建筑用電精準(zhǔn)計量與靈活控制—智能計費(fèi)開關(guān)

王鳳霞 俞廣志 歐陽昱 潘麗珠 程 石

（1.國網(wǎng)安徽省電力科學(xué)研究院，安徽 合肥 230601；2.安徽藤蔓電氣有限公司，安徽 合肥 230001；3.國網(wǎng)安徽省電力公司，安徽 合肥230001）

有資料顯示，我國建筑能耗約占全國總能耗的26.7%，位居能耗首位，因此建筑節(jié)能刻不容緩。而電氣能耗是建筑能耗的主要組成部分，建筑節(jié)能的關(guān)鍵在于電氣節(jié)能［1］。目前建筑節(jié)能是我國節(jié)能減排大政方針下的一項重要工作。我國建筑能耗與發(fā)達(dá)國家相比存在巨大差距，說明我國在技術(shù)裝備、環(huán)保理念、節(jié)能產(chǎn)品研發(fā)與應(yīng)用環(huán)節(jié)上還有很多改進(jìn)空間。實(shí)現(xiàn)建筑用能的精確計量和統(tǒng)計分析，提供靈活、便捷的控制手段，是開展建筑節(jié)能的前提條件［1］。

對于新建的建筑通常按照新的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建設(shè)，最常用的節(jié)能措施有加強(qiáng)建筑保溫，最大限度采用自然采光，可再生能源的發(fā)熱、蓄冷、發(fā)電應(yīng)用，建設(shè)水、電、燃?xì)饽苄Ыy(tǒng)計和實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)等等。對于已有建筑開展節(jié)能工作難度就要大很多，采用以上方法不僅投資大，工程量也大，同時會給建筑使用者帶來諸多不便。智能計費(fèi)開關(guān)的研制成功，不僅能用于新建筑能效監(jiān)測與控制，還可以解決對已有建筑進(jìn)行節(jié)電改造過程中遇到的上述問題。使用智能計費(fèi)開關(guān)取代普通微型斷路器，即可完成對建筑用電的分路精確計量與控制，又不用大規(guī)模對建筑進(jìn)行改造，同時能夠?qū)崿F(xiàn)用手機(jī)或智能終端設(shè)備對建筑用電進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，為建筑節(jié)電提供了簡便易行的手段。

建筑能效統(tǒng)計和實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)雖然可以非常直觀地反映用戶能耗情況，但缺乏有效、便捷、靈活的控制手段。以用電為例，過往廣大電力用戶只能根據(jù)每月的賬單來了解自己的用電情況，目前雖有部分改觀，但離用戶需求仍相距甚遠(yuǎn)。我國能效與世界先進(jìn)水平仍存在巨大差距，主要原因是我們沒有提供讓用戶直接了解自己用能情況的方法，沒有提供直觀了解并能便捷控制的節(jié)能手段。

鐵線蓮智能計費(fèi)開關(guān)在提高用電安全性、實(shí)現(xiàn)用電可視化、智能化方面進(jìn)行了大膽的創(chuàng)新和嘗試，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)分路精準(zhǔn)計量、統(tǒng)計、對比，還可以給用戶提供便捷、靈活的節(jié)電控制手段，是提高用戶用電體驗(yàn)、提升建筑能效、構(gòu)建智能建筑的新一代數(shù)字化產(chǎn)品。

1 智能計費(fèi)開關(guān)與普通微斷開關(guān)的區(qū)別

低壓微型斷路器（以下簡稱微斷）是國家強(qiáng)制使用的配電保護(hù)裝置，但普通微型斷路器本身不具有信息交互和自動控制功能，電力用戶也很難及時了解自身的電力、電量消耗情況。智能計費(fèi)開關(guān)采用先進(jìn)的無線通訊和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了配電系統(tǒng)智能化、網(wǎng)絡(luò)化和自動化。讓電力用戶在手機(jī)或智能終端設(shè)備上就能及時、方便、直觀地掌握自己的能源消費(fèi)詳細(xì)情況，并擁有便利的控制手段，真正實(shí)現(xiàn)了用電的智能化、可視化、自動化，成了國內(nèi)外智能用電設(shè)備廠商關(guān)注的焦點(diǎn)［2］。

普通微斷開關(guān)具有短路保護(hù)功能，智能計費(fèi)開關(guān)設(shè)置了過電壓、欠電壓、過負(fù)荷保護(hù)功能。普通微斷開關(guān)需要手動拉合開關(guān)，而智能計費(fèi)開關(guān)設(shè)計了定時、電力及電量定值自動投切開關(guān)功能。

智能計費(fèi)開關(guān)是智能用電的基礎(chǔ)和物理載體，是構(gòu)建智能建筑的基本單元。通過量測、控制、通信與大數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)建筑用電的精細(xì)化管理。通過對用電數(shù)據(jù)的實(shí)時采集、分析、管控，重塑供用電關(guān)系。通俗地說，就是還原電的商品屬性，使用戶通過智能手機(jī)（終端）等設(shè)備，對自己的用電行為有掌控和支配權(quán)，使用電變得更加安全、透明、智能，讓用戶真正地成為電的主人，成為節(jié)能減排、低碳生活的參與者。

2 智能計費(fèi)開關(guān)設(shè)計要點(diǎn)與作用

智能計費(fèi)開關(guān)從本質(zhì)上說就是帶控制和保護(hù)功能的電力傳感器。它是將電力的物理屬性（電流、電壓）、商品屬性（價格、用量）、使用特性（負(fù)荷曲線）采集并展示給管理者或使用者的檢測裝置，用來滿足客戶對電力信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄等要求，同時還兼具保護(hù)和開、合負(fù)荷電流功能。它讓電這樣一個特殊的商品，變成了圖像、數(shù)字、曲線直接展示在客戶面前，實(shí)現(xiàn)了可視、可控、可追溯。智能計費(fèi)開關(guān)采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，搭建起人與建筑用電之間溝通的橋梁。為了推動節(jié)能降耗，發(fā)改委發(fā)布了分時電價和階梯電價政策，目的是用電價引導(dǎo)節(jié)約用電。例如北京等地，商業(yè)用電不僅有正常的峰谷電價，每年7、8、9三個月，還設(shè)置了季節(jié)性峰電價，但用戶沒有及時監(jiān)控電價的手段，很難發(fā)揮電價在節(jié)能減排中的作用。智能計費(fèi)開關(guān)還原了電力作為商品的原始屬性，使用戶不再只是根據(jù)賬單消費(fèi)［3］。

智能計費(fèi)開關(guān)能夠?yàn)槿藗兲峁┯秒娫O(shè)備運(yùn)行狀況與信息，可以按照人的指令進(jìn)行用電數(shù)據(jù)統(tǒng)計、查詢、展示、自動通斷，完成人機(jī)互動；可以將測試到的用電設(shè)備能耗及節(jié)能效果在朋友圈進(jìn)行分享，實(shí)現(xiàn)人人互動；各分路開關(guān)單獨(dú)計量、集中匯總，實(shí)現(xiàn)物物溝通；使設(shè)備參與到人們的溝通和交流中，實(shí)現(xiàn)硬件設(shè)備智能化。

3 智能計費(fèi)開關(guān)功能和特點(diǎn)

3.1 外形尺寸

尺寸符合GB_T_21706-2008，外形與普通微斷相似；安裝方法與普通微斷一樣。無須大規(guī)模布線建網(wǎng)，無須另建電表箱，即可構(gòu)建用戶配電網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)，節(jié)約投資、安裝使用方便。

3.2 功能和特點(diǎn)

3.2.1 安全限值：智能計費(fèi)開關(guān)具有電壓、功率、電量定值設(shè)定可選，降低使用大功率電器的安全隱患，方便按定額進(jìn)行用電管控。

3.2.2 智能控制：智能計費(fèi)開關(guān)可進(jìn)行定時自動分合閘操作，也可用智能手機(jī)或智能終端設(shè)備進(jìn)行遙控分合閘操作?？捎糜诒O(jiān)測和規(guī)范作息規(guī)律。

3.2.3 能效管理：智能計費(fèi)開關(guān)有日、月、年電量曲線顯示，支持今天與昨天，本月與上月，今年與去年用電量統(tǒng)計對比。可以幫助用戶方便、準(zhǔn)確地掌握每臺家電或設(shè)備、宿舍、工序的耗電量，并可對耗電量大的環(huán)節(jié)及時按照預(yù)期要求進(jìn)行自動控制，進(jìn)一步提高電能利用效率。

3.2.4 電價提示：智能計費(fèi)開關(guān)能根據(jù)用戶的用電性質(zhì)和屬地，進(jìn)行用電時段電價提示。激發(fā)用戶自主參與節(jié)能的意識，提供用戶自主錯峰用電的管控手段，減少用電成本。

3.2.5 分路計量：每個智能計費(fèi)開關(guān)內(nèi)部都內(nèi)置智能電表、負(fù)荷開關(guān)、通訊模塊，方便實(shí)現(xiàn)分支路精確計量，精準(zhǔn)定額管控。推廣低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，指導(dǎo)用戶科學(xué)合理用電，細(xì)化能效考核與管理。

3.2.6 碳排放量、樹中和量提示：將用電量折算成碳排放量與樹中和量，喚醒節(jié)能環(huán)保意識，倡導(dǎo)綠色生活理念，開啟低碳生活方式。

3.2.7 用電信息發(fā)布：智能計費(fèi)開關(guān)支持用電信息收集與發(fā)布，支持采用短信、郵件等方式與小伙伴分享用電統(tǒng)計數(shù)據(jù)、節(jié)能效果和經(jīng)驗(yàn)，構(gòu)建節(jié)能環(huán)保社交圈。充分利用互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)優(yōu)勢，通過用戶自己使用測試得出的電器能耗數(shù)據(jù)，對電器設(shè)備能效等級進(jìn)行核實(shí)與監(jiān)督。

3.3 通訊方式靈活多樣

智能計費(fèi)開關(guān)支持藍(lán)牙、WIFI、載波、GPRS等多種無線通訊方式，采用TIOT網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，搭建起一個開放、穩(wěn)定、高效、易擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)平臺，便于同各種智能硬件設(shè)備與監(jiān)控系統(tǒng)對接，真正實(shí)現(xiàn)物物相連、人物溝通。

4 智能計費(fèi)開關(guān)的安裝與使用

智能計費(fèi)開關(guān)采用模塊化、面向用戶的設(shè)計理念。外形尺寸與普通微斷無異，符合國標(biāo)GB_T_21706-2008。安裝方法也與普通微斷相似，無須大規(guī)模布線建網(wǎng)，無須另建電表箱，直接安裝于用戶配電箱中即可。普通電工按照說明書即可完成設(shè)備安裝?？刂栖浖S時可以在網(wǎng)絡(luò)上免費(fèi)下載至智能手機(jī)或智能終端設(shè)備，運(yùn)行軟件自動搜索可控設(shè)備。人性化操控界面一目了然，使用智能手機(jī)，即可操控智能計費(fèi)開關(guān)，無須專業(yè)人員培訓(xùn)［4］。

每個智能計費(fèi)開關(guān)均帶有計量、保護(hù)功能，使得用能計量單元細(xì)化，給用戶進(jìn)行能效分析與考核提供便利；定時控制與電力、電量控制功能，可以有效避免使用大功率電器帶來的安全隱患，提高用電安全性。智能計費(fèi)開關(guān)的電價提示功能，使用戶可以在智能手機(jī)上清楚地知道用電時段的電價，還原了電的商品屬性，便于發(fā)揮電價在節(jié)能減排中的杠桿作用。

鐵線蓮智能計費(fèi)開關(guān)可廣泛應(yīng)用于寫字樓、商戶、工廠、住宅、集體宿舍等場合，是解決長明燈、避免待機(jī)損耗、管控電力電量、能效對比分析、預(yù)防電氣火災(zāi)、電費(fèi)核算與分?jǐn)偟谋憬荽胧┖褪侄巍?/p>

5 結(jié)語

智能計費(fèi)開關(guān)有效地解決了傳統(tǒng)微斷開關(guān)需要手動操作、不具有信息交互和自動控制功能等問題。通過將建筑用電分路精確計量并直觀顯示，能夠激發(fā)電力用戶自主節(jié)電意識。智能計費(fèi)開關(guān)的普及與應(yīng)用，能夠使普通民眾成為節(jié)能主體，可以定時或遙控開關(guān)的分合閘，提供用戶便捷操控各用電支路的手段，實(shí)現(xiàn)建筑用電智能化；提供用戶分路計量、統(tǒng)計、能效分析功能，實(shí)現(xiàn)建筑能耗精細(xì)化定額管理；提供用戶按照電力、電量、電壓保護(hù)設(shè)置選擇，提高建筑用電安全性；在手機(jī)或智能終端設(shè)備上即可顯示電價、電費(fèi)、用電曲線各種信息，實(shí)現(xiàn)建筑用電的可視化。智能計費(fèi)開關(guān)為用戶自主參與錯避峰用電、節(jié)約生產(chǎn)成本提供了便捷的控制手段；同時提升了價格杠桿在平衡電網(wǎng)負(fù)荷率方面的作用。

智能計費(fèi)開關(guān)的發(fā)明與應(yīng)用，不僅僅是一次技術(shù)上的革命，它帶給電力用戶的是一種生活方式的轉(zhuǎn)變。智能計費(fèi)開關(guān)的普及，可以直接擴(kuò)大參與節(jié)能減排的受眾面；同時也是提高用戶用電體驗(yàn)、提升建筑能效的新一代數(shù)字化產(chǎn)品。智能計費(fèi)開關(guān)是傳統(tǒng)微斷開關(guān)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，是電力基礎(chǔ)傳感器，符合國家互聯(lián)網(wǎng)+的產(chǎn)業(yè)政策。智能計費(fèi)開關(guān)的普及與應(yīng)用，將開啟用電智能化的序幕，推動傳統(tǒng)硬件設(shè)備智能化，使我國建筑節(jié)電邁上一個新臺階。

［1］淺談建筑工程中建筑電氣能耗分析［EB/OL］.Exam8.com.2012-12-5.

［2］Tracy.物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展：智能電網(wǎng)將發(fā)揮關(guān)鍵作用［N］.環(huán)球表計，2015-04-02.

［3］康麗雁，張冶，蔡穎凱.電力用戶用電信息采集系統(tǒng)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用［J］.東北電力技術(shù)，2013（7）：50-52.

［4］尹天文.智能電網(wǎng)用戶端講座［J］.低壓電器，2012（5）：59-64.