采用新型電能表方案應(yīng)對節(jié)能和防竊電挑戰(zhàn)

盡管我們一直在節(jié)能方面做著不懈的努力，但未來25年間世界電力總裝機(jī)容量預(yù)計(jì)仍將增加3,000吉瓦(GW)。可靠的電力供應(yīng)對于發(fā)達(dá)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(guī)認(rèn)證機(jī)構(gòu)和電力企業(yè)的責(zé)任是：在確保電力供應(yīng)的同時，盡可能降低電力對全球氣候系統(tǒng)的影響。

我們可以通過提高發(fā)電和配電效率以及倡導(dǎo)消費(fèi)者更有效地使用電能，來降低碳的排放量。通過電力投資來達(dá)到節(jié)能的目的是一個強(qiáng)有力的論點(diǎn)。據(jù)估計(jì)，非峰值期間節(jié)省一度電的平均費(fèi)用約為2.6美分/千瓦時，而非峰值期間的電價為3.9美分/千瓦時。換言之，節(jié)省一度電要比增加裝機(jī)容量來提供一度電節(jié)省33%的費(fèi)用。消費(fèi)者實(shí)際上并不是要購買電能。他們購買的是熱能、光能或動能。現(xiàn)代技術(shù)的應(yīng)用可以將當(dāng)前用于發(fā)電、進(jìn)而提供各類服務(wù)的燃料消耗量降低三分之一，甚至是一半之多。

采用新型電能表來實(shí)現(xiàn)節(jié)能

電能表可以通過采用先進(jìn)的技術(shù)來顯著提高節(jié)能。電能表雖然看起來極其普通，但每個用戶都要安裝一臺，而且它們都屬于連續(xù)耗電裝置。IEC1036規(guī)定電能表的帶載功耗為2W。如果某個國家安裝有3,000萬臺電能表，則必須提供60多兆瓦(MW)的連續(xù)電力，這樣才能滿足所有電能表的電力需求。而這相當(dāng)于30,000多個家庭的總耗電量。

世界各地的電力企業(yè)正在實(shí)施一項(xiàng)耗資數(shù)十億美元的計(jì)劃：使用先進(jìn)的具有自動抄表(AMR)功能的電子式電能表來替換傳統(tǒng)的機(jī)電式電能表。AMR技術(shù)不僅避免了入戶抄表的麻煩，而且還可以為供電商和用戶提供更準(zhǔn)確的用電狀況信息。這些精密電能表中的電子線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電能表正常工作，但并不會造成功率浪費(fèi)。美國公司Power Integrations Inc.(PI)已經(jīng)開發(fā)出了一款名為LinkSwitch-XT的功率控制器芯片，其功率轉(zhuǎn)換效率在此應(yīng)用中可以高達(dá)78%以上。與按照IEC1036標(biāo)準(zhǔn)制造的傳統(tǒng)電源相比，這一效率可以節(jié)省1W的功率。

采用PI芯片的電子式電能表不僅具有自動抄表(AMR)的優(yōu)勢，而且其使用壽命預(yù)計(jì)可超過15年，期間節(jié)省的電費(fèi)約為20至30美元，恰好等于整臺電能表的費(fèi)用！

安裝電子式電能表的另一個原因是其具有防竊電功能。

竊電使電力企業(yè)蒙受經(jīng)濟(jì)損失

竊電是指通過某種方式繞過電能表或使其失效，從而達(dá)到逃避支付電費(fèi)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(yán)重的問題。情況的確如此，據(jù)為830,000個用戶供電的塞爾維亞最大的配電公司EPS-JP”Elektrovojvodina”估計(jì)，他們5%的電力被通過篡改電能表的方式非法盜用，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)1600萬美元。

防竊電

傳統(tǒng)的機(jī)電式電能表是利用安全封條和磁性標(biāo)簽來預(yù)防竊電行為的。通過這些措施可以發(fā)現(xiàn)用戶是否私拆電能表，或是否使用強(qiáng)磁來干擾電能表工作。不過，由于使用自動抄表系統(tǒng)后可能會長時間不用現(xiàn)場檢查電能表，所以必須利用電子方式來檢測竊電行為。但很快發(fā)現(xiàn)，只需要用一塊良好的舊式強(qiáng)磁，就可以使現(xiàn)代電子式電能表中的復(fù)雜電子線路完全失效。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(nèi)部電源。而內(nèi)部電源中的變壓器采用的是鐵芯。當(dāng)外部存在磁鐵干擾時，磁場便會集中于變壓器并造成磁場過載，從而停止電源供應(yīng)。一旦失去了電源，電子線路便會停止工作，因而無法檢測出任何竊電行為。

PI電源具有防竊電功能

現(xiàn)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(tǒng)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的抗干擾能力更強(qiáng)，因此電源即使在存在強(qiáng)磁干擾的情況下也能繼續(xù)正常工作。當(dāng)然，實(shí)現(xiàn)這一安全性能并不是毫無代價的，在該防竊電設(shè)計(jì)中，電源工作效率約為60%，而最高能效設(shè)計(jì)的工作效率則為78%。效率下降會使電能表的總功耗達(dá)到1.35W左右，但仍符合IEC 1036標(biāo)準(zhǔn)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(jì)損失為5%的話，那么這相當(dāng)于每個用戶使用50W的電力（假設(shè)每個住宅平均耗電1kW）。采用防竊電源后，電能表將多消耗350mW的電力，但可能會節(jié)省50W的竊電，這絕對是劃算的！

LinkSwitch-XT非常經(jīng)濟(jì)和可靠。壓粉鐵芯繞組需要較少的銅，因而可節(jié)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(hù)能力。

電力企業(yè)在節(jié)能方面的作用

現(xiàn)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，同時不會大量增加成本的電能表。IEC1036的2W功耗標(biāo)準(zhǔn)還有大幅改進(jìn)的空間，這勢必會在世界范圍內(nèi)帶來更大的功耗節(jié)省。目前，全世界單相電能表的安裝率為每年5000萬臺。如果都采用真正節(jié)能的新型電能表，每天的功耗節(jié)省就可以達(dá)到5,000 kWh之多！

要使環(huán)境保護(hù)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(xiàn)在可以用能效更高的新設(shè)計(jì)來替代舊的產(chǎn)品型號。如果電力企業(yè)能夠多加重視節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的制定話，這一進(jìn)程便可得以加速實(shí)現(xiàn)。雙方都將成為贏家，因?yàn)殡娔鼙碇圃焐炭梢愿鶕?jù)新設(shè)計(jì)生產(chǎn)出更多的產(chǎn)品，電力企業(yè)可以通過功率節(jié)省有效實(shí)現(xiàn)電能表的“免費(fèi)”安裝。當(dāng)然，最大的贏家將是我們所有的人。

參考文獻(xiàn)

1. Steve Kromer, Chair of the Efficiency Valuation Organization (EVO).

2. Andrew Warren, Director of the Association for the Conservation of Energy

3. LinkSwitch-XT Family LNK362-364 energy efficient, low power offline switcher IC. Power Integrations Inc.

4. Nada Radovanovic –BSEE, Division manager of planning and new technologies, EPS-JP"Elektrovojvodina"

5. Power Integrations Inc. Design Idea DI-141

16 May 2007 Draft 1. R Ambrose

12 June 2007 Comments Doug Bailey

27 June 2007 Rev 1. R Ambrose

2 July 2007 Rav 2. R Ambrose

本文由Power Integrations公司供稿