采用新型電能表方案應對節能和防竊電挑戰

　　盡管我們一直在節能方面做著(zhù)不懈的努力，但未來(lái)25年間世界電力總裝機容量預計仍將增加3,000吉瓦(GW)?？煽康碾娏獙τ诎l(fā)達國家和新興發(fā)展中國家而言，都是必不可少的保證。世界各國的政策制定者、法規認證機構和電力企業(yè)的責任是：在確保電力供應的同時(shí)，盡可能降低電力對全球氣候系統的影響。

　　我們可以通過(guò)提高發(fā)電和配電效率以及倡導消費者更有效地使用電能，來(lái)降低碳的排放量。通過(guò)電力投資來(lái)達到節能的目的是一個(gè)強有力的論點(diǎn)。據估計，非峰值期間節省一度電的平均費用約為2.6美分/千瓦時(shí)，而非峰值期間的電價(jià)為3.9美分/千瓦時(shí)。換言之，節省一度電要比增加裝機容量來(lái)提供一度電節省33%的費用。消費者實(shí)際上并不是要購買(mǎi)電能。他們購買(mǎi)的是熱能、光能或動(dòng)能?，F代技術(shù)的應用可以將當前用于發(fā)電、進(jìn)而提供各類(lèi)服務(wù)的燃料消耗量降低三分之一，甚至是一半之多。

采用新型電能表來(lái)實(shí)現節能

　　電能表可以通過(guò)采用先進(jìn)的技術(shù)來(lái)顯著(zhù)提高節能。電能表雖然看起來(lái)極其普通，但每個(gè)用戶(hù)都要安裝一臺，而且它們都屬于連續耗電裝置。IEC1036規定電能表的帶載功耗為2W。如果某個(gè)國家安裝有3,000萬(wàn)臺電能表，則必須提供60多兆瓦(MW)的連續電力，這樣才能滿(mǎn)足所有電能表的電力需求。而這相當于30,000多個(gè)家庭的總耗電量。

　　世界各地的電力企業(yè)正在實(shí)施一項耗資數十億美元的計劃：使用先進(jìn)的具有自動(dòng)抄表(AMR)功能的電子式電能表來(lái)替換傳統的機電式電能表。AMR技術(shù)不僅避免了入戶(hù)抄表的麻煩，而且還可以為供電商和用戶(hù)提供更準確的用電狀況信息。這些精密電能表中的電子線(xiàn)路可以以非常低的電壓進(jìn)行工作，工作電壓只有幾伏而已。因此，110 – 230伏的輸入電壓必須降低到這一非常低的水平才能使此類(lèi)電能表正常工作，但并不會(huì )造成功率浪費。美國公司Power Integrations Inc.(PI)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了一款名為LinkSwitch-XT的功率控制器芯片，其功率轉換效率在此應用中可以高達78%以上。與按照IEC1036標準制造的傳統電源相比，這一效率可以節省1W的功率。

　　采用PI芯片的電子式電能表不僅具有自動(dòng)抄表(AMR)的優(yōu)勢，而且其使用壽命預計可超過(guò)15年，期間節省的電費約為20至30美元，恰好等于整臺電能表的費用！

　　安裝電子式電能表的另一個(gè)原因是其具有防竊電功能。

竊電使電力企業(yè)蒙受經(jīng)濟損失

　　竊電是指通過(guò)某種方式繞過(guò)電能表或使其失效，從而達到逃避支付電費的目的。在有些國家，例如印度、墨西哥、西班牙和塞爾維亞等國，竊電已成為非常嚴重的問(wèn)題。情況的確如此，據為830,000個(gè)用戶(hù)供電的塞爾維亞最大的配電公司EPS-JP”Elektrovojvodina”估計，他們5%的電力被通過(guò)篡改電能表的方式非法盜用，直接經(jīng)濟損失達1600萬(wàn)美元。

防竊電

　　傳統的機電式電能表是利用安全封條和磁性標簽來(lái)預防竊電行為的。通過(guò)這些措施可以發(fā)現用戶(hù)是否私拆電能表，或是否使用強磁來(lái)干擾電能表工作。不過(guò)，由于使用自動(dòng)抄表系統后可能會(huì )長(cháng)時(shí)間不用現場(chǎng)檢查電能表，所以必須利用電子方式來(lái)檢測竊電行為。但很快發(fā)現，只需要用一塊良好的舊式強磁，就可以使現代電子式電能表中的復雜電子線(xiàn)路完全失效。它們這么容易被“攻破”的原因是：電子式電能表中的電子器件需要使用低壓內部電源。而內部電源中的變壓器采用的是鐵芯。當外部存在磁鐵干擾時(shí)，磁場(chǎng)便會(huì )集中于變壓器并造成磁場(chǎng)過(guò)載，從而停止電源供應。一旦失去了電源，電子線(xiàn)路便會(huì )停止工作，因而無(wú)法檢測出任何竊電行為。

PI電源具有防竊電功能

　　現在，PI的EcoSmart技術(shù)能夠提供防竊電解決方案。采用PI的LinkSwitch-XT控制器芯片的電源使用的是壓粉鐵芯，而不是傳統的鐵氧體磁芯，電源本身具有極高的防竊電性能。由于壓粉鐵芯對外部磁場(chǎng)的抗干擾能力更強，因此電源即使在存在強磁干擾的情況下也能繼續正常工作。當然，實(shí)現這一安全性能并不是毫無(wú)代價(jià)的，在該防竊電設計中，電源工作效率約為60%，而最高能效設計的工作效率則為78%。效率下降會(huì )使電能表的總功耗達到1.35W左右，但仍符合IEC 1036標準2W的要求。以塞爾維亞的那家電力企業(yè)為例，如果他們因竊電而遭受的經(jīng)濟損失為5%的話(huà)，那么這相當于每個(gè)用戶(hù)使用50W的電力（假設每個(gè)住宅平均耗電1kW）。采用防竊電源后，電能表將多消耗350mW的電力，但可能會(huì )節省50W的竊電，這絕對是劃算的！

　　LinkSwitch-XT非常經(jīng)濟和可靠。壓粉鐵芯繞組需要較少的銅，因而可節省材料成本，此外，LinkSwitch-XT中用于連接主電源的元件可以承受700V的電壓，使其具備對雷擊和其它各種浪涌的防護能力。

電力企業(yè)在節能方面的作用

　　現在完全有可能制造出功耗為1瓦左右、具備防竊電功能以及完整的AMR功能，同時(shí)不會(huì )大量增加成本的電能表。IEC1036的2W功耗標準還有大幅改進(jìn)的空間，這勢必會(huì )在世界范圍內帶來(lái)更大的功耗節省。目前，全世界單相電能表的安裝率為每年5000萬(wàn)臺。如果都采用真正節能的新型電能表，每天的功耗節省就可以達到5,000 kWh之多！

　　要使環(huán)境保護工作取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，需要各方同心協(xié)力，共同合作。電能表制造商現在可以用能效更高的新設計來(lái)替代舊的產(chǎn)品型號。如果電力企業(yè)能夠多加重視節能標準的制定話(huà)，這一進(jìn)程便可得以加速實(shí)現。雙方都將成為贏(yíng)家，因為電能表制造商可以根據新設計生產(chǎn)出更多的產(chǎn)品，電力企業(yè)可以通過(guò)功率節省有效實(shí)現電能表的“免費”安裝。當然，最大的贏(yíng)家將是我們所有的人。

參考文獻

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本文由Power Integrations公司供稿