TE Connectivity 最近发表了一篇探讨智能仪表主题的技术论文。具体来说，该论文着眼于市场增长因素、趋势、应用和需要考虑的技术特性。

根据该论文所描述：

总体而言，实现更大的可持续性需要许多大大小小的改变——从改变我们传统上依赖的能源到改变消费者行为。技术，特别是物联网 (IoT) 支持的智能技术，发挥着重要作用。接下来，我们将简要探讨智能仪表这个智能电网生态系统的关键部分，并描述需要考虑的市场增长因素、趋势、应用和功能。

为什么选择智能仪表？

由于跨行业的物联网应用提供了可以提高效率和生活的可操作数据，公用事业公司和居民明白传统仪表可能存在的问题。机械仪表通常需要服务人员亲自读数，并且容易出现故障，从而导致错误的使用信息和服务呼叫。维修技术人员和抄表员经常会遇到许多访问障碍，这些障碍物可能会导致难以获得准确的读数或正确维修仪表。传统的计量系统也会减慢对停电的响应速度，现场或变压器问题有时需要几个小时才能识别和修复，尤其是在公用事业系统变得更加复杂的情况下。

智能电表是当今智能电网的重要组成部分。智能电网不仅仅是发电和配电；这是一个物联网连接技术和通信网络的生态系统，允许双向通信传输数据，可以分析这些数据以评估电网稳定性、防止和自动报告中断、监控可以为消费者提供更好信息的高级数字读数等等。

另外，智能电网作为物联网框架的一部分，有助于监控和管理生态系统的主要部分——例如交通、照明和道路状况——通常能够及早发现由电涌、极端天气、自然灾害和系统或组件引起的问题故障。

随着人口的不断增长和能源需求的增加，智能电网旨在为消费者降低成本并为分销商节省资源和成本。来自智能电网的数据可以实现更有效的解决方案以及对网络和使用数据的更大可见性。面对不断上涨的燃料成本、对环境影响和气候变化的担忧以及飓风和其他极端天气事件等自然灾害的增加，智能电网技术是最可持续的解决方案之一。

智能电表可以在这种智能电网基础设施中发挥关键作用，并在全球范围内呈现出一个增长的市场，预计到 2026 年，该市场将从 2018 年的 245.3 亿美元增长到 441.8 亿美元。用新的蜂窝连接智能电表取代传统电表可以让公用事业减少电表-抄表成本、节省资源、最大限度地延长正常运行时间并为客户提供更好的服务。

全球智能仪表市场预测

在 2019 年全球智能仪表出货量约为 1.3亿台，预计到 2025 年将达到 1.8 亿台。全球应对气候变化的集体努力正在推动大多数国家的努力，包括政策支持采用智能电表作为智能电网的重要组成部分。 例如，在英国，智慧英国运动解释了智能电表作为英国对巴黎协议承诺的一部分的重要作用，称它们是创建智能电网的关键部分，这将使英国能够过渡到低碳的未来。

2017 年至 2019 年担任能源和清洁增长国务部长的克莱尔·佩里 (Claire Perry) 表示：

“智能能源系统将为消费者提供更便宜、更清洁的能源，创造高价值的就业机会，并帮助我们履行气候变化承诺。 我们的行动计划概述了一个更智能、更灵活的能源系统可以在未来几十年为消费者、能源行业和更广泛的经济带来价值高达 400 亿英镑的利益。 智能电表是实现这些好处的关键推动力，并有可能彻底改变我们与能源系统互动的方式。”

目前，欧洲正在引领第二波智能电表浪潮，在此之前的目标是到 2020 年电表渗透率达到 80%，并推动了过去五年的部署。中国、日本和韩国目前是亚太地区的热点地区，亚太地区的新兴经济体成为主要增长市场。 在中国，国家电网公司已部署了 4.76 亿个电能表，智能燃气表因中国天然气市场的扩大而发展势头强劲。 日本正在大力投资部署智能电表，以保持能源价格可承受并提高能源供应的安全性，特别是为了应对 2011 年的福岛第一核电站灾难。

印度、印度尼西亚、马来西亚、菲律宾、新加坡和泰国预计智能电表的采用率也将增加。 2020 年 2 月，印度国有能源效率服务有限公司 (EESL) 通过印度政府的智能电表国家计划在印度完成了约 100 万个智能电表的安装，目标是在未来几年再安装 2.5 亿个。

在澳大利亚和新西兰，少数城市的渗透率很高，但总体而言这两个国家的渗透率都很低。市场上主要供应商与通信技术提供商之间的战略联盟有望进一步推动智能仪表的增长。在非洲，尼日利亚和南非在智能仪表部署方面最为活跃，而在中东，主要部署在阿联酋、沙特阿拉伯和卡塔尔等国家。

在北美，美国和加拿大的大多数 1 级公用事业运营机构在过去十年中都部署了智能仪表。在美国，88% 的设施是住宅，但 50 个州中只有 6 个州的渗透率超过 80%。智能仪表普及率的差异通常由州立法和法规驱动，因为一些州要求监管机构批准公用事业公司的计量项目成本回收机制。作为一个有趣的旁注，几乎一半的美国电力消费者账户现在拥有智能仪表，但大多数消费者没有意识到他们有能力访问更详细的数据——29% 的家庭甚至不知道他们有智能仪表。

在加拿大，82% 的已安装电表属于智能电表。许多省份已经安装了智能电表，并正在投资于专注于智能电网和相关技术的研究实验室。拉丁美洲的采用率有所增加，但总体滞后。拉丁美洲和南美洲最大的正在进行的部署是在墨西哥和巴西。

总体而言，家用电表是最大的应用类别，电表是最大的产品类别。

智能电表、煤气表和水表的好处

节约成本

通过实时监控使用情况，智能仪表可以检测住宅层和管道中的公用事业泄漏。 据 PennEnergy 称，管道运营商每年因管道泄漏和燃料盗窃而损失约 100 亿美元。借助先进的智能仪表，企业可以检测流量异常并立即做出反应以防止盗窃和泄漏。 对于消费者而言，智能仪表可以帮助识别消耗大量能源的设备和电器，从而促使他们改变消费行为或购买更节能的设备。

预测分析

来自智能仪表的实时数据还可以构建预测和预测模型，以实现更准确的需求计划规划和预测性维护。 数据还可用于获取客户洞察、影响客户行为并为客户制定新的费率计划和服务。 处理和分析使用数据的后端系统可以更深入地了解资源的使用方式。 公用事业可以从数据分析中受益，从而为长期规划和未来投资做出更好的战略决策。 这些数据对于应急响应计划和风险评估也非常有用。

安全舒适

能源供应商可以使用智能仪表数据来平衡系统的负载，并可以提供更好的安全性和稳定性。 他们深入了解仪表相关问题、停电信息、质量信息等，帮助他们在潜在问题成为主要问题之前将其隔离。 公用事业公司还可以使用这些数据来识别和跟踪中断，以加快响应时间，这在极端天气事件和紧急情况下尤其重要。 在干旱期间，智能电表也可以成为智能电网的重要组成部分，首先要求消费者节约用水（他们现在可以更好地自行监控），如果干旱恶化，公用事业公司可能能够通过智能限制使用电表和智能电网基础设施。 天气数据和用水量数据的组合也可用于预测甚至防止干旱恶化。

更智能、更清洁的能源可能性

许多消费者已经在家里安装了智能恒温器，可以让他们以更有效的方式为家供暖和制冷，自动调整他们在工作、上学或度假时的使用情况，但该设备的数据并没有流向公用事业公司。智能电表将这些数据提供给公用事业提供商，以便他们可以根据家庭能源消耗的高峰和低谷，以及介于两者之间的点，从而做出更加明智的决策。 智能电网主要是关于使用物联网应用在电网的各个方面做出此类决策。使用来自智能电表和智能电网的数据，能源公司可以在清洁能源投资可以提供更直接或更大的投资回报方面做出更好的决策。

减少浪费

在家中使用智能电表的人通常会显着改变他们的能源消耗行为，从而降低能源使用和排放。智能仪表生成的实时数据有助于及早发现问题，例如漏水或漏气，从而更容易发现和修复。我们浪费的自然资源更少，仪表节省了维修人员在现场的时间，因为他们通常花费更少的时间来诊断和寻找泄漏。智能电网中的计时器和基础设施模块也有助于规范使用并减少浪费。此外，智能仪表数据可以提供实时信息来跟踪潜在的盗窃或资源损失。

透明度

更准确的实时数据可以提高公用事业和客户之间以及公用事业和监管机构之间的透明度。通过按需提供数据，无需每月抄表员访问或开车经过，计费可以更加精确，能够显示针对一天或小时的消耗量。消费者可以通过应用程序或实用程序网站访问他们的数据，让他们看到自己的使用模式并调整自己的行为。

智能仪表采用的障碍

尽管智能仪表有许多重要的好处，但仍有许多重大障碍需要克服。

高昂的前期成本

在供电或供水系统中实施智能仪表通常需要数十亿美元的网络部署和维护投资。由于实施成本高昂，可能要在几年后才能看到投资回报。这就是为什么支持公用事业数字化的政策和激励措施如此重要的原因。公用事业公司正在寻找有助于提高盈利能力的智能计量功能。

连接到旧设备

无论是将智能计量设备改装到旧设备上还是完全更换仪表，我们还可以连接其他设备。缺乏将新技术与现有/传统设备同步的适当基础设施可能会减慢或中断智能计量的实施。

网络整合

尽管智能仪表系统通常集成了多个设备，但通常只有在配电和计量网络中的所有设备都包含在同一通信网络中时，它们才能最大程度地发挥作用。可以连接到电力、天然气或水网的住宅数量之多使这种整合更加复杂。

地理区位

由于地形的原因，在某些地区部署双向通信网络可能会更加困难，例如在山区或农村地区。

数据传输和存储

集成调制、解调设备和用于存储数据日志的额外内存可能会增加总体部署成本。

数据隐私与安全

通常，只要数据和信号通过网络传输，就可能存在潜在的隐私和安全问题。 制造商的关键是在设计中尽可能地减轻这些问题，重点关注信号完整性、可靠的通信协议等。此外，公用事业公司可以承担维护和访问其通信网络的大部分责任，以及确保通过对系统及其努力保持透明来获得公众信任。