Номера

2017

2016

2015

2014

2013

2012

2011

2010

2009

2008

2007

2006

Главная / №1-2 (37-38) Январь-Апрель 2011 / Тема номера

Smart Meter. Шаг в новую эпоху

Приборы учета электроэнергии или, другими словами, счетчики электроэнергии имеют давнюю историю, которую достаточно интересно прослеживать и исследовать. Это была история эволюции творческой мысли известных ученых и техников, которые за последние 10-15 лет XIX века придумали все, что впоследствии только совершенствовалось [1].

Сегодня уже можно говорить и об эволюции рынка приборов учета, как в России, так и во всем остальном мире. Каждый новый этап научно-технического развития привносил и новые возможности, и новые требования к приборам учета. Часть периода развития рынка была плавным, без всплесков, этапом, когда производились и предлагались на рынке измерительные приборы электромеханического принципа действия.

Затем, в период расцвета электроники, началась погоня технической мысли за новыми потребностями клиента, а именно возможностью дистанционного считывания данных. Настоящий период характеризуется существенным ростом технических предложений для реализации их в приборах учета, причем речь идет не об измерительной функции, а в большей степени о дополнительных функциях и возможностях. Это побудило специалистов к применению нового термина по отношению к современным приборам учета — Smart Meter, то есть умный, или интеллектуальный счетчик. Сегодняшний день характеризуется заметным «разогревом» рынка предложений, но также «разогревается» и рынок спроса. Однако обо всем по порядку.

Счетчик — уникальный прибор

Счетчик электрической энергии, пожалуй, один из самых известных широким слоям населения приборов, с которыми потребитель электрической энергии регулярно сталкивается в конце каждого месяца, когда списывает показания счетчика.

Особенностью счетчиков электрической энергии является их беспрецедентный срок службы. Автору статьи довелось в начале 90-х годов быть участником масштабной работы по обновлению парка средств измерений в г. Москве, которая проводилась в рамках совместной программы Правительства Москвы и Мосэнергосбыта. Характерно, что в руки монтажников попадали уникальные образцы заменяемых счетчиков, произведенных в конце 40-х годов. Эти счетчики после 50 лет эксплуатации были в работоспособном состоянии, только класс точности не соответствовал требованиям современных стандартов.

Немного истории

Не многие знают, что первый счетчик электрической энергии появился в конце XIX века, а его принцип работы был запатентован Томасом Эдисоном в 1881 году [1]. Это была первая попытка создания инструмента для определения количества потребленной энергии посредством электрохимического процесса осаждения меди. Объем электроэнергии определялся взвешиванием осажденной меди. На основе явления, открытого в 1885 году Галилео Феррарисом [1], был создан прототип современных индукционных счетчиков — индукционный счетчик Шукерта-Рааба, в котором впервые осуществлен сдвиг фаз на 90° между электромагнитными потоками, как это сделано в современных индукционных электросчетчиках. Счетчик Шукерта-Рааба появился на свет в 1895 году. С этого времени нужно вести отсчет жизненного цикла традиционного электромеханического счетчика. Важный вклад в создание современного электромеханического счетчика внесен рядом известных ученых, в том числе Николаем Тесла [1].

В России принцип действия электросчетчиков индукционной системы был сформулирован известным русским электротехником М. О. Доливо-Добровольским также в конце XIX века.

Счетчик Томпсона

Более ста лет индукционный счетчик исправно служил человеку, постоянно совершенствуясь и идя в ногу со временем. Основной проблемой электромеханических счетчиков во все времена было трение в движущихся частях. Современные пластические, электромагнитные и другие материалы, революционные технологии в других отраслях существенно изменили облик индукционного счетчика, продлили ему «жизнь» и позволили перешагнуть из XIX века в XXI век.

Счетчики в России

Во многих отраслях существует российская специфика. В области счетчикостроения она тоже есть. Приведу цитату из статьи 2000 года [2] , которая описывают эту специфику.

Россия в советский период, когда, собственно, и закладывалась российская электроэнергетика, в течение длительного времени находилась в режиме электроэнергетического достатка. Ежегодный прирост объемов выработки электроэнергии в стране приучал к мысли, что если чего-то достаточно в России, то это, конечно, электроэнергии. Низкие цены на электроэнергию и полное государственное субсидирование отрасли привели к иждивенческим настроениям. Поэтому с таким опозданием мы подошли к проблеме сбережения энергетических ресурсов, снижения энергоемкости всех отраслей промышленности и к проблеме повышения точности измерения потребленной энергии. Российская электроэнергетика не обращала должного внимания на уровень качества электросчетчиков.

Из вышесказанного становится ясно, что в области счетчиков электрической энергии в России не создавались предпосылки для передовой инновационной деятельности. Подтверждением является тот факт, что вплоть до 1996 года в бытовом секторе потребления были допустимы электросчетчики с относительной погрешностью измерения 2,5%, когда во всем остальном мире уже давно был принят класс точности 2.

В сфере промышленного учета и в сфере распределения больших объемов энергии точность и технические возможности средств учета также оставляли желать лучшего.

Показательным в этом плане был феномен одной из компаний, которая к нужному времени, когда возник спрос на высококачественные и высокоточные счетчики, предложила на рынке средств измерений дорогостоящие импортные счетчики электрической энергии серии «Альфа», и рынок откликнулся спросом на данную продукцию. Отечественная же промышленность оказалась не в состоянии к этому времени решить задачу производства высококачественных средств учета электроэнергии в условиях, когда из-за весьма низкой цены на электроэнергию повышение себестоимости и цены приборов казалось не оправданным.

Лишь только в 1997 году был прекращен выпуск однофазных индукционных электросчетчиков класса точности 2,5, и произошел переход к производству счетчиков исключительно класса точности 2.

Определились основные типы электросчетчиков — это были, прежде всего, индукционные счетчики, причем преобладали конструкции индукционных счетчиков, построенные на базовых разработках, произведенных в 60–70-х годах, но модернизированные и с улучшенным дизайном. Рынок однофазных счетчиков в те годы состоял почти на 90% из индукционных счетчиков. В области производства индукционных счетчиков доминировали традиционные производители счетчиков, начиная с советского периода: ЛЭМЗ (г. Санкт Петербург), МЗЭП ( г. Москва).

К 1997 году — к переходу на класс точности 2,0 в России уже выпускались модели электронных счетчиков. На рынке заявили о себе основные компании-производители электронных счетчиков — это ПО «Квант» ( г. Невинномысск); «МЭТЗ» (г.Мытищи); «ГРПЗ» ( г. Рязань), Нижегородский завод им. М.В. Фрунзе (г. Нижний Новгород). Характерно, что электронные счетчики на большинстве предприятий были побочным продуктом. В 1990–1997 гг. российская приборостроительная промышленность, в том числе и оборонная, искала новые сферы применения своих производственных мощностей и инженерного потенциала. И неслучайно было обращено внимание на топливно-энергетический комплекс, который оставался вполне жизнеспособным. Многие предприятия начали осваивать приборы учета электроэнергии, тепла и газа. Были разработаны и освоены в производстве десятки типов электросчетчиков, в первую очередь электронных. Начался бум производства электронных счетчиков, подкупала их простота с точки зрения производства. Сложная функция аналого-цифрового преобразования и вычисления в электронном счетчике выполняется микросхемой, которая обеспечивает точность преобразования до нескольких сотых долей процента в широком диапазоне токов. Однако стоимость счетчика оставалась высокой, а качество — низким. Возникали отказы приборов из-за ненадлежащего качества элементной базы. В погоне за низкой ценой в конкурентной борьбе с индукционными счетчиками производители далеко не всегда закупали дорогостоящие качественные компоненты, часто их заменяли менее дорогие, непроверенного качества. Этот этап становления отечественного рынка электронных счетчиков был проанализирован в статье «Качество или цена. Нужны ли качественные средства измерения энергокомпаниям?», написанной автором в 2005 году.

Приведу цитату из статьи, констатирующую ситуацию с электронными счетчиками в 2005 г.

Электронные счетчики остаются несколько более дорогими, чем электромеханические, и это может быть сдерживающим фактором для некоторых покупателей. Но также есть элемент недоверия к электронным счетчикам отечественного производства, главной проблемой которых остается надежность. Однако в ситуации, когда энергокомпания решила внедрить автоматизированную систему (АИИС КУЭ), она вынуждена приобретать только статические счетчики, имеющие цифровой интерфейс. Стремясь создать ценовую конкуренцию электромеханическим счетчикам, многие российские производители начали поставлять удешевленные модели электронных счетчиков, в которых были произведены не всегда оправданные замены компонентов на менее дорогостоящие. Известны случаи, когда потребовалась замена до 40% из партии однофазных счетчиков, установленных в Московском регионе из-за отказа электролитического конденсатора. В случае подобных отказов несут издержки и энергокомпании, и производитель счетчиков. И эти издержки перекрывают с лихвой те мнимые выгоды, на которые энергокомпания рассчитывала, выбрав на тендере поставщика, предложившего минимальную цену.

БАЛАШОВ Олег Васильевич

  • Родился в 1954 г., в городе Москве. Окончил МАТИ им. К. Э. Циолковского.
  • Специальность — конструирование и производство радиоаппаратуры.
  • С 1990 по 2009 г. главный конструктор, зам. ген. директора ОАО «Московский завод электроизмерительных приборов».
  • В настоящее время — главный инженер проекта ООО «Инженерный центр «ЭНЕРГОАУДИТКОНТРОЛЬ».

Сегодня можно смело сказать — эпоха механического счетчика, которая длилась более ста лет, завершилась. На смену механическим приборам учета пришли современные электронные счетчики. Конечно, электромеханические счетчики еще можно встретить на рынке средств измерений, но промышленными сериями они сейчас уже не выпускаются.

Счетчики электронного принципа действия сегодня завоевывают передовые позиции на рынке средств измерений. Стоимость приборов с функциями, аналогичными индукционному счетчику, стала ниже. Учитывая темпы развития науки и технологии можно ожидать в ближайшее время революционных изменений в области средств учета энергоресурсов. Уже сегодня ряд компаний-производителей предлагает инновационные решения, при этом изменения касаются в меньшей степени принципа измерения электроэнергии, а в большей степени способности счетчика к несвойственным ранее функциям, например, управлению нагрузкой, выполнению функции контроллера для прочих устройств и новым коммуникационным возможностям.

В отчете компании Berg Insight указано, что база установленных умных счетчиков в Европе в конце 2008 года состояла из 39 млн приборов Smart Meter. В 2009 и 2010 число смонтированных счетчиков неуклонно росло, и, исходя из прогнозов экспертов компании Berg Insight, к 2014 году вырастет вдвое!

Многие специалисты сходятся в том, что в России продвижение технологии Smart Meter на розничном рынке электроэнергии, как и в некоторых странах Европы, может происходить при активном участии правительства. Основанием для этого служит Федеральный закон № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности». В нем отражена главная мысль, состоящая в том, что экономия энергетических ресурсов невозможна без надлежащего учета. Однако в законе нет конкретного предложения о том, насколько умные счетчики необходимо использовать для учета электроэнергии, воды, тепла и газа. Определиться с этим, призван один из Национальных проектов по повышению энергоэффективности «Считай, экономь, плати». В марте 2011 года в Перми уже приступили к реализации пилота, который предполагает установку 50 000 умных счетчиков в одном из районов города. По наилучшему соотношению «цена-качество» комиссией ОАО «МРСК Урала» — заказчика работ — были отобраны пять компаний. Среди них ООО «Инженерный центр «ЭНЕРГОАУДИТКОНТРОЛЬ», предложивший комплексное решение задач по созданию системы учета на базе оборудования Echelon — мирового лидера в производстве интеллектуальных счетчиков. Исходя из результатов пилотного проекта «Считай, экономь, плати» станет ясно, какие именно технические решения стоит тиражировать в других регионах страны.

Вместо заключения

Сегодняшний российский рынок приборов учета электроэнергии для бытового и мелкомоторного сектора электропотребления следует оценивать как перспективный, на котором, в первую очередь, будет расти спрос на умные счетчики, счетчики для использования в автоматизированных системах. Не исключена ситуация с временным дефицитом умных приборов, поскольку одномоментная потребность в большом количестве таких счетчиков может быть покрыта с трудом. Ведь до недавнего времени эти модели рассматривались как модели высокого класса и выпускались только под небольшие проекты.

Оживление рынка может запустить процесс создания новых сборочных производств счетчиков известных мировых производителей, поскольку предстоит конкуренция на высоком техническом уровне в области коммуникаций, а в этой области отечественные производители не так сильны. Традиционным производителям счетчиков, ориентированным на массовые модели относительно простых счетчиков, скорее всего, придется реструктурировать и перенацеливать свое производство на выпуск наукоемких изделий.

Литература

  1. Gyozo Kmethy (Гизо Кмети). The history of the electricity meter (История электросчетчика), — Metering international, 2006, № 2.
  2. В. Н. Ануфриев, О. В. Балашов. Электросчетчик на рубеже веков. — Мир измерений, 2001, № 1.
  3. Балашов О. В. Качество или цена. Нужны ли качественные средства измерения энергокомпаниям?, — Энергетика и промышленность России, май 2005, № 5 (57).
  4. Балашов О. В. Системы учета энергоресурсов: эволюция или революция?, — ЭнергоРынок, 2010, № 09 (80).