周期為8年左右，即中國在2018年往后將逐漸迎來對現(xiàn)有電表的大規(guī)模的替換工作，預(yù)計“十三五”期間，國網(wǎng)公司將招標5.03億臺智能電表，其中作為更換需求的便有4.63億臺。互聯(lián)網(wǎng)+智能電表可憑借其對未來智能電網(wǎng)的高度適應(yīng)性，在全國范圍內(nèi)即將到來的大規(guī)模招標中贏得競爭優(yōu)勢，從而占據(jù)較大的市場份額。

2.2 歐美日韓型發(fā)達國家

此類國家都具有國內(nèi)電氣化程度高、用電量龐大的特點。歐美工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展較早，現(xiàn)階段即將迎來新一輪的電力系統(tǒng)技術(shù)及設(shè)備更新；日韓作為亞洲發(fā)達國家，但限于國家地域狹小，化石能源緊缺，急需進行能源改革，向多種新能源發(fā)電模式發(fā)展。此類型國家都處于電力系統(tǒng)改革期，電力相關(guān)產(chǎn)品市場極為廣闊。

2.2.1 美國

美國從2001年開始布局智能電網(wǎng)，相繼出臺多條法案來保證項目的穩(wěn)步推進，同時提供百億美元為單位的財政撥款與項目貸款來進行智能電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。由比爾·蓋茨投資的美國智能電網(wǎng)初創(chuàng)公司Varentec，三輪融資共獲得2 870萬美元，美國能源部先進能源研究計劃署也為其提供了500萬美元的資金支持。Varentec公司的主營業(yè)務(wù)便是生產(chǎn)智能電網(wǎng)設(shè)備以及相關(guān)算法的開發(fā)。

據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，美國在2015年到2016年間，在全國范圍內(nèi)大面積進行智能電表的更換，家庭覆蓋率已超過60%，2018年安裝量達8 723萬臺。在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下，美國智能電表也將迎來下一波安裝潮，預(yù)計2020年用戶裝機量將達到1.045億臺，到2023年累計安裝量超2億臺。

2.2.2 日本

日本在智能電網(wǎng)建設(shè)的過程中，一直與美國保持著合作關(guān)系，于2009年宣布了新的太陽能發(fā)電目標，計劃到2020年，其太陽能發(fā)電量增長20倍，并已在2010年便開始進行大規(guī)模的智能電網(wǎng)搭建實驗。日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省以智能電網(wǎng)和蓄電池技術(shù)為研發(fā)核心，帶動智能電網(wǎng)技術(shù)的開發(fā)，在2010年便在預(yù)算中申請55億日元用于技術(shù)研發(fā)。日本東京電力公司已于2017年開始了目前全球規(guī)模最大的智能電網(wǎng)架設(shè)工作，計劃于2020年落成，智能電表的采購數(shù)目預(yù)計達到3 000萬臺，并在這一計劃實施的過程中逐步增加。

2.2.3 歐洲

歐洲智能電網(wǎng)的發(fā)展主要由歐盟進行政策制定與提供資金支持，旨在歐盟的可持續(xù)發(fā)展以及清潔能源的發(fā)展?！皻W盟2020戰(zhàn)略”中提出：二氧化碳排放量在1990年基礎(chǔ)上削減20%，可再生能源占最終能耗來源的比重達到20%，能耗下降20%。明確了逐步減少化石燃料的使用，大力發(fā)展多種新能源發(fā)電并網(wǎng)的發(fā)展目標。

歐盟為確保其節(jié)能減排計劃的順利實施，要求其成員國必須在2020年之前完成國內(nèi)智能電表的升級工作。此次電網(wǎng)升級改造工作在歐盟各國的推動下，預(yù)計總投入達3 000億歐元。預(yù)計到2020年歐洲智能電表的累計市場規(guī)模將突破160億美元。且得益于歐盟國家易于制定統(tǒng)一的技術(shù)標準，使得電表的研發(fā)與適配成本大大降低。歐洲的智能電表市場將隨著歐盟統(tǒng)一發(fā)展的智能電網(wǎng)的建設(shè)而逐漸達到繁榮階段[5]。2016年到2023年歐洲地區(qū)智能電表安裝量及預(yù)測如圖5所示。

圖5 2016年—2023年歐洲地區(qū)智能電表安裝量及預(yù)測

2.2.4 韓國

韓國的智能電網(wǎng)建設(shè)計劃與中國較為相似，都是依托于現(xiàn)有電網(wǎng)，結(jié)合信息通信技術(shù)從而實現(xiàn)智能電網(wǎng)的搭建。發(fā)展理念則相仿于歐洲，致力于解決國內(nèi)環(huán)境問題，減少碳排放量，推進清潔能源的大范圍應(yīng)用。截至到2016年，韓國智能電表已超過1 000萬戶，覆蓋率也已在50%以上，預(yù)計至2020年智能電表數(shù)量將陸續(xù)增加至1 700萬戶，市場規(guī)?？蛇_5.4兆韓元。介于韓國的人口數(shù)量以及電力系統(tǒng)規(guī)模，在國內(nèi)實現(xiàn)電網(wǎng)升級相較中國的體量較為容易，所以韓國的戰(zhàn)略主要是智能電網(wǎng)系統(tǒng)的出口，并開放電力市場，鼓勵民間資本進入，實現(xiàn)技術(shù)輸出、產(chǎn)業(yè)升級。

2.3 印度中東型待發(fā)展國家

此類國家大都即將進入經(jīng)濟高速發(fā)展期，如印度的勞動力優(yōu)勢、中東地區(qū)的經(jīng)濟優(yōu)勢等，但都存在一個共同的問題，即國內(nèi)工業(yè)發(fā)展相較于經(jīng)濟較為滯后。隨著全球電力產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，此類國家有望實現(xiàn)技術(shù)跳躍，化基礎(chǔ)設(shè)施的劣勢為發(fā)展優(yōu)勢，直接步入智能電網(wǎng)建設(shè)的快車道。

2.3.1 印度

印度分別在2008年和2012年出現(xiàn)兩次全國范圍內(nèi)的大停電，損失慘重?；A(chǔ)設(shè)施殘缺，部門職能分割嚴重，使得印度電網(wǎng)效能與穩(wěn)定性極低，隨著國內(nèi)人口的不斷增長以及生產(chǎn)生活對電能質(zhì)量要求的不斷提高，電力供求失衡問題愈發(fā)嚴重，根據(jù)印度政府的統(tǒng)計，國內(nèi)24個邦的與電力相關(guān)的技術(shù)和商業(yè)損失平均為21%。印度國內(nèi)大部分地區(qū)電氣設(shè)備老舊落后，大多無法在原有基礎(chǔ)上進行智能化改造，但據(jù)相關(guān)研究機構(gòu)的報告預(yù)測，印度國內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展勢頭良好，依托生產(chǎn)力優(yōu)勢，經(jīng)濟仍將保持年均5.2%的增長速度并持續(xù)到2025年，這也成為印度得以進行大規(guī)模電網(wǎng)改造的基礎(chǔ)。

印度政府為使得智能電網(wǎng)計劃得以順利推進，制定了加速電力發(fā)展與改革的重組計劃，致力于對電力系統(tǒng)進行大規(guī)模革新。印度電力部曾于2014年表示，印度智能電網(wǎng)改造過程將持續(xù)15年到20年，并將創(chuàng)造規(guī)模達400億美元的龐大市場，并將在2019年底前為大約3 500萬用戶安裝智能電表，考慮到目前智能電表安裝量已經(jīng)達到了100～200萬臺。介于印度本土的技術(shù)與經(jīng)濟制約，印度的智能電網(wǎng)的建設(shè)大半都會承包給國外電力企業(yè)，又因印度電網(wǎng)基礎(chǔ)極為薄弱，重建損失較小，可直接采用國際最先進的智能電網(wǎng)搭建技術(shù)，而互聯(lián)網(wǎng)+智能電表作為傳統(tǒng)智能電表的升級產(chǎn)品，符合未來智能電網(wǎng)的發(fā)展趨勢，市場極為可觀。

2.3.2 中東

中東地區(qū)多為資源大國，其傳統(tǒng)能源充足，并借資源出口使得經(jīng)濟飛速發(fā)展，但各國經(jīng)濟模式較為單一，工業(yè)產(chǎn)業(yè)較為落后。據(jù)世界能源理事會提供的數(shù)據(jù)顯示，到2020年，僅海灣地區(qū)新增電力需求便將達到100 TW，年均增長7.7%。到2025年，中東地區(qū)人口規(guī)模將達到5億，再加上中東地區(qū)正借助經(jīng)濟優(yōu)勢實現(xiàn)工業(yè)的快速發(fā)展，用電量的需求極為龐大。中東毗鄰歐洲，在歐洲以清潔能源為主要發(fā)展方向的電網(wǎng)改造計劃的影響下，中東各國政府也已經(jīng)意識到需要逐漸脫離對傳統(tǒng)燃料的依賴，通過建設(shè)智能電網(wǎng)，同時發(fā)展多種清潔發(fā)電模式，各國也相繼實施補貼政策，鼓勵國內(nèi)外電力企業(yè)入駐，加速智能電網(wǎng)的建設(shè)。據(jù)統(tǒng)計，沙特阿拉伯將成為中東地區(qū)最大的智能電網(wǎng)市場，計劃于2027年前完成基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃中830萬智能電表的安裝量，預(yù)計其智能電網(wǎng)市場容量將達36億美元，成為各國電力設(shè)備供應(yīng)商的必爭之地。

東南亞與非洲雖然近幾年經(jīng)濟發(fā)展勢頭較好，城市化建設(shè)也逐漸提速，但電力產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)薄弱，且因人口基數(shù)、工業(yè)基礎(chǔ)等原因，缺少電網(wǎng)革新的原動力，智能電網(wǎng)的發(fā)展預(yù)計要落后第一梯隊5～10年左右，故暫不作分析。

3 結(jié) 語

在能源過渡的大潮中，電力產(chǎn)業(yè)將會依托于各國的智能電網(wǎng)的快速建設(shè)計劃而成為資本的新寵?；ヂ?lián)網(wǎng)+智能電表作為在電網(wǎng)建設(shè)中不可或缺的終端產(chǎn)品，在現(xiàn)有的智能電表的基礎(chǔ)上，開拓了智能性、交互性以及用戶可參與性，更切合未來智能電網(wǎng)的發(fā)展理念。電力市場的設(shè)備革新所創(chuàng)造的將是一個極為龐大的市場，各國無一例外都把發(fā)展智能電網(wǎng)作為能源轉(zhuǎn)換計劃中最為重要的一環(huán)。由于現(xiàn)階段各國經(jīng)濟發(fā)展情況及國內(nèi)電力產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)各不相同，在未來的10年，乃至20年，在國家政策支持和資本的不斷投入下，全球的互聯(lián)網(wǎng)+智能電表產(chǎn)業(yè)將一直保持發(fā)展活力，市場利潤極為可觀。