按照國家“十三五”規(guī)劃，2020年我國將全面進入“電網(wǎng)2.0時代”，實現(xiàn)智能電表100%覆蓋。智能電表具備多功能、多費率、預付費、電能質量分析、電網(wǎng)運行狀態(tài)監(jiān)測、通信與自動抄表等諸多功能，已成為電網(wǎng)運行的核心用電側感知元件。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量功能的基礎上，同時還滿足了雙向計量、階梯電價、分時電價、峰谷電價、防竊電、信息儲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)從機械式電表逐步發(fā)展成當前的智能電表，上世紀60年代以前電能表采用電氣機械原理，其中應用最多的是感應式的電能表，上世紀70年代起，人們開始初步探討模擬電子電路的方案。我國電子式電表發(fā)展分為三個階段，2009年開始，具有一體化信息采集、實時監(jiān)測、信息交互功能的智能電表已經(jīng)普及，目前基本已經(jīng)實現(xiàn)了全面覆蓋。

表：我國智能電表發(fā)展歷程

來源：國海證券研究所整理

在智能電表設計標準上，目前，國內(nèi)電力公司已經(jīng)開始借鑒IR46標準的設計理念來研究下一代智能電表技術，未來將會采用雙芯模組設計方案。該方案包括計量芯和管理芯兩部分，其中，計量芯負責計量，不允許對其進行軟件升級，管理芯則負責計量以外的負荷控制、費控、通信、凍結、顯示和事件記錄等，允許升級。雙芯的設計實現(xiàn)了電能計量與電能管理在硬件上的分離，這為未來新需求下軟件升級留足了操作空間。新標準下的智能電表將在傳統(tǒng)的計量業(yè)務之外，搭載更多的功能，可實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)業(yè)務和泛在業(yè)務。

圖：IR46雙芯智能電表設計結構

來源：《IR46標準下智能電表研究初探》

圖：新標準下雙芯智能電表功能劃分

來源：《IR46標準下智能電表研究初探》

我國智能電表市場

2011年11月，國家發(fā)改委發(fā)布《關于居民生活用電實行階梯電價的指導意見的通知》，對居民生活用電開始試行階梯電價。而智能電表和用電信息采集系統(tǒng)產(chǎn)品正是實現(xiàn)階梯電價的前提保障。

我國電網(wǎng)投資的穩(wěn)步增長也將給智能電表行業(yè)發(fā)展帶來良好前景。2009年7月，國家電網(wǎng)制定了智能電網(wǎng)的發(fā)展規(guī)劃：2016-2020年是引領提升階段，將全面建成統(tǒng)一的堅強智能電網(wǎng)，技術和裝配達到國際先進水平。

表：國家電網(wǎng)各環(huán)節(jié)智能化投資計劃（億元，%）

來源：《國家電網(wǎng)智能化規(guī)劃總報告》

基于產(chǎn)品用途和我國電力行業(yè)的運行機制，我國智能電表、用電信息采集終端的主要客戶是國家電網(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。國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)主要通過集中招標形式采購智能電表及用電信息采集終端產(chǎn)品。

國家電網(wǎng)于2009年出臺智能電網(wǎng)規(guī)劃，同年智能電表開啟集中招標采購，2014和2015年智能電表招標采購數(shù)量達到頂峰，后隨著智能電表首輪改造整體完成，2016年和2017年智能電表招標采購數(shù)量有所回落。智能電表屬于強制檢定類計量器具，根據(jù)《中華人民共和國國家計量檢定規(guī)程》規(guī)定，其檢定周期一般不超過8年。2019年全年智能電表的招標量約為7380萬只，同比增長39.80%。2020年第一批智能電表招標量不及預期，智能電表招標總量約2475.38萬只，同比下滑35.2%。

圖：國家電網(wǎng)智能電表招標情況（萬只）

來源：國家電網(wǎng)電子商務平臺智能電能表產(chǎn)品結構方面，2015-2019年，國家電網(wǎng)智能電表招標中，2級單相智能表招標需求一直占據(jù)主要比重，達到85%以上水平。其次為1級三相智能表，占比在10%上下浮動。0.5S三相智能表和0.2S三相智能表招標需求不到2%。在2020年第一批招標中，其中2級單相標2228.28萬只，1級三相表215.34萬只，0.5S三相表30.90萬只，0.2S三相表0.86萬只。可知國家電網(wǎng)智能電表招標產(chǎn)品需求中，快速增長，需求較大的仍是2級、1級的智能電表。

圖：國家電網(wǎng)智能電表招標需求結構（%）

來源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院

國家電網(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、配網(wǎng)運行、電能質量監(jiān)測等各項業(yè)務的基礎數(shù)據(jù)來源。在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)應用場景下，對于工商業(yè)用戶，采集客戶數(shù)據(jù)并智能分析，進而為企業(yè)能效管理服務提供支撐。對于家庭用戶，重點通過居民側“互聯(lián)網(wǎng)+”家庭能源管理系統(tǒng)優(yōu)化用電。2019年初，國網(wǎng)感知層接入的終端數(shù)量為5.4億臺套左右，隨著泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設的推進，到2030年預計將達到20億臺套，未來感知層終端市場可觀。

圖：智能電表在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設中的應用場景

來源：南方電網(wǎng)

智能電表競爭格局

2017年國家863計劃先進制造技術領域“基于CMC的智能電表的研制和應用”課題通過了技術驗收。基于CMC的智能電表抄表系統(tǒng)，采用微功率無線通信，避免了新的通信網(wǎng)絡的建設和投資，具有線路改造小、成本低、使用方便、免維護等優(yōu)點，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)，突破了智能電表關鍵核心芯片嚴重依賴進口的現(xiàn)狀，突破了電表行業(yè)核心控制器技術的國產(chǎn)化。

近年來在電表行業(yè)中，高端產(chǎn)品的市場集中度有所提升，以招標數(shù)量較多的2019年第一批次招標為例，CR3占比已達12.3%，其中0.5S級三相表CR3約34%，而整體市場的參與者也在減少；另外由于智能電網(wǎng)進行升級，泛在電力物聯(lián)網(wǎng)也對表計產(chǎn)品有了新功能的提出，研發(fā)實力強的龍頭企業(yè)將獲得更高的市占率，量價齊升的行業(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，未來也將有更多企業(yè)入局智能電表行業(yè)，企業(yè)之間競爭將進一步加劇，企業(yè)在細分產(chǎn)品之間的研發(fā)與較量將進一步加劇。

圖：國家電網(wǎng)智能電表中標企業(yè)數(shù)量（家）

來源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院

智能電表趨勢

針對目前的電表局限以及電力物聯(lián)時代的要求，智能電表預計會朝著如下方向發(fā)展：（1）在通訊技術和加密措施方面，新一代智能電表將采用高速上行的通訊模式（HPLC），同時在高速通訊模塊中引入IPv6、網(wǎng)絡管理、傳輸層加密、時間片管理等方面以解決加密與物聯(lián)網(wǎng)兼容性等問題；（2）增加更高級的費率系統(tǒng)，分時段記錄電力信息，以滿足電力市場交易的需求；（3）在知情權與用戶體驗方面，智能電表能夠支持標準統(tǒng)一的家庭顯示終端，電表增加藍牙接口，方便與手機等移動終端進行通信，保證用戶知情權，提升用戶體驗；（4）在升級換代方面，智能電表管理芯為高速大容量的CPU，與計量芯分離，引入實時多任務操作系統(tǒng)，支持在線平臺升級；（5）在檢測方面，采用面向對象的通訊協(xié)議，協(xié)議中把用電信息與設備信息進行分類和獨立權限管理，為運維提供可能，同時增加多維的自監(jiān)測功能（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）在諧波處理與過載保護方面，充分利用新一代電表高速采樣與諧波處理能力，對電力線路過載、短路、惡性負載等方面自動診斷，增強對配電側的設備監(jiān)控，為用電安全提供保護；（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)互通提供技術支撐。

綜合來看，受益于不斷擴展的新技術應用，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)也將進一步深化發(fā)展。