電力計量貫穿電力發(fā)、輸、配、用各個環(huán)節(jié)，涵蓋計量標準及量傳溯源體系、計量器具及質(zhì)量監(jiān)督體系、計量技術監(jiān)督體系、用電信息采集及密管系統(tǒng)、低壓用電管理等多項內(nèi)容。建立科學、有效的電力計量體系是確保量值準確的法制化管理要求，計量不準確將嚴重影響電力市場穩(wěn)定與公平公正。
碳達峰、碳中和目標提出后，我國能源結(jié)構(gòu)將由以化石能源為主轉(zhuǎn)向以清潔能源為主。電力計量將為評價清潔能源配置優(yōu)劣、衡量全社會節(jié)能提效水平、評估新設備新技術的應用效果等提供準確可靠的量值數(shù)據(jù)。當前，碳達峰、碳中和目標下，電力計量面臨一系列新問題、新需求、新任務。
新形勢下，電力計量面臨多重挑戰(zhàn)
實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標，電力計量面臨電力系統(tǒng)“雙高”“雙峰”特征凸顯、能效計量供給不足、電碳市場融合有限等挑戰(zhàn)。
● “雙高”“雙峰”特征凸顯，電力計量亟須升級
近年來，新能源、微電網(wǎng)、互動式設備大量接入電網(wǎng)，用電需求特別是居民用電需求快速增長，電力系統(tǒng)“雙高”“雙峰”特征進一步凸顯。這一變化對電力計量產(chǎn)生巨大影響。
一是高比例新能源、電力電子設備廣泛接入電力系統(tǒng)，產(chǎn)生了大量諧波和短時暫態(tài)現(xiàn)象，超出采樣范圍，會影響計量裝置正常運行。二是電網(wǎng)潮流更加復雜，用戶多元互動更加頻繁，需要增加邊緣計算能力，對計量采集產(chǎn)生云邊協(xié)同需求。三是包括傳統(tǒng)直流電能、動態(tài)量和傳感量在內(nèi)的量值不斷涌現(xiàn)出新類型、新形態(tài)，而相應的法律法規(guī)、標準裝置、校驗系統(tǒng)缺失，影響電力系統(tǒng)新特征下電學量值準確、統(tǒng)一。傳統(tǒng)計量體系呈現(xiàn)“水土不服”現(xiàn)象，可能導致計量結(jié)果不準確、不同步。
● 能效計量供給不足，形成節(jié)能減排堵點
推進碳達峰、碳中和，電力系統(tǒng)源、網(wǎng)、荷均要提升能效水平。能效計量是電力計量的重要業(yè)務方向，從近幾年國家市場監(jiān)督管理總局委托國網(wǎng)計量中心（國家高電壓計量站）監(jiān)督抽查的情況來看，變壓損耗測量的檢測合格率相對偏低，高壓電機能效問題也長期存在。另外，逆變器、儲能系統(tǒng)等關鍵能量轉(zhuǎn)換設備未納入能效計量體系中，運行效率無法被有效監(jiān)測。電網(wǎng)企業(yè)可幫助用電企業(yè)節(jié)能提效，破解能效水平低、在線監(jiān)測難等痛點。
● 電-碳市場融合較為有限
電網(wǎng)連接電力生產(chǎn)和消費，是能源轉(zhuǎn)型的中心環(huán)節(jié)，是電力系統(tǒng)碳減排的核心樞紐。碳計量與電力計量、碳排放市場與電力市場，在發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用電側(cè)存在等效關聯(lián)關系。
目前，我國碳排放核算參照《IPCC 2006年國家溫室氣體清單指南2019年修訂》、生態(tài)環(huán)境部《企業(yè)溫室氣體排放報告核查指南（試行）》，涉及工業(yè)過程和產(chǎn)品使用的多個行業(yè)，依靠自上而下的測算和監(jiān)測方法，清單估算、活動數(shù)據(jù)與排放因子存在不確定性，給碳計量的準確穩(wěn)定可靠帶來挑戰(zhàn)。特別是清潔能源、新型負荷大規(guī)模接入，電能替代、終端能效等一系列降低碳排放措施的碳排放量值無法精確核算，難以滿足發(fā)電、電網(wǎng)與用電企業(yè)在電力市場、碳排放市場的公平公正交易需求。
提升電力計量對“雙高”“雙峰”特征的適配性
計量裝置求“新”。當前以電能表、互感器為代表的電力計量裝置面臨新的技術問題，主要表現(xiàn)為“雙高”干擾電力計量裝置正常運行，“雙峰”超出電力計量裝置量程范圍。
建議通過推廣配網(wǎng)直流電能表與抗直流偏磁電流互感器，提升直流供電或含直流分量計量準確性；研發(fā)寬量程互感器，解決電網(wǎng)夏、冬季負荷高峰，農(nóng)網(wǎng)負荷季節(jié)性強導致的計量量程不足問題。此外還需推動基于量子電壓的計量標準和溯源技術、動態(tài)及新型量值測量技術、電磁測量、鐵磁材料、模擬前端、電能計量芯片等基礎研究，確保計量設備穩(wěn)定、準確、抗擾；研究電力計量產(chǎn)品檢測技術，提高計量產(chǎn)品應對極端條件的能力，提升產(chǎn)品可靠性；按照長使用壽命要求，采用環(huán)境友好型材料、易回收易降解結(jié)構(gòu)，設計電能表與采集終端，縮小互感器尺寸，減少材料使用。
采集技術求“智”。電網(wǎng)作為樞紐，其能源流動將更加多向化，網(wǎng)荷互動將更加多元化，對用電采集智能化水平提出了更高要求。建議積極推廣應用能源控制器、智能物聯(lián)電能表與智能傳感器等裝置，引導需求側(cè)資源自主匹配供給側(cè)資源，實現(xiàn)電力供需智能互動，增強系統(tǒng)對不斷發(fā)展的新能源的接納能力；利用新一代用電信息采集系統(tǒng)上線等契機，創(chuàng)新應用先進傳感技術，完善邊緣通信網(wǎng)絡；提升信息感知、邊緣計算、云邊協(xié)同能力，廣泛接入智能感知設備、能效裝置、配電設備、分布式電源、充電樁及多種能源表計。
暫態(tài)測量求“準”。國家發(fā)展改革委、國家能源局出臺《關于推進電力源網(wǎng)荷儲一體化和多能互補發(fā)展的指導意見》，要求推進多能互補，提升可再生能源消納水平。隨著不穩(wěn)定能源的廣泛接入，電力電子設備增加，微電網(wǎng)與主網(wǎng)交互動作頻繁，產(chǎn)生大量諧波、沖擊。需要建立諧波、沖擊條件下的計量標準體系，研究溯源方法、標準裝置和校準方法；進一步提高計量標準裝置準確度，拓展電壓/電流標準器工作范圍；緊抓碳達峰、碳中和機遇，推動計量體系數(shù)字化轉(zhuǎn)型；完善計量法律法規(guī)，提高諧波、沖擊條件下的計量準確度約束。
加強能效計量在供電能效服務方面的創(chuàng)新
目前，在電力生產(chǎn)、輸送與消費過程中，量化測量與監(jiān)控手段不足，碳核算與碳足跡標準的一致性、透明度和可信度還需提升。建議在發(fā)電側(cè)構(gòu)建精準的關口計量點在線監(jiān)測體系、發(fā)電機能效在線監(jiān)測體系；在電網(wǎng)側(cè)構(gòu)建各類設備的能效碳核算模型，將電網(wǎng)規(guī)劃、建設、運維納入電碳核算范圍，強化電力系統(tǒng)節(jié)能管理；在用電側(cè)一方面用好電力作為標定生產(chǎn)能力的精確折算工具，間接反映其他能源，另一方面復用用電信息采集通道實現(xiàn)碳排放監(jiān)測，構(gòu)建全面準確的電碳核算體系。
國網(wǎng)計量中心是國家電網(wǎng)公司計量科研機構(gòu)，掛牌國家能源計量中心（電力）與國家高電壓計量站，按照國家市場監(jiān)督管理總局的要求，開展了高壓電機、配電變壓器能效檢測，填補了電力裝備的能效計量空白。應在此基礎上擴展分布式電源、充電樁、儲能設備、能源站等能效計量方向，完善能效計量技術標準，研制新一代能效計量檢測平臺；研制和推廣小型化、移動式現(xiàn)場能效檢測裝置，構(gòu)建工業(yè)用戶能效計量評價體系；借助能效計量服務促進企業(yè)節(jié)能提效、低碳轉(zhuǎn)型。
客戶側(cè)綜合能源能效服務是能源消費側(cè)助力實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標的舉措之一。建議開展客戶側(cè)感知能力建設，助力能源消費電氣化、能源利用高效化。從2017年開始，國家電網(wǎng)公司開展非介入式負荷辨識技術研究，拓展計量數(shù)據(jù)維度，深化能效數(shù)據(jù)應用范圍，智能感知用戶的用能情況，辨識用戶生產(chǎn)過程。下一步應聚焦工業(yè)、建筑、交通、農(nóng)業(yè)與居民用戶，形成用戶能效優(yōu)化、用電結(jié)構(gòu)識別、環(huán)保排放電力監(jiān)測、電能替代分析等場景，為政府與企業(yè)推送個性化能效建議；依托能源控制器和新一代用電信息采集系統(tǒng)，研制碳計量監(jiān)測傳感終端，實現(xiàn)碳排放在線監(jiān)測。
確保計量在電力生產(chǎn)消費過程中的準確性
一是碳計量體系化。確保與電力相關的碳排放計量準確穩(wěn)定可靠，是衡量電力系統(tǒng)節(jié)能減排成效的前提。國網(wǎng)計量中心已經(jīng)開展與電力系統(tǒng)相關的非電參量量傳工作，解決了與電力系統(tǒng)密切相關的傳感參量準確度難題。
建議構(gòu)建碳計量體系，在量傳體系層面，將工業(yè)傳感器納入體系，保證光電熱、流量、位移等傳感器的準確性，以電力參量為標定，修正生產(chǎn)數(shù)據(jù)、排放因子等參數(shù)；在標準裝置層面，加快各類標準傳感器的研制，形成比對實驗環(huán)境，推進全國層面的遠程校準和實時數(shù)據(jù)采集。
二是在線監(jiān)測跨域化。在能源供應和消費體系兩端，要實現(xiàn)碳排放計量裝置的精準監(jiān)測，獲取水、電、氣、熱、煤、油與生產(chǎn)的融合數(shù)據(jù)，目前還存在巨大挑戰(zhàn)。其深層次原因在于多能源、多行業(yè)的能源等值體系復雜，不同計量裝置的準確度和分辨率差異較大，以及碳排放量的活動數(shù)據(jù)、換算公式和計算因子存在不確定性。國網(wǎng)計量中心已開展智能電表運行誤差、關口互感器運行誤差在線監(jiān)測的技術探索，下一步將把計量性能在線監(jiān)測拓展至碳排放誤差檢測方向，推出氣體排放、能效計量的在線監(jiān)測與誤差分析。
（供圖及作者單位：國網(wǎng)計量中心有限公司）
作者：趙兵 周峰
評論