预见未来：「电力计量采集」革新趋势洞察

电力计量与采集在电力系统中是紧密相连、相辅相成的两个环节，共同构成了电力系统运行和管理的重要基础，它们贯穿电力生产、交易及电网运行全产业链各环节，已成为电网高质量运营管理的基本条件。

（文章来源 微信公众号：朗新研究院）

随着“双碳”目标下的新型电力系统建设以及电力市场改革推进，源网荷储链条上涌现储能公司、能源聚合商等多种新型市场主体，新能源、微电网、物联互动设备大量接入，能源业务需求日益多样，电力计量与数据采集也将迎来新的发展机遇和挑战。2021年，国务院印发《计量发展规划（2021－2035年）》，明确提出，未来将建成以量子计量为核心、科技水平一流的国家现代先进测量体系，为构建电力行业现代先进测量体系指明了方向，具有重要参考价值。

为了更好地应对能源转型和电力系统变革带来的挑战，【朗新研究院】基于国家宏观导向、能源行业发展形势要求，参考国家计量远期发展规划，结合国家电网及南方电网计量采集典型实践，从设备、技术、管理、服务等方面对电力计量采集发展方向进行总体研判，得到未来电力计量采集发展4大趋势、8个特征，对未来新型电力系统下电力计量采集建设提供有益思考。

图1  电力计量采集趋势分析思路

朗新研究院期待与各位一同探索电力行业现代先进计量采集体系构建，为电力计量采集工作的开展贡献力量。

趋势一：计量采集装备更加多元化，满足新型业务场景需求

海量能源计量装备已成为服务社会民生和支撑国家能源战略转型的重要基础设施。电能表是能源计量装备的典型代表，其数量最多、分布最广，属于电能计量活动中的核心器具。电能表的发展历程是一个不断创新的过程，从最初的电磁感应原理到后来的电动机、静电耦合器和电子技术的应用，电能表的功能更加多元，其精度、可靠性和智能化水平不断提高。

图2 电能表发展历史里程碑

资料来源：《从电表的发展历史看计量技术和业务的发展变化》朗新研究院

国家能源局发布的《新型电力系统发展蓝皮书》显示，到2030年，新能源将成为发电量增量主体，发电量占比超过20%。新型电力系统是可再生能源和清洁能源为核心的新能源软硬件系统的重要组成。随着新型电力系统加快构建，电力计量设备在计量对象、感知能力面临更高要求。

电力计量采集装备的计量对象更加广泛，在传统的电能计量基础上，电力计量进一步向“碳”计量延伸。电碳融合计量表计创新应用，支撑电力系统全环节电碳排放量的准确计量。根据企查查数据显示，电力行业已成为我国最大的碳排放行业，其碳排放量占国内碳排放总量的40%以上。因此，如何开展电力碳排放计量将成为重点关注内容，精准、全面的电力碳计量方法是实现新型电力系统低碳发展的技术基础。

传统电力碳排放核算方法未能反映电力生产在时间、地域等方面的差异，而电碳表新型采集设备的应用，使碳排放计量变得更精准、实时、智能。近期，国家电网、南方电网都开展了电碳融合计量表计试点应用，实时计算并给出企业用电带来的碳排放量，助力企业更直观地了解碳排，进而结合双碳目标优化生产用电安排。未来发电侧、电网侧、客户侧电碳表将逐步普及，对新型电力系统全链条碳排放进行准确计量和实时追踪，全面满足新能源计量需求。

电力计量采集装备的感知能力持续增强，涌现高速HPLC、物联电表、储能接入终端、充电桩终端、非侵入式计量设备等先进测量采集装备，计量装备的智能化、自动化水平、精准化进一步提升，为未来更加丰富的电网侧及客户侧能源服务综合应用场景提供支撑。

随着具有“清洁低碳、安全可控、灵活高效、开放互动、智能友好”特征的新型电力系统建设推进，源网荷储各环节对计量精细化感知、实时采集和高效处理的要求越来越高。同时，分布式光伏、充电设施、用户侧储能等新型主体的大量接入，新型主体与电网之间的双向互动需求也日益增多，采集的数据由“电量为主”，向“能量、环境等全量数据”转变。在新一代电表、高速通讯模块等设备加持下，电力电能采集能力逐步向分钟级、设备级发展。

当前部分网省已实现低压台区高速载波全覆盖。在HPLC高频采集支撑下，电表的采集频率由传统每天1次，大幅提升至每15分钟1次，很好地提升用户准实时查询电量或电费服务体验。可以预见，至2030年，随着技术和客户需求发展，计量装备采集数据频率将广泛实现“定时单次”向“实时高频”转变。

趋势二：计量采集技术多维化发展，持续推动电网数字化转型升级

量子、人工智能、数字孪生、物联、大数据等新一代数字技术发展应用，为能源革命深入发展提供广阔空间。数字技术与能源行业的高度融合是能源行业未来发展的必然趋势。能源行业的清洁化、个性化、便捷化、共享化进程，高效、更智能的能源管理离不开以“量子前沿技术”、“新质生产力为代表的新一代数字技术”等计量采集多维化技术发展的支撑。

图3  计量采集技术多维化发展

量子前沿技术在电力计量的应用发展，以全新的手段支撑新型电力系统构建。新型电力系统对测量的实时性、准确性、可靠性提出了更高的需求。世界计量加速向量子化演进，计量量子化已进入一个全新的时代。量子化计量标准可随时随地复现更加准确、更加稳定的量值。量子精密测量是测量技术演进和发展的趋势，也是国家计量发展和国家传感器技术研究的重点方向。

随着新型电力系统建设，电力行业将持续推进新能源各环节精准测量技术研究和应用，构建以量子计量为基础的未来先进测量体系，解决新能源计量采集、控制和存储等技术难题，推动新能源健康发展。

以数字化驱动电力计量发展，是未来行业发展方向。随着数字经济的蓬勃发展，数字技术成为新的发展引擎。到2030年，建成能更好适应“新”变化的“数字电网”，成为电力行业发展转型的重要内容。以数字化驱动的计量转型升级则是推动电力系统源网荷储各环节协调互动的重要基础。未来随着新型电力系统纵深发展，将对物联网、人工智能、大数据、数字仿真、云计算、区块链、地图等新一代数字化技术的应用提出具体需求。

围绕新型电力系统各环节计量采集、管理和服务，准确把握新形势下电力计量工作的具体要求，从夯实数字化转型基础、提升采集数据质量、加快采集数据价值挖掘等方面推动电力计量数字化转型升级，为新型电力系统及数字电网构建、电网高质量发展提供技术支撑。

趋势三：计量数智化资产管理和数字运行管理增强，提升电网精益化管控能力

国家发改委公布的《关于加快建设全国统一电力市场体系的指导意见》提出，到2030年，全国统一电力市场体系基本建成，新能源将全面参与市场交易，电力市场化用户数量将持续增加。

电力用户数量的增加对实现用户负荷的“可观察、可测量、可控制”提出了更高要求，同时给计量采集的作业能力和运营管理带来更多挑战，势必要求提升计量精益化、数字化管理水平。

图4  计量资产数字孪生/全量全生命管理

计量资产数智化全生命周期管理深化，海量新型计量资产纳入统一管理。随着新型电力系统建设推进，出现大量碳表、储能接入终端、充电桩设备等新型终端，这些设备将统一纳入计量资产全生命周期管理，有效提升计量资产资源利用率和规范性，确保新型电力系统海量资产计量资产高效运转。

未来，伴随智能设备、数字技术发展，计量资产管理线上化将全面推进，实现计量资产“计划管理、采购到货、设备验收、检定检测、设备运行、资产报废”等环节的全寿命周期闭环管理，线上化准确跟踪计量器具的生命轨迹，切实提升计量资产管理的数字化、智能化、精益化水平。

同时，通过计量设备自动化检测、数字化抽检等先进手段，提高计量资产检测和检定速度、灵活性。随着电能表、互感器等各种海量电力计量设备全寿命周期的精益化管理，将实现从“轮换检定”到“状态检定”、从“状态检定”至“数字抽检”的发展，电力计量设备的管理将更加灵活高效，未来电力计量设备检定将更加智能。

基于数字孪生的计量运行管理新模式，将成为未来智慧计量发展的方向。新型电力系统在电源结构、电网形态、负荷特性和业务模式等方面将发生深刻变化。为适应上述变化，需要构建新型智慧电力计量运行管理，实时汇聚新型电力系统各环节能量类、非能量类采集量测数据，构建物理电网数字孪生或透明电网，实现电网实时状态的状态感知、实时分析、科学决策、精准执行。

其中，基于数字孪生的计量运行管理是构建新型电力系统技术支撑框架的基础。在能源转型、电力市场改革等新形势下，计量运行管理涉及的要素越来越多、目标更加多元，同时运行管理问题与决策更加复杂。利用数字孪生新手段可以将管理活动进行量化和留痕，并将计量设备运行管理过程与管理结果有效结合起来。

未来，为确保各市场主体更加公正地参与市场，将强化电力计量全过程监督，持续推进以电能表为代表的计量器具在线监测和状态评价，实时管理每个计量器具的运行误差，动态精准定位异常计量器具，转化“固定周期检定”为“实时失准更换”的资产运行管理新模式，提升计量资产运行效能，同时更好地保障计量公平公正。

趋势四：计量采集的内外部服务能力将拓展，形成共享赋能新生态

近年来，计量装备在电力系统中得到了广泛的应用，这些装备在电力系统的运行、监控、管理以及优化等方面都发挥着至关重要的作用。经过长期运行，电力行业已经积累了海量“发、输、变、配、用”各环节电力计量数据，并且数据量还在持续增长。电力计量数据具有广泛性、客观性、时效性、多元性、服务性等特点。对海量电力计量数据的价值挖掘成为电力管理变革和创新的手段，支撑新型电力系统稳定、可靠、安全运行。

图5  计量采集服务生态圈

计量采集数据服务能力向实时共享演进，企业级实时量测中心逐渐构建，推动采集大数据共享赋能。新型电力系统在电源结构、电网形态等方面发生变化，需要精准掌握电网、设备、用户实时状态，实现物理电网实时动态呈现和决策控制。

当前电网采集系统以计量专业条线建设为主，新型电力系统下的全链条视角不足，在全环节量测数据接入标准、采集数据共享方面，难以支撑“配网实时故障研判、分布式光伏平衡预测”等电网应用需求。

因此，新形势下计量采集数据服务能力将向实时共享推进。通过逐步建成电力企业级实时量测中心，有助于增强电力计量数据综合应用能力，充分发挥海量电力计量数据在服务能力提升、业务运营管理及电网转型升级等方面的价值。

计量采集的生态服务能力持续增强，满足市场主体多方需求。当前，计量工作已由传统的计量器具管理为主延伸至采集数据管理。新型电力系统下的售电公司、聚合商、虚拟电厂、综合能源服务商等市场主体类型多、数量多、需求多，对计量采集提出新要求。

因此，需要从生态视角，不断拓展电力计量工作边界和内容，以计量内外部服务、计量数据管理水平提升为重点，全面加强计量采集对外和对内服务能力提升，拓展数据服务生态建设，探索计量采集生态服务新模式，促进计量采集能力跨领域、跨行业融合，实现行业共享和应用。

针对计量数据生态建设，可以加强电力领域计量数据的智能采集、分析和利用，进一步挖掘电力计量数据价值，探索构建面向政府、产业的电力计量大数据应用服务平台，满足不同市场主体的计量采集服务需求。

随着数字革命与能源革命不断融合发展，未来电力计量采集数字化建设持续推进，到2030年，将建成“装备先进、技术领先、管理高效、服务卓越”的现代先进计量体系，支撑电网数字化转型，以电网数字化促进能源结构优化，加快传统电网向能源互联网转型升级。