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电网智能化进程提速 芯片厂商挑战与机遇并存

智能电网经过三年多全面规划与示范试点工作,目前,中国智能电网建设已全面进入高速发展的阶段。2012年5月,国家科技部正式发布《智能电网重大科技产业化工程“十二五”专项规划》,指出了中国电网从传统电网向高效、经济、清洁、互动的现代电网升级和跨越的总体发展目标,以及未来五年间在“发”、“输”、“配”等环节上的九项重点工作任务。


根据国网2010年规划,在2010-2020年期间,坚强智能电网建设将拉动数万亿的投资,预计将带来近8400亿元的智能电网设备需求。其中坚强电网部分,即指特高压输电网,预计将在2012-2015年迎来建设高峰,2020年完全建成,将带来总计近2200亿元的电力设备需求;电网智能化包括发电、输电、变电、配电、用电、调度等六大部分,预计将在2015年前后迎来建设投资高峰、2020年前后初步建成,将带来超过6200亿元的电力设备需求。其中交流特高压主设备总需求将超过740亿元。直流特高压一二次主设备总需求将超过1300亿元。换流变压器、换流阀、直流场设备、交流设备、二次设备是特高压直流项目主要采购的设备。


如此大规模的设备需求同样刺激芯片市场的需求,为芯片厂商带来大量机会,但是,随着智能电网的发展越来越快,我国智能电网的发展也遇到了一系列的问题:国内能源分配不均,调节能力不足;在发电、输电、变电、配电、用电环节中实现信息化、自动化、互动化还殛需标准的支持;与国外智能电网部署进度还有差距等,而这些问题同样给智能电网的设备厂商和芯片供应商带来困扰。


挑战:安全性问题突显,区域化需求差异大


节能减排是我们所处时代的发展主题,而我国能源结构主要以煤为主,而且能源资源分布不均,负荷增长过快。如何减少碳排放、保护环境、接纳风电及太阳能等大规模可再生能源成为亟待解决的问题之一。在保证环保的同时,提供高稳定性、高可靠性、低功耗的产品也是智能电网设备的关键芯片供应商在设计产品时需要考虑的重点。


通过这几年的智能电网建设,国内涌现出一批优秀的IC设计公司,计量芯片供应商锐能微科技算是其一,回顾取得的成绩,深圳锐能微科技市场部负责人苗书立表示:“在这次智能电网建设过程中,取得一些成绩的同时也看到一些不足,智能电表属于高可靠、高稳定性的工业级产品,对于电子元器件、PCB材料、结构件、电源系统、被动器件等都有着非常高的要求,由于智能电表属于新兴产品,原材料供应商和整机厂商在设计、制造过程中存在经验不足以及追求低价等因素,也存在一些质量问题,这是智能电表发展的重大挑战之一,只有那些重视质量的厂商也能在大浪淘沙中存活并壮大。”


产品质量安全问题不仅在智能电表设备中突出,其它电网设备也需要加强对安全产品的重视。ADI公司技术业务经理张松刚介绍:“目前电网供电质量及安全性等问题已浮出水面,需要智能电网产业链上各方共同努力,进而促进智能电网的发展。针对这些问题,ADI公司通过在输配电、继电保护、测控系统、电能计量及能量控制等方面的技术积累,提供从能源计量芯片到全面参与能源及电力系统各个环节的控制系统方案,能够满足市场对低功耗、小封装、低成本以及安全性方面的要求。”


除了对产品安全性、可靠性方面的要求,地域分布的不同,产品需求也有很大差异。正在与国家电网及南方电网合作的爱特梅尔亚洲区智能电力系统高级业务发展经理吴焕军表示:“与专门针对城市而开发的国家电网与南方电网相比,农村电网面临着不同的挑战,比如更分散的用户和更远的数据传输距离。”


这种情况下一般采用基于GPRS调制解调器的典型解决方案。吴焕军指出,对于这些市场应用,相比主流实现方案,爱特梅尔可提供多功能性的通用产品来满足各种特殊的要求。如针对国内AMI工程及高端国际市场,开发0.2/0.5级单相智能电表,突破双向高速通讯技术瓶颈。在国内推出高品质用电量信息采集系统,包括基于正交频分复用(OFDM)高速窄带载波通讯技术的本地自动抄表方式和远程宽带无线(4G)电力专用通讯方式。


另外,IEEE802.15(TM)工作组和中国WPAN工作组正在合作开发一个共同的解决方案,实现IEEE和中国本地区标准WPAN的兼容,此两个标准的开发工作也在同时进行。吴焕军表示:“IEEE802.15.4c补充协议在2009年9月获中央政府通过,爱特梅尔也密切跟进PLC和RF规范的后续进展,向市场提供与IEEE802.15.4c补充协议物理层兼容的RF收发器方案,支持中国市场在1GHz亚频段免授权频段的运行需要。”


对于芯片厂商而言,不论是主控芯片、电能计量芯片还是载波芯片等,都因参与者甚多,面临不同程度的价格战,这也是目前行业内的一大问题。一家本土电力线载波芯片供应商瑞斯康微电子总裁岳京兴在接受采访时表示:“载波芯片供应商之间的价格战,以及不断涌现出的电力载波新技术,新方案对市场的冲击是当前我们面临的主要挑战。虽然国网招标中电力线载波芯片已基本国产化,主要以北京福星晓程、青岛东软、鼎信以及瑞斯康为主,但由于电力线载波技术参差不齐,市场上至少有十几种不同载波方案,一些不规范的电力载波方案扰乱市场,不太利于行业良性发展。”


为提升行业竞争力,避免深度价格战,岳京兴介绍瑞斯康的策略:一是加强研发投入,从产品功能、性能、功耗等方面提升,在保障现有产品的生产质量和供货周期的前提下,努力开发新一代产品。符合国际标准(PRIME,ERDF-G3,G.hnem,IEEE-1901.2)的窄带电力载波(N-PLC)技术也正在积极研发中;二是关注国际新技术的进展,如宽带电力载波技术,以及基于OFDM调制方式的窄带载波技术。



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