盡管我們一直在節(jié)能方面做著不懈的努力，但未來(lái)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)(1)。可靠的電力供應(yīng)對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家和新興發(fā)展中國(guó)家而言，都是必不可少的保證。世界各國(guó)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(shí)，盡可能降低電力對(duì)全球氣候系統(tǒng)的影響。
我們可以通過(guò)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(lái)降低碳的排放量。通過(guò)電力投資來(lái)達(dá)到節(jié)能的目的是一個(gè)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(shí)，而非峰值期間的電價(jià)為3.9美分/千瓦時(shí)(2)。換言之，節(jié)省一度電要比增加裝機(jī)容量來(lái)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(gòu)買(mǎi)電能。他們購(gòu)買(mǎi)的是熱能、光能或動(dòng)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(lèi)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(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能
電能表可以通過(guò)采用先進(jìn)的技術(shù)來(lái)顯著提高節(jié)能。電能表雖然看起來(lái)極其普通，但每個(gè)用戶(hù)都要安裝一臺(tái)，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(gè)國(guó)家安裝有3,000萬(wàn)臺(tái)電能表，則必須提供60多兆瓦(MW)的連續(xù)電力，這樣才能滿(mǎn)足所有電能表的電力需求。而這相當(dāng)于30,000多個(gè)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(dòng)抄表(AMR)功能的電子式電能表來(lái)替換傳統(tǒng)的機(jī)電式電能表。AMR技術(shù)不僅避免了入戶(hù)抄表的麻煩，而且還可以為供電商和用戶(hù)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(xiàn)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(lèi)電能表正常工作，但并不會(huì)造成功率浪費(fèi)。美國(guó)公司Power Integrations Inc.(PI)已經(jīng)開(kāi)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%(3)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(dòng)抄表(AMR)的優(yōu)勢(shì)，而且其使用壽命預(yù)計(jì)可超過(guò)15年，期間節(jié)省的電費(fèi)約為20至30美元，恰好等于整臺(tái)電能表的費(fèi)用！
安裝電子式電能表的另一個(gè)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(guò)某種方式繞過(guò)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(guó)家，例如印度、墨西哥、西班牙和塞爾維亞等國(guó)，竊電已成為非常嚴(yán)重的問(wèn)題。情況的確如此，據(jù)為830,000個(gè)用戶(hù)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(guò)篡改電能表的方式非法盜用，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)1600萬(wàn)美元(4)。
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(lái)預(yù)防竊電行為的。通過(guò)這些措施可以發(fā)現(xiàn)用戶(hù)是否私拆電能表，或是否使用強(qiáng)磁來(lái)干擾電能表工作。不過(guò)，由于使用自動(dòng)抄表系統(tǒng)后可能會(huì)長(zhǎng)時(shí)間不用現(xiàn)場(chǎng)檢查電能表，所以必須利用電子方式來(lái)檢測(cè)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(xiàn)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(shí)，磁場(chǎng)便會(huì)集中于變壓器并造成磁場(chǎng)過(guò)載，從而停止電源供應(yīng)。一旦失去了電源，電子線(xiàn)路便會(huì)停止工作，因而無(wú)法檢測(cè)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(5)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(duì)外部磁場(chǎng)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(wú)代價(jià)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(huì)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(huà)，那么這相當(dāng)于每個(gè)用戶(hù)使用50W的電力（假設(shè)每個(gè)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(huì)節(jié)省50W的竊電，這絕對(duì)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(duì)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(shí)不會(huì)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(shì)必會(huì)在世界范圍內(nèi)帶來(lái)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(wàn)臺(tái)。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(lái)替代舊的產(chǎn)品型號(hào)。如果電力企業(yè)能夠多加重視節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的制定話(huà)，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(guò)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-
5. Power Integrations Inc. Design Idea DI-141
