建筑用電精準計量與靈活控制—智能計費開關

王鳳霞 俞廣志 歐陽昱 潘麗珠 程 石

（1.國網安徽省電力科學研究院，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，建筑節能的關鍵在于電氣節能［1］。目前建筑節能是我國節能減排大政方針下的一項重要工作。我國建筑能耗與發達國家相比存在巨大差距，說明我國在技術裝備、環保理念、節能產品研發與應用環節上還有很多改進空間。實現建筑用能的精確計量和統計分析，提供靈活、便捷的控制手段，是開展建筑節能的前提條件［1］。

對于新建的建筑通常按照新的節能標準進行建設，最常用的節能措施有加強建筑保溫，最大限度采用自然采光，可再生能源的發熱、蓄冷、發電應用，建設水、電、燃氣能效統計和實時監測系統等等。對于已有建筑開展節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。智能計費開關的研制成功，不僅能用于新建筑能效監測與控制，還可以解決對已有建筑進行節電改造過程中遇到的上述問題。使用智能計費開關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，又不用大規模對建筑進行改造，同時能夠實現用手機或智能終端設備對建筑用電進行實時監測，為建筑節電提供了簡便易行的手段。

建筑能效統計和實時監測系統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。我國能效與世界先進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能手段。

鐵線蓮智能計費開關在提高用電安全性、實現用電可視化、智能化方面進行了大膽的創新和嘗試，不僅能夠實現分路精準計量、統計、對比，還可以給用戶提供便捷、靈活的節電控制手段，是提高用戶用電體驗、提升建筑能效、構建智能建筑的新一代數字化產品。

1 智能計費開關與普通微斷開關的區別

低壓微型斷路器（以下簡稱微斷）是國家強制使用的配電保護裝置，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。智能計費開關采用先進的無線通訊和物聯網技術，實現了配電系統智能化、網絡化和自動化。讓電力用戶在手機或智能終端設備上就能及時、方便、直觀地掌握自己的能源消費詳細情況，并擁有便利的控制手段，真正實現了用電的智能化、可視化、自動化，成了國內外智能用電設備廠商關注的焦點［2］。

普通微斷開關具有短路保護功能，智能計費開關設置了過電壓、欠電壓、過負荷保護功能。普通微斷開關需要手動拉合開關，而智能計費開關設計了定時、電力及電量定值自動投切開關功能。

智能計費開關是智能用電的基礎和物理載體，是構建智能建筑的基本單元。通過量測、控制、通信與大數據挖掘等技術，實現建筑用電的精細化管理。通過對用電數據的實時采集、分析、管控，重塑供用電關系。通俗地說，就是還原電的商品屬性，使用戶通過智能手機（終端）等設備，對自己的用電行為有掌控和支配權，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，成為節能減排、低碳生活的參與者。

2 智能計費開關設計要點與作用

智能計費開關從本質上說就是帶控制和保護功能的電力傳感器。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，同時還兼具保護和開、合負荷電流功能。它讓電這樣一個特殊的商品，變成了圖像、數字、曲線直接展示在客戶面前，實現了可視、可控、可追溯。智能計費開關采用物聯網技術，搭建起人與建筑用電之間溝通的橋梁。為了推動節能降耗，發改委發布了分時電價和階梯電價政策，目的是用電價引導節約用電。例如北京等地，商業用電不僅有正常的峰谷電價，每年7、8、9三個月，還設置了季節性峰電價，但用戶沒有及時監控電價的手段，很難發揮電價在節能減排中的作用。智能計費開關還原了電力作為商品的原始屬性，使用戶不再只是根據賬單消費［3］。

智能計費開關能夠為人們提供用電設備運行狀況與信息，可以按照人的指令進行用電數據統計、查詢、展示、自動通斷，完成人機互動；可以將測試到的用電設備能耗及節能效果在朋友圈進行分享，實現人人互動；各分路開關單獨計量、集中匯總，實現物物溝通；使設備參與到人們的溝通和交流中，實現硬件設備智能化。

3 智能計費開關功能和特點

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。無須大規模布線建網，無須另建電表箱，即可構建用戶配電網監測系統，節約投資、安裝使用方便。

3.2 功能和特點

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

3.2.2 智能控制：智能計費開關可進行定時自動分合閘操作，也可用智能手機或智能終端設備進行遙控分合閘操作。可用于監測和規范作息規律。

3.2.3 能效管理：智能計費開關有日、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計對比。可以幫助用戶方便、準確地掌握每臺家電或設備、宿舍、工序的耗電量，并可對耗電量大的環節及時按照預期要求進行自動控制，進一步提高電能利用效率。

3.2.4 電價提示：智能計費開關能根據用戶的用電性質和屬地，進行用電時段電價提示。激發用戶自主參與節能的意識，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：每個智能計費開關內部都內置智能電表、負荷開關、通訊模塊，方便實現分支路精確計量，精準定額管控。推廣低碳經濟的發展，指導用戶科學合理用電，細化能效考核與管理。

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，喚醒節能環保意識，倡導綠色生活理念，開啟低碳生活方式。

3.2.7 用電信息發布：智能計費開關支持用電信息收集與發布，支持采用短信、郵件等方式與小伙伴分享用電統計數據、節能效果和經驗，構建節能環保社交圈。充分利用互聯網和大數據優勢，通過用戶自己使用測試得出的電器能耗數據，對電器設備能效等級進行核實與監督。

3.3 通訊方式靈活多樣

智能計費開關支持藍牙、WIFI、載波、GPRS等多種無線通訊方式，采用TIOT網絡協議，搭建起一個開放、穩定、高效、易擴展的網絡平臺，便于同各種智能硬件設備與監控系統對接，真正實現物物相連、人物溝通。

4 智能計費開關的安裝與使用

智能計費開關采用模塊化、面向用戶的設計理念。外形尺寸與普通微斷無異，符合國標GB_T_21706-2008。安裝方法也與普通微斷相似，無須大規模布線建網，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備安裝。控制軟件隨時可以在網絡上免費下載至智能手機或智能終端設備，運行軟件自動搜索可控設備。人性化操控界面一目了然，使用智能手機，即可操控智能計費開關，無須專業人員培訓［4］。

每個智能計費開關均帶有計量、保護功能，使得用能計量單元細化，給用戶進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。智能計費開關的電價提示功能，使用戶可以在智能手機上清楚地知道用電時段的電價，還原了電的商品屬性，便于發揮電價在節能減排中的杠桿作用。

鐵線蓮智能計費開關可廣泛應用于寫字樓、商戶、工廠、住宅、集體宿舍等場合，是解決長明燈、避免待機損耗、管控電力電量、能效對比分析、預防電氣火災、電費核算與分攤的便捷措施和手段。

5 結語

智能計費開關有效地解決了傳統微斷開關需要手動操作、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，能夠激發電力用戶自主節電意識。智能計費開關的普及與應用，能夠使普通民眾成為節能主體，可以定時或遙控開關的分合閘，提供用戶便捷操控各用電支路的手段，實現建筑用電智能化；提供用戶分路計量、統計、能效分析功能，實現建筑能耗精細化定額管理；提供用戶按照電力、電量、電壓保護設置選擇，提高建筑用電安全性；在手機或智能終端設備上即可顯示電價、電費、用電曲線各種信息，實現建筑用電的可視化。智能計費開關為用戶自主參與錯避峰用電、節約生產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負荷率方面的作用。

智能計費開關的發明與應用，不僅僅是一次技術上的革命，它帶給電力用戶的是一種生活方式的轉變。智能計費開關的普及，可以直接擴大參與節能減排的受眾面；同時也是提高用戶用電體驗、提升建筑能效的新一代數字化產品。智能計費開關是傳統微斷開關與物聯網技術結合的產物，是電力基礎傳感器，符合國家互聯網+的產業政策。智能計費開關的普及與應用，將開啟用電智能化的序幕，推動傳統硬件設備智能化，使我國建筑節電邁上一個新臺階。

［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.物聯網的發展：智能電網將發揮關鍵作用［N］.環球表計，2015-04-02.

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

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