按照國(guó)家“十三五”規(guī)劃，2020年我國(guó)將全面進(jìn)入“電網(wǎng)2.0時(shí)代”，實(shí)現(xiàn)智能電表100%覆蓋。智能電表具備多功能、多費(fèi)率、預(yù)付費(fèi)、電能質(zhì)量分析、電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、通信與自動(dòng)抄表等諸多功能，已成為電網(wǎng)運(yùn)行的核心用電側(cè)感知元件。區(qū)別于傳統(tǒng)電能表，智能電表在具備了最基本的用電量計(jì)量功能的基礎(chǔ)上，同時(shí)還滿足了雙向計(jì)量、階梯電價(jià)、分時(shí)電價(jià)、峰谷電價(jià)、防竊電、信息儲(chǔ)存和處理等功能需求。

智能電表發(fā)展歷程

自從1876年，第一塊電能表面世，電能表已經(jīng)從機(jī)械式電表逐步發(fā)展成當(dāng)前的智能電表，上世紀(jì)60年代以前電能表采用電氣機(jī)械原理，其中應(yīng)用最多的是感應(yīng)式的電能表，上世紀(jì)70年代起，人們開(kāi)始初步探討模擬電子電路的方案。我國(guó)電子式電表發(fā)展分為三個(gè)階段，2009年開(kāi)始，具有一體化信息采集、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、信息交互功能的智能電表已經(jīng)普及，目前基本已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全面覆蓋。

表：我國(guó)智能電表發(fā)展歷程

來(lái)源：國(guó)海證券研究所整理

在智能電表設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)上，目前，國(guó)內(nèi)電力公司已經(jīng)開(kāi)始借鑒IR46標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)理念來(lái)研究下一代智能電表技術(shù)，未來(lái)將會(huì)采用雙芯模組設(shè)計(jì)方案。該方案包括計(jì)量芯和管理芯兩部分，其中，計(jì)量芯負(fù)責(zé)計(jì)量，不允許對(duì)其進(jìn)行軟件升級(jí)，管理芯則負(fù)責(zé)計(jì)量以外的負(fù)荷控制、費(fèi)控、通信、凍結(jié)、顯示和事件記錄等，允許升級(jí)。雙芯的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了電能計(jì)量與電能管理在硬件上的分離，這為未來(lái)新需求下軟件升級(jí)留足了操作空間。新標(biāo)準(zhǔn)下的智能電表將在傳統(tǒng)的計(jì)量業(yè)務(wù)之外，搭載更多的功能，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)業(yè)務(wù)和泛在業(yè)務(wù)。

圖：IR46雙芯智能電表設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

來(lái)源：《IR46標(biāo)準(zhǔn)下智能電表研究初探》

圖：新標(biāo)準(zhǔn)下雙芯智能電表功能劃分

來(lái)源：《IR46標(biāo)準(zhǔn)下智能電表研究初探》

我國(guó)智能電表市場(chǎng)

2011年11月，國(guó)家發(fā)改委發(fā)布《關(guān)于居民生活用電實(shí)行階梯電價(jià)的指導(dǎo)意見(jiàn)的通知》，對(duì)居民生活用電開(kāi)始試行階梯電價(jià)。而智能電表和用電信息采集系統(tǒng)產(chǎn)品正是實(shí)現(xiàn)階梯電價(jià)的前提保障。

我國(guó)電網(wǎng)投資的穩(wěn)步增長(zhǎng)也將給智能電表行業(yè)發(fā)展帶來(lái)良好前景。2009年7月，國(guó)家電網(wǎng)制定了智能電網(wǎng)的發(fā)展規(guī)劃：2016-2020年是引領(lǐng)提升階段，將全面建成統(tǒng)一的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，技術(shù)和裝配達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

表：國(guó)家電網(wǎng)各環(huán)節(jié)智能化投資計(jì)劃（億元，%）

來(lái)源：《國(guó)家電網(wǎng)智能化規(guī)劃總報(bào)告》

基于產(chǎn)品用途和我國(guó)電力行業(yè)的運(yùn)行機(jī)制，我國(guó)智能電表、用電信息采集終端的主要客戶是國(guó)家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)及其下屬各網(wǎng)省公司，另外還包括部分地方電力公司及其他工商企業(yè)客戶。國(guó)家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)主要通過(guò)集中招標(biāo)形式采購(gòu)智能電表及用電信息采集終端產(chǎn)品。

國(guó)家電網(wǎng)于2009年出臺(tái)智能電網(wǎng)規(guī)劃，同年智能電表開(kāi)啟集中招標(biāo)采購(gòu)，2014和2015年智能電表招標(biāo)采購(gòu)數(shù)量達(dá)到頂峰，后隨著智能電表首輪改造整體完成，2016年和2017年智能電表招標(biāo)采購(gòu)數(shù)量有所回落。智能電表屬于強(qiáng)制檢定類(lèi)計(jì)量器具，根據(jù)《中華人民共和國(guó)國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程》規(guī)定，其檢定周期一般不超過(guò)8年。2019年全年智能電表的招標(biāo)量約為7380萬(wàn)只，同比增長(zhǎng)39.80%。2020年第一批智能電表招標(biāo)量不及預(yù)期，智能電表招標(biāo)總量約2475.38萬(wàn)只，同比下滑35.2%。

圖：國(guó)家電網(wǎng)智能電表招標(biāo)情況（萬(wàn)只）

來(lái)源：國(guó)家電網(wǎng)電子商務(wù)平臺(tái)智能電能表產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方面，2015-2019年，國(guó)家電網(wǎng)智能電表招標(biāo)中，2級(jí)單相智能表招標(biāo)需求一直占據(jù)主要比重，達(dá)到85%以上水平。其次為1級(jí)三相智能表，占比在10%上下浮動(dòng)。0.5S三相智能表和0.2S三相智能表招標(biāo)需求不到2%。在2020年第一批招標(biāo)中，其中2級(jí)單相標(biāo)2228.28萬(wàn)只，1級(jí)三相表215.34萬(wàn)只，0.5S三相表30.90萬(wàn)只，0.2S三相表0.86萬(wàn)只?？芍獓?guó)家電網(wǎng)智能電表招標(biāo)產(chǎn)品需求中，快速增長(zhǎng)，需求較大的仍是2級(jí)、1級(jí)的智能電表。

圖：國(guó)家電網(wǎng)智能電表招標(biāo)需求結(jié)構(gòu)（%）

來(lái)源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院

國(guó)家電網(wǎng)提出，2021年初步建成泛在電力物聯(lián)網(wǎng)，第二階段到2024年建成泛在電力物聯(lián)網(wǎng)。感知層是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)層和數(shù)據(jù)源，而智能電表正是典型的感知層終端，是故障搶修、電力交易、客戶服務(wù)、配網(wǎng)運(yùn)行、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)等各項(xiàng)業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)源。在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景下，對(duì)于工商業(yè)用戶，采集客戶數(shù)據(jù)并智能分析，進(jìn)而為企業(yè)能效管理服務(wù)提供支撐。對(duì)于家庭用戶，重點(diǎn)通過(guò)居民側(cè)“互聯(lián)網(wǎng)+”家庭能源管理系統(tǒng)優(yōu)化用電。2019年初，國(guó)網(wǎng)感知層接入的終端數(shù)量為5.4億臺(tái)套左右，隨著泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的推進(jìn)，到2030年預(yù)計(jì)將達(dá)到20億臺(tái)套，未來(lái)感知層終端市場(chǎng)可觀。

圖：智能電表在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用場(chǎng)景

來(lái)源：南方電網(wǎng)

智能電表競(jìng)爭(zhēng)格局

2017年國(guó)家863計(jì)劃先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域“基于CMC的智能電表的研制和應(yīng)用”課題通過(guò)了技術(shù)驗(yàn)收?；贑MC的智能電表抄表系統(tǒng)，采用微功率無(wú)線通信，避免了新的通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和投資，具有線路改造小、成本低、使用方便、免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，提高了抄表系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。CMC自主核心軟硬件的智能電表終端及抄表系統(tǒng)的研發(fā)，突破了智能電表關(guān)鍵核心芯片嚴(yán)重依賴進(jìn)口的現(xiàn)狀，突破了電表行業(yè)核心控制器技術(shù)的國(guó)產(chǎn)化。

近年來(lái)在電表行業(yè)中，高端產(chǎn)品的市場(chǎng)集中度有所提升，以招標(biāo)數(shù)量較多的2019年第一批次招標(biāo)為例，CR3占比已達(dá)12.3%，其中0.5S級(jí)三相表CR3約34%，而整體市場(chǎng)的參與者也在減少；另外由于智能電網(wǎng)進(jìn)行升級(jí)，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)也對(duì)表計(jì)產(chǎn)品有了新功能的提出，研發(fā)實(shí)力強(qiáng)的龍頭企業(yè)將獲得更高的市占率，量?jī)r(jià)齊升的行業(yè)中獲益明顯。

隨著智慧城市，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，智能電表有望成為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)最重要的終端，未來(lái)也將有更多企業(yè)入局智能電表行業(yè)，企業(yè)之間競(jìng)爭(zhēng)將進(jìn)一步加劇，企業(yè)在細(xì)分產(chǎn)品之間的研發(fā)與較量將進(jìn)一步加劇。

圖：國(guó)家電網(wǎng)智能電表中標(biāo)企業(yè)數(shù)量（家）

來(lái)源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院

智能電表趨勢(shì)

針對(duì)目前的電表局限以及電力物聯(lián)時(shí)代的要求，智能電表預(yù)計(jì)會(huì)朝著如下方向發(fā)展：（1）在通訊技術(shù)和加密措施方面，新一代智能電表將采用高速上行的通訊模式（HPLC），同時(shí)在高速通訊模塊中引入IPv6、網(wǎng)絡(luò)管理、傳輸層加密、時(shí)間片管理等方面以解決加密與物聯(lián)網(wǎng)兼容性等問(wèn)題；（2）增加更高級(jí)的費(fèi)率系統(tǒng)，分時(shí)段記錄電力信息，以滿足電力市場(chǎng)交易的需求；（3）在知情權(quán)與用戶體驗(yàn)方面，智能電表能夠支持標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的家庭顯示終端，電表增加藍(lán)牙接口，方便與手機(jī)等移動(dòng)終端進(jìn)行通信，保證用戶知情權(quán)，提升用戶體驗(yàn)；（4）在升級(jí)換代方面，智能電表管理芯為高速大容量的CPU，與計(jì)量芯分離，引入實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，支持在線平臺(tái)升級(jí)；（5）在檢測(cè)方面，采用面向?qū)ο蟮耐ㄓ崊f(xié)議，協(xié)議中把用電信息與設(shè)備信息進(jìn)行分類(lèi)和獨(dú)立權(quán)限管理，為運(yùn)維提供可能，同時(shí)增加多維的自監(jiān)測(cè)功能（電壓、電流回路、環(huán)境溫濕度等），將定期更換變?yōu)榘葱韪鼡Q；（6）在諧波處理與過(guò)載保護(hù)方面，充分利用新一代電表高速采樣與諧波處理能力，對(duì)電力線路過(guò)載、短路、惡性負(fù)載等方面自動(dòng)診斷，增強(qiáng)對(duì)配電側(cè)的設(shè)備監(jiān)控，為用電安全提供保護(hù)；（7）在綜合能效管理方面，留出下行通訊端口，為與其他智能終端互聯(lián)互通提供技術(shù)支撐。

綜合來(lái)看，受益于不斷擴(kuò)展的新技術(shù)應(yīng)用，智能電表將向更智能的方向發(fā)展，滿足終端客戶不斷提高的要求，行業(yè)也將進(jìn)一步深化發(fā)展。