美國(guó)德州電力市場(chǎng)智能計(jì)量系統(tǒng)概述

王 木，賈 鑫，馬子明，周 超，趙雙雙，歐陽曾愷，夏國(guó)芳

（1.電力系統(tǒng)及發(fā)電設(shè)備控制和仿真國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（清華大學(xué) 電機(jī)系），北京 100084；2.國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司 電力科學(xué)研究院，南京 211103；3.國(guó)家電網(wǎng)公司 電能計(jì)量重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 211103）

0 引言

隨著我國(guó)現(xiàn)貨市場(chǎng)的建立和售電市場(chǎng)的不斷放開，市場(chǎng)主體數(shù)量急劇增加，主體類型趨于多元化，售電側(cè)價(jià)格機(jī)制靈活化，用戶在售電商之間的切換更加頻繁，用戶費(fèi)率的日期差異性、時(shí)段差異性、階梯差異性將成為售電市場(chǎng)的常態(tài)。這都意味著電網(wǎng)企業(yè)與用戶之間將會(huì)有更頻繁的數(shù)據(jù)交互，其中用戶電能量數(shù)據(jù)是核心。電能量數(shù)據(jù)作為電網(wǎng)企業(yè)進(jìn)行交易結(jié)算、市場(chǎng)分析、成本核算、停電管理等業(yè)務(wù)應(yīng)用以及企業(yè)運(yùn)營(yíng)管理的重要基礎(chǔ)，保障電能計(jì)量準(zhǔn)確、可靠，是電網(wǎng)公司開展客戶管理服務(wù)、業(yè)務(wù)經(jīng)營(yíng)、市場(chǎng)交易與結(jié)算的前提。因此，電能量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確采集和科學(xué)管理能夠支撐零售市場(chǎng)開放環(huán)境下靈活多樣且動(dòng)態(tài)變化的售電套餐結(jié)算，支持網(wǎng)荷互動(dòng)模式下的結(jié)算與考核，具有重要的價(jià)值與現(xiàn)實(shí)意義。

國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)電力市場(chǎng)環(huán)境下的計(jì)量系統(tǒng)開展了相關(guān)研究。文獻(xiàn)［1］分析了在電力零售環(huán)境下對(duì)自動(dòng)抄表系統(tǒng)的要求，對(duì)照自動(dòng)抄表實(shí)時(shí)電價(jià)結(jié)算、人工抄表實(shí)時(shí)電價(jià)結(jié)算、人工抄表固定電價(jià)結(jié)算等3 種計(jì)量方式開展了比較研究。文獻(xiàn)［2］回顧了電能量計(jì)量系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)程，提出了計(jì)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，分析了其主要特點(diǎn)以及有關(guān)功能的實(shí)施，并對(duì)各種接入方案進(jìn)行了歸納和比較。文獻(xiàn)［3］提出了一種基于J2EE 架構(gòu)的新一代電能量計(jì)量系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)方案。文獻(xiàn)［4］介紹了電能量遠(yuǎn)程計(jì)量及綜合應(yīng)用環(huán)境的組成、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能以及主站系統(tǒng)和終端裝置的主要配置。現(xiàn)有研究多注重于供電側(cè)，對(duì)售電側(cè)放開和網(wǎng)荷互動(dòng)環(huán)境下的計(jì)量系統(tǒng)研究較少。

當(dāng)前世界上各個(gè)國(guó)家和地區(qū)的電力產(chǎn)業(yè)改革形態(tài)各不相同，許多國(guó)家開放了售電側(cè)競(jìng)爭(zhēng)，形成了形態(tài)各異的售電側(cè)市場(chǎng)。德州電力零售市場(chǎng)（electric reliability council of Texas，ERCOT）是美國(guó)最早開放的電力零售市場(chǎng)，也是世界上最活躍的電力零售市場(chǎng)之一。為支撐德州零售市場(chǎng)的高效運(yùn)營(yíng)，德州建立了計(jì)量系統(tǒng)（smart meter Texas，SMT），充分利用智能電能表及相關(guān)通信和信息技術(shù)，提高了能源數(shù)據(jù)的訪問和利用效率。本文通過對(duì)德州電力市場(chǎng)計(jì)量系統(tǒng)SMT的調(diào)研，分析現(xiàn)貨市場(chǎng)與售電市場(chǎng)建設(shè)對(duì)計(jì)量系統(tǒng)提出的要求，對(duì)我國(guó)計(jì)量系統(tǒng)改造提出建議。

1 ERCOT售電市場(chǎng)概況

德州電力市場(chǎng)是北美最活躍的電力零售市場(chǎng)，擁有數(shù)百個(gè)售電主體，德州85%的用戶都有自由選擇供電商的權(quán)利［5］。圖1展示了ERCOT組織架構(gòu)及各個(gè)成員之間的關(guān)系［6］。

圖1 美國(guó)德州電力市場(chǎng)組織架構(gòu)Fig.1 Structure of ERCOT

1.1 售電業(yè)務(wù)管理

多數(shù)售電商會(huì)根據(jù)自己的負(fù)荷量和服務(wù)類型與發(fā)電企業(yè)簽訂長(zhǎng)期合同，與其他的電力大用戶一樣參與現(xiàn)貨市場(chǎng)，購(gòu)買所需電能。售電商可以根據(jù)其自身成本設(shè)計(jì)相應(yīng)的電力“產(chǎn)品”，自行設(shè)定費(fèi)率并收取電費(fèi)。根據(jù)德州公共事業(yè)委員會(huì)（public utility committee of Texas，PUCT）的要求，所有售電商都須將用電套餐和細(xì)則公布出來，以供用戶選擇［7］。

1.2 售電套餐

售電商的售電套餐一般分為3 類：固定套餐（Fixed Rate）、變動(dòng)套餐（Variable Rate）和市場(chǎng)價(jià)格套餐（Indexed）。固定套餐是指零售電價(jià)在較長(zhǎng)時(shí)期（數(shù)月至兩年）內(nèi)保持不變，方便用戶準(zhǔn)確估計(jì)自己的電費(fèi)預(yù)算，但是當(dāng)市場(chǎng)價(jià)格較低時(shí)，用戶在固定套餐合同時(shí)限終止前無法享受較低的電價(jià)；變動(dòng)套餐通常并不簽訂月度合同，但其費(fèi)率會(huì)隨著市場(chǎng)價(jià)格每月變化，用戶需要關(guān)注套餐價(jià)格的變動(dòng)；以適時(shí)調(diào)整其自身的電能消費(fèi)；市場(chǎng)價(jià)格套餐的價(jià)格直接與批發(fā)市場(chǎng)現(xiàn)貨電價(jià)掛鉤。

雖然售電套餐主要由上述的3 種類型構(gòu)成，但售電公司會(huì)根據(jù)實(shí)際需要推出各式各樣的售電套餐。如分時(shí)電價(jià)套餐，為了鼓勵(lì)用戶在負(fù)荷低谷時(shí)段用電，這種套餐的價(jià)格會(huì)根據(jù)使用時(shí)段或使用日期的不同而變化。

2 ERCOT計(jì)量系統(tǒng)

德州計(jì)量系統(tǒng)SMT是由PUCT發(fā)起的、電力市場(chǎng)利益相關(guān)方共同推動(dòng)組織的計(jì)量系統(tǒng)，由AEP德克薩斯州中央公司（American Electric Power Texas Central Company）、AEP 德克薩斯州北部公司（American Electric Power Texas North Company）、CenterPoint 能源休斯頓電氣有限責(zé)任公司（CenterPoint Energy Houston Electric）、Oncor供電公司（Oncor Electric Delivery Company）和德克薩斯州-新墨西哥電力公司（Texas-New Mexico Power Company）組成［8］。

2.1 SMT的市場(chǎng)背景

德州電力市場(chǎng)是配售分離市場(chǎng)，輸配電服務(wù)供應(yīng)商（transmission and distribution service provider，TDSP）擁有配電網(wǎng)和電能計(jì)量系統(tǒng)，即TDSP可以讀取計(jì)量數(shù)據(jù)。而售電商通常不擁有電力設(shè)備，為了基于用戶智能電能表數(shù)據(jù)開展結(jié)算、開發(fā)零售套餐和提供風(fēng)險(xiǎn)管理等業(yè)務(wù)，協(xié)作式智能計(jì)量系統(tǒng)成為有效的解決方案。

2.2 SMT概念模型與系統(tǒng)架構(gòu)

SMT 是一種基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)作式信息系統(tǒng)，是規(guī)范多個(gè)市場(chǎng)參與者之間通過安全通道交換計(jì)量信息的互操作型解決方案。SMT基于輸配電企業(yè)的高級(jí)計(jì)量系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)，成為訪問能源使用數(shù)據(jù)和與家庭局域網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通信的通用接口。

圖2 是SMT 概念模型［9］，展示了各市場(chǎng)參與者之間的能源使用信息和家庭局域網(wǎng)（home area network，HAN）通信有關(guān)的數(shù)據(jù)通信。SMT 涉及多個(gè)電力市場(chǎng)主體，包括用戶、服務(wù)提供商（REP 和第三方服務(wù)商）以及輸配電企業(yè)。ERCOT與售電市場(chǎng)相關(guān)的主要職能是管理SMT 賬戶與數(shù)據(jù)訪問的授權(quán)。不同的市場(chǎng)主體有特定的數(shù)據(jù)需求和不同的訪問安全級(jí)別，圖中標(biāo)識(shí)了每一方的數(shù)據(jù)要求。

圖2 SMT概念模型Fig.2 Conceptual model of SMT

SMT 擁有一個(gè)通用數(shù)據(jù)庫(kù)，可存儲(chǔ)由智能電能表以15 min 或更短時(shí)間間隔記錄的電能使用數(shù)據(jù)，并向用戶、經(jīng)用戶授權(quán)的零售商以及ERCOT提供這些數(shù)據(jù)的安全訪問權(quán)限。

2.3 SMT功能

SMT有8個(gè)業(yè)務(wù)流程：

（1）訪問電能表數(shù)據(jù)。用戶、輸配電企業(yè)、零售商和ERCOT 分別擁有對(duì)電能表數(shù)據(jù)的不同訪問權(quán)限。可以訪問電能使用數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，SMT 保證數(shù)據(jù)安全性與格式的標(biāo)準(zhǔn)化；

（2）履行服務(wù)訂單。常規(guī)服務(wù)，如讀取、寫入∕輸出、斷開∕重新連接和用戶切換零售商。這些服務(wù)涉及輸配電企業(yè)、零售企業(yè)和ERCOT之間的交互；

（3）提供用戶服務(wù)。處理業(yè)務(wù)申請(qǐng)，解決問題和投訴，提供訂單狀態(tài)、停電恢復(fù)信息和使用數(shù)據(jù)的權(quán)限；

（4）結(jié)算批發(fā)市場(chǎng)。向ERCOT 提供批發(fā)市場(chǎng)結(jié)算所需的計(jì)量數(shù)據(jù)；

（5）提供使用數(shù)據(jù)。向用戶和零售商提供電能使用數(shù)據(jù)，用以零售市場(chǎng)的需求響應(yīng)和賬單結(jié)算。該項(xiàng)最初是一個(gè)單獨(dú)的業(yè)務(wù)流程，但后來被納入業(yè)務(wù)流程1；

（6）安裝電能表。進(jìn)行智能電能表的初始安裝；

（7）建立高級(jí)計(jì)量系統(tǒng)和HAN 之間的聯(lián)系。添加∕刪除HAN設(shè)備通過安全通信通道向HAN設(shè)備發(fā)送和接收消息；

（8）用戶培訓(xùn)。有關(guān)高級(jí)計(jì)量系統(tǒng)的用戶培訓(xùn)，包括幫助用戶合理用電、降低成本等。

上述功能中，訪問電能表數(shù)據(jù)、建立HAN 通信和用戶培訓(xùn)是SMT 的基礎(chǔ)功能。SMT 能夠?qū)崿F(xiàn)智能表計(jì)數(shù)據(jù)的互操作訪問功能，第三方服務(wù)商通過用戶授予權(quán)限，也能夠訪問用戶的電能使用數(shù)據(jù)，并與HAN設(shè)備進(jìn)行通信，這對(duì)零售市場(chǎng)環(huán)境下的需求響應(yīng)有重要意義。

下面分別對(duì)這3項(xiàng)基礎(chǔ)功能進(jìn)行詳細(xì)敘述。

（1）訪問電能表數(shù)據(jù)

SMT為用戶提供便捷高效的客戶能源使用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和查詢業(yè)務(wù)。

如圖3 所示［10］，計(jì)量數(shù)據(jù)從用戶智能電能表傳輸?shù)捷斉潆姺?wù)供應(yīng)商、SMT 和ERCOT，從SMT 傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫(kù)以及在冊(cè)零售商和第三方FTPS文件夾。

圖3 計(jì)量數(shù)據(jù)傳輸流向Fig.3 Transmission direction of measurement data

SMT可提供的信息包括：按需計(jì)量表讀數(shù)、15 min用電量、每日用電量、月度用電量等。

SMT的服務(wù)對(duì)所有輸配電服務(wù)供應(yīng)商的智能電能表具有通用性，以此保證了消費(fèi)者、零售商和第三方服務(wù)商能夠得到連續(xù)且及時(shí)的用電信息［11］。零售市場(chǎng)主體均可按需（如日內(nèi)）向SMT 請(qǐng)求計(jì)量數(shù)據(jù)。SMT會(huì)計(jì)算和顯示近乎實(shí)時(shí)的用戶電力消耗情況。用戶可以通過SMT 門戶網(wǎng)站在線查看選擇時(shí)段內(nèi)的數(shù)據(jù)報(bào)告，通過分析比較使用戶更好地管理用能行為并降低每月的電費(fèi)支出。

零售商主要通過存儲(chǔ)在SMT 的FTPS 文件夾中的文件接收客戶的使用數(shù)據(jù)。同時(shí)零售商也可以在SMT的門戶網(wǎng)站上或使用應(yīng)用程序接口（API）申請(qǐng)?zhí)囟蛻舻碾娔苁褂脠?bào)告。由客戶授權(quán)的第三方服務(wù)商能夠訪問客戶的電能使用信息，在充分了解其能源使用和賬單情況的前提下為客戶定制更多創(chuàng)新的能效方案有助于提高能源利用效率。

如果沒有SMT的組織，多個(gè)數(shù)據(jù)門戶的開發(fā)和運(yùn)營(yíng)、多個(gè)接口的集成以及不統(tǒng)一的通信標(biāo)準(zhǔn)將增加輸配電企業(yè)、零售商和第三方服務(wù)商獲取客戶用電信息的成本，進(jìn)一步導(dǎo)致電力服務(wù)成本升高［12］。

（2）HAN通信

PUCT 規(guī)定了各輸配電企業(yè)的高級(jí)計(jì)量系統(tǒng)必須支持“基于國(guó)家承認(rèn)公開的協(xié)議同室內(nèi)裝置通信的能力，包含但不限于用電監(jiān)控裝置，負(fù)荷控制設(shè)備和預(yù)繳費(fèi)系統(tǒng)”。

各輸配電服務(wù)供應(yīng)商的業(yè)務(wù)覆蓋地理范圍不同，業(yè)務(wù)需求和計(jì)量系統(tǒng)發(fā)展階段存在差異，每個(gè)輸配電服務(wù)供應(yīng)商安裝的智能電能表來自不同儀表制造商，通信網(wǎng)絡(luò)的類型也不同。針對(duì)上述問題，SMT 通過開發(fā)支持ZigBee SEP 協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)HAN應(yīng)用程序接口（API）加以解決。

SMT提供了一個(gè)通用接口發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)HAN消息給客戶HAN設(shè)備，并提供了在客戶HAN內(nèi)安裝和刪除HAN 設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)方法。SMT 的HAN 支持的功能為客戶和第三方提供簡(jiǎn)單易行的管理工具管理和控制用戶的HAN設(shè)備。輸配電服務(wù)供應(yīng)商也可以被授權(quán)添加和刪除其服務(wù)范圍內(nèi)的HAN設(shè)備，從而為客戶提供支持服務(wù)。每個(gè)不同SMT用戶可以通過接口訪問HAN功能，各SMT接口有其對(duì)應(yīng)的HAN功能。

HAN 設(shè)備使智能計(jì)量系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)更為凸顯。HAN設(shè)備在多種電力服務(wù)方面扮演著重要的角色，例如可編程通信式恒溫器、發(fā)送給HAN設(shè)備的賬單更新信息、創(chuàng)新型零售產(chǎn)品和需求響應(yīng)計(jì)劃等。

（3）用戶培訓(xùn)

SMT的另一項(xiàng)重要功能是幫助客戶了解自身的用電情況，并培訓(xùn)用戶如何使用和訪問SMT 功能。SMT 門戶網(wǎng)站提供了幫助和培訓(xùn)功能，包括幫助板塊、個(gè)性化助理功能、常見問題解答、用戶指南、咨詢頁面及其他客戶服務(wù)信息。SMT 還為用戶提供SMT 計(jì)劃中斷通知和SMT 新功能提示，幫助用戶合理用電、降低成本?？傮w而言，SMT門戶網(wǎng)站與用戶有較強(qiáng)的互動(dòng)性。

2.4 SMT價(jià)值

整體上，SMT 給予了德州電力市場(chǎng)各參與主體很多益處，其中最為關(guān)鍵的就是促進(jìn)了能源數(shù)據(jù)的獲取和利用。通過及時(shí)獲取能源使用數(shù)據(jù)，用戶能夠優(yōu)化管理自身能源消費(fèi)方案，從而降低月度能源支出，并從零售商和第三方服務(wù)商開發(fā)的創(chuàng)新智能電網(wǎng)產(chǎn)品（如賬單告警、使用匯總、預(yù)付費(fèi)服務(wù)、同類產(chǎn)品比較等）中受益。零售商和第三方服務(wù)商也不用關(guān)心客戶所屬的輸配電服務(wù)商業(yè)務(wù)范圍，可在公共的平臺(tái)下載客戶能源使用數(shù)據(jù)。SMT的實(shí)施帶來的另一個(gè)關(guān)鍵益處是為第三方服務(wù)商與HAN 設(shè)備的通信提供了統(tǒng)一接口，激勵(lì)了零售產(chǎn)品（例如可編程通信恒溫器）和價(jià)格套餐的革新，保障了賬單信息及時(shí)可見，使得需求響應(yīng)優(yōu)勢(shì)更為凸顯。

3 我國(guó)計(jì)量系統(tǒng)現(xiàn)狀及面臨問題

3.1 我國(guó)計(jì)量系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1.1 計(jì)量系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著電網(wǎng)公司計(jì)量、營(yíng)銷業(yè)務(wù)集約化管理的推進(jìn)，我國(guó)大部分網(wǎng)省公司已建成省級(jí)數(shù)據(jù)監(jiān)管或采集平臺(tái)并投入使用，將關(guān)口電能量采集系統(tǒng)、變電站關(guān)口電量采集系統(tǒng)、負(fù)荷管理系統(tǒng)、低壓集中抄表系統(tǒng)數(shù)據(jù)全部整合納入統(tǒng)一平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了客戶用電信息基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與營(yíng)銷技術(shù)支持系統(tǒng)的連接與共享。

電量統(tǒng)計(jì)功能實(shí)現(xiàn)了“網(wǎng)-省-地”分級(jí)匯總統(tǒng)計(jì)總電量、上一周期總電量、電量增長(zhǎng)率、專變電量、專線電量、公變電量等內(nèi)容。針對(duì)具體用戶，未實(shí)現(xiàn)低壓集抄覆蓋的，電量統(tǒng)計(jì)以手工抄表值作為依據(jù)。

3.1.2 計(jì)量裝置應(yīng)用現(xiàn)狀

在發(fā)電側(cè)，大多數(shù)分部、省直調(diào)電廠的電量數(shù)據(jù)由電能量采集主站獲取，具備每天96點(diǎn)的負(fù)荷數(shù)據(jù)采集條件，各電壓等級(jí)的電量數(shù)據(jù)全部接入用電信息采集系統(tǒng)，多為24點(diǎn)小時(shí)電量數(shù)據(jù)。省級(jí)及以上的通信通道采用調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)傳輸，設(shè)備及通道均實(shí)現(xiàn)全覆蓋。

在用戶側(cè)，南方電網(wǎng)公司已全面完成智能電表和低壓集抄全覆蓋工作，全網(wǎng)智能電表和低壓集抄覆蓋率達(dá)到100%；國(guó)家電網(wǎng)公司供電服務(wù)區(qū)域內(nèi)智能電表和用電信息采集覆蓋率均超過99%。從計(jì)量裝置具備的功能看，電能表能夠支持正、反向有功、無功電量和日凍結(jié)電量的記錄，滿足尖、峰、平、谷4個(gè)費(fèi)率各時(shí)段電能量的記錄要求，支持設(shè)定的時(shí)間點(diǎn)啟動(dòng)第二套費(fèi)率計(jì)量。

3.2 我國(guó)計(jì)量系統(tǒng)改造需求

隨著售電市場(chǎng)不斷放開和現(xiàn)貨市場(chǎng)建設(shè)，現(xiàn)有電能計(jì)量系統(tǒng)無法適應(yīng)新形勢(shì)下的電網(wǎng)業(yè)務(wù)需求，突出表現(xiàn)為以下3 個(gè)方面：電量數(shù)據(jù)采集頻度無法匹配分時(shí)電價(jià)及網(wǎng)荷互動(dòng)模式；費(fèi)率時(shí)段相對(duì)固定，無法適應(yīng)靈活多變的零售套餐；通信系統(tǒng)無法支撐海量數(shù)據(jù)傳輸。

電能計(jì)量系統(tǒng)從計(jì)量采集、數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒治鎏幚矶紤?yīng)適應(yīng)性發(fā)展，每個(gè)環(huán)節(jié)都應(yīng)滿足電力市場(chǎng)結(jié)算的需求。另一方面，電力市場(chǎng)計(jì)量、結(jié)算涉及不同機(jī)構(gòu)、不同部門及不同系統(tǒng)，數(shù)據(jù)交互的安全性、可靠性與及時(shí)性十分重要。

美國(guó)德州智能計(jì)量系統(tǒng)利用智能電表及相關(guān)通信技術(shù)提高了能源數(shù)據(jù)的訪問和利用效率，有效地支撐了德州競(jìng)爭(zhēng)性電力市場(chǎng)的運(yùn)行。SMT的構(gòu)建經(jīng)驗(yàn)對(duì)我國(guó)當(dāng)前計(jì)量系統(tǒng)的改造具有一定的借鑒意義。

4 我國(guó)計(jì)量系統(tǒng)未來發(fā)展趨勢(shì)

為滿足現(xiàn)貨市場(chǎng)實(shí)施及零售市場(chǎng)放開的需要，我國(guó)電能計(jì)量系統(tǒng)未來發(fā)展趨勢(shì)包含以下幾個(gè)方面。

4.1 適應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)性電力零售市場(chǎng)交易結(jié)算和網(wǎng)荷互動(dòng)的電能表計(jì)量模式

隨著售電側(cè)市場(chǎng)逐步放開、網(wǎng)荷互動(dòng)運(yùn)行常態(tài)化和精細(xì)化，更為密集的功率計(jì)量是保障網(wǎng)荷互動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)控、事后結(jié)算的重要依據(jù)。綜上，電能表的計(jì)量模式應(yīng)至少滿足以下基本要求：

（1）電能計(jì)量頻度提升的要求。由售電公司代理的用戶，其凍結(jié)電量的計(jì)量頻度應(yīng)不低于批發(fā)市場(chǎng)上電價(jià)變化的頻度，根據(jù)現(xiàn)貨市場(chǎng)推進(jìn)建設(shè)的預(yù)期，有可能實(shí)現(xiàn)30 min、15 min、5 min 實(shí)時(shí)市場(chǎng)出清的頻度，需對(duì)目前小時(shí)或日凍結(jié)電量的計(jì)費(fèi)模式做出改變。

（2）費(fèi)率時(shí)段設(shè)置的可變性要求。不同的售電公司對(duì)其所轄范圍內(nèi)的用戶經(jīng)營(yíng)策略不盡相同，有可能產(chǎn)生多樣化的費(fèi)率時(shí)段組合；目前電能表的費(fèi)率設(shè)置時(shí)段功能單一，且在表計(jì)本地設(shè)置，在售電側(cè)逐步放開的現(xiàn)實(shí)條件下應(yīng)用受限，不能滿足不同的售電公司對(duì)終端用戶的多樣化結(jié)算需求。

（3）功率計(jì)量的頻度提升要求。隨著源荷互動(dòng)、網(wǎng)荷互動(dòng)的發(fā)展，用戶針對(duì)新能源的不確定性出力，以及線路阻塞、調(diào)峰∕備用資源缺乏等問題的響應(yīng)趨向精細(xì)化，為有效評(píng)估用戶側(cè)互動(dòng)行為的有效性，保障結(jié)算的可行性，針對(duì)大用戶和部分低壓集抄用戶采用15 min 的功率計(jì)量頻度已不再滿足應(yīng)用要求。

對(duì)于參與網(wǎng)荷互動(dòng)的用戶，由于系統(tǒng)互動(dòng)需求的時(shí)段通常較短，并對(duì)用戶的響應(yīng)時(shí)間進(jìn)行考核，所需的電能計(jì)量分辨率要求大大提高，現(xiàn)有的電能表無法支撐網(wǎng)荷互動(dòng)模式下電力用戶的考核、結(jié)算業(yè)務(wù)需求。

（4）存儲(chǔ)能力提升要求。依據(jù)現(xiàn)有業(yè)務(wù)需求，采集終端的存儲(chǔ)容量一般都不大于128 MB。隨著競(jìng)爭(zhēng)性零售市場(chǎng)的開放和網(wǎng)荷互動(dòng)的開展，采集對(duì)象的增加和內(nèi)容的豐富、頻度的增加對(duì)存儲(chǔ)空間提出新的要求，同時(shí)要求終端增加本地存儲(chǔ)，甚至數(shù)據(jù)的全生命周期存儲(chǔ)，需要設(shè)計(jì)處理能力更強(qiáng)、存儲(chǔ)空間（內(nèi)存和外存）更大的終端設(shè)備。

（5）數(shù)據(jù)采集范圍和終端開放性要求。數(shù)據(jù)采集的覆蓋范圍不斷增大，目前要求覆蓋用戶側(cè)10 kV及以上工商業(yè)用戶以及發(fā)電側(cè)中調(diào)及以上機(jī)組，隨著售電側(cè)開放程度的增加，遠(yuǎn)期計(jì)劃內(nèi)對(duì)10 kV以下的用戶逐步納入。隨著售電市場(chǎng)的開放，同一變壓器母線下的用戶可能選擇不同的售電公司，偏差結(jié)算就需要獲取每個(gè)用戶的電能計(jì)量數(shù)據(jù)，以匯總成售電公司的電能量數(shù)據(jù)。

4.2 準(zhǔn)確的電能計(jì)量裝置時(shí)鐘校正策略

隨著售電側(cè)開放程度逐步的增加、網(wǎng)荷互動(dòng)精確程度的提高以及電能量數(shù)據(jù)計(jì)量頻度的提升，時(shí)鐘對(duì)時(shí)的準(zhǔn)確性、對(duì)電費(fèi)結(jié)算的影響逐步凸顯。目前計(jì)量主站一般具有與終端對(duì)時(shí)的功能，理論上可以實(shí)現(xiàn)終端時(shí)鐘一致，但終端對(duì)表計(jì)對(duì)時(shí)的準(zhǔn)確性仍無法保證。因此，應(yīng)特別關(guān)注表計(jì)對(duì)時(shí)校正策略的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，對(duì)時(shí)校正操作應(yīng)附加安全防護(hù)措施，避免因結(jié)算費(fèi)用修改的動(dòng)機(jī)執(zhí)行的惡意操作。

4.3 高效的通信組網(wǎng)模式和通信規(guī)約

為適應(yīng)海量數(shù)據(jù)的通信需求，通信方式可分上、下層進(jìn)行層次化設(shè)置，上層通信在采集終端與主站之間，采用4G、公專一體化通信雙模通信，以加密處理方式實(shí)現(xiàn)大容量、安全性的技術(shù)需求；下層通信在采集終端與計(jì)量表計(jì)之間，采用HPLC通信，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性和完整性“四位一體”的技術(shù)需求。

4.4 電能量數(shù)據(jù)的完整性保障機(jī)制和補(bǔ)正方法

針對(duì)電力零售市場(chǎng)結(jié)算的表計(jì)或終端數(shù)據(jù)的完整性，應(yīng)由售電公司、用戶和電網(wǎng)公司等多方討論明確數(shù)據(jù)容錯(cuò)機(jī)制。根據(jù)鄰近前后數(shù)據(jù)點(diǎn)行數(shù)據(jù)插值，并對(duì)經(jīng)過容錯(cuò)機(jī)制處理得到的近似數(shù)據(jù)做近似標(biāo)記，容錯(cuò)補(bǔ)正后數(shù)據(jù)完整率應(yīng)達(dá)到100%，必要條件下，采用副表計(jì)量以保證重要用戶或發(fā)電機(jī)組的電能量數(shù)據(jù)質(zhì)量。

4.5 實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)計(jì)量主站到用電數(shù)據(jù)共享平臺(tái)的轉(zhuǎn)變

主站功能配置應(yīng)提升原有管理、計(jì)算分析等模塊的性能，除滿足基本的市場(chǎng)結(jié)算需求外，還應(yīng)支撐海量數(shù)據(jù)分層挖掘分析的需求。數(shù)據(jù)接口、系統(tǒng)集成技術(shù)要進(jìn)一步提高。依據(jù)市場(chǎng)業(yè)務(wù)關(guān)系，明確市場(chǎng)相關(guān)方，建立類似SMT的用戶用電數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，合理放開數(shù)據(jù)訪問權(quán)限及數(shù)據(jù)放開維度?；诤Ａ坑脩粲秒娏繑?shù)據(jù)挖掘分析，結(jié)合售電側(cè)放開進(jìn)程，依托共享平臺(tái)實(shí)現(xiàn)營(yíng)銷增值業(yè)務(wù)的擴(kuò)展。

5 結(jié)束語

本文深入分析了美國(guó)德州電力市場(chǎng)的智能計(jì)量系統(tǒng)SMT，并詳細(xì)闡述了訪問電能表數(shù)據(jù)、建立HAN通信和用戶培訓(xùn)是SMT提供的3項(xiàng)基本功能。在此基礎(chǔ)上，本文總結(jié)了我國(guó)計(jì)量系統(tǒng)的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀，提出了我國(guó)電能計(jì)量系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)和相關(guān)要求，針對(duì)我國(guó)當(dāng)前計(jì)量系統(tǒng)的改造提出相關(guān)建議，以適應(yīng)市場(chǎng)環(huán)境下的復(fù)雜結(jié)算和網(wǎng)荷互動(dòng)需求。推進(jìn)與落實(shí)智能家用設(shè)備的通信標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，開發(fā)基于新型架構(gòu)的電能計(jì)量系統(tǒng)，研發(fā)新型計(jì)量裝置，才能有效支撐電力零售市場(chǎng)改革和網(wǎng)荷互動(dòng)新業(yè)務(wù)模式。本文研究能夠?yàn)槲覈?guó)電力市場(chǎng)環(huán)境下的計(jì)量系統(tǒng)發(fā)展提供有益參考和借鑒。D