智能電網經過三年多全面規劃與示范試點工作,目前,中國智能電網建設已全面進入高速發展的階段。2012年5月,國家科技部正式發布《智能電網重大科技產業化工程“十二五”專項規劃》,指出了中國電網從傳統電網向高效、經濟、清潔、互動的現代電網升級和跨越的總體發展目標,以及未來五年間在“發”、“輸”、“配”等環節上的九項重點工作任務。
根據國網2010年規劃,在2010-2020年期間,堅強智能電網建設將拉動數萬億的投資,預計將帶來近8400億元的智能電網設備需求。其中堅強電網部分,即指特高壓輸電網,預計將在2012-2015年迎來建設高峰,2020年完全建成,將帶來總計近2200億元的電力設備需求;電網智能化包括發電、輸電、變電、配電、用電、調度等六大部分,預計將在2015年前后迎來建設投資高峰、2020年前后初步建成,將帶來超過6200億元的電力設備需求。其中交流特高壓主設備總需求將超過740億元。直流特高壓一二次主設備總需求將超過1300億元。換流變壓器、換流閥、直流場設備、交流設備、二次設備是特高壓直流項目主要采購的設備。
如此大規模的設備需求同樣刺激芯片市場的需求,為芯片廠商帶來大量機會,但是,隨著智能電網的發展越來越快,我國智能電網的發展也遇到了一系列的問題:國內能源分配不均,調節能力不足;在發電、輸電、變電、配電、用電環節中實現信息化、自動化、互動化還殛需標準的支持;與國外智能電網部署進度還有差距等,而這些問題同樣給智能電網的設備廠商和芯片供應商帶來困擾。
挑戰:安全性問題突顯,區域化需求差異大
節能減排是我們所處時代的發展主題,而我國能源結構主要以煤為主,而且能源資源分布不均,負荷增長過快。如何減少碳排放、保護環境、接納風電及太陽能等大規模可再生能源成為亟待解決的問題之一。在保證環保的同時,提供高穩定性、高可靠性、低功耗的產品也是智能電網設備的關鍵芯片供應商在設計產品時需要考慮的重點。
通過這幾年的智能電網建設,國內涌現出一批優秀的IC設計公司,計量芯片供應商銳能微科技算是其一,回顧取得的成績,深圳銳能微科技市場部負責人苗書立表示:“在這次智能電網建設過程中,取得一些成績的同時也看到一些不足,智能電表屬于高可靠、高穩定性的工業級產品,對于電子元器件、PCB材料、結構件、電源系統、被動器件等都有著非常高的要求,由于智能電表屬于新興產品,原材料供應商和整機廠商在設計、制造過程中存在經驗不足以及追求低價等因素,也存在一些質量問題,這是智能電表發展的重大挑戰之一,只有那些重視質量的廠商也能在大浪淘沙中存活并壯大。”
產品質量安全問題不僅在智能電表設備中突出,其它電網設備也需要加強對安全產品的重視。ADI公司技術業務經理張松剛介紹:“目前電網供電質量及安全性等問題已浮出水面,需要智能電網產業鏈上各方共同努力,進而促進智能電網的發展。針對這些問題,ADI公司通過在輸配電、繼電保護、測控系統、電能計量及能量控制等方面的技術積累,提供從能源計量芯片到全面參與能源及電力系統各個環節的控制系統方案,能夠滿足市場對低功耗、小封裝、低成本以及安全性方面的要求。”
除了對產品安全性、可靠性方面的要求,地域分布的不同,產品需求也有很大差異。正在與國家電網及南方電網合作的愛特梅爾亞洲區智能電力系統高級業務發展經理吳煥軍表示:“與專門針對城市而開發的國家電網與南方電網相比,農村電網面臨著不同的挑戰,比如更分散的用戶和更遠的數據傳輸距離。”
這種情況下一般采用基于GPRS調制解調器的典型解決方案。吳煥軍指出,對于這些市場應用,相比主流實現方案,愛特梅爾可提供多功能性的通用產品來滿足各種特殊的要求。如針對國內AMI工程及高端國際市場,開發0.2/0.5級單相智能電表,突破雙向高速通訊技術瓶頸。在國內推出高品質用電量信息采集系統,包括基于正交頻分復用(OFDM)高速窄帶載波通訊技術的本地自動抄表方式和遠程寬帶無線(4G)電力專用通訊方式。
另外,IEEE802.15(TM)工作組和中國WPAN工作組正在合作開發一個共同的解決方案,實現IEEE和中國本地區標準WPAN的兼容,此兩個標準的開發工作也在同時進行。吳煥軍表示:“IEEE802.15.4c補充協議在2009年9月獲中央政府通過,愛特梅爾也密切跟進PLC和RF規范的后續進展,向市場提供與IEEE802.15.4c補充協議物理層兼容的RF收發器方案,支持中國市場在1GHz亞頻段免授權頻段的運行需要。”
對于芯片廠商而言,不論是主控芯片、電能計量芯片還是載波芯片等,都因參與者甚多,面臨不同程度的價格戰,這也是目前行業內的一大問題。一家本土電力線載波芯片供應商瑞斯康微電子總裁岳京興在接受采訪時表示:“載波芯片供應商之間的價格戰,以及不斷涌現出的電力載波新技術,新方案對市場的沖擊是當前我們面臨的主要挑戰。雖然國網招標中電力線載波芯片已基本國產化,主要以北京福星曉程、青島東軟、鼎信以及瑞斯康為主,但由于電力線載波技術參差不齊,市場上至少有十幾種不同載波方案,一些不規范的電力載波方案擾亂市場,不太利于行業良性發展。”
為提升行業競爭力,避免深度價格戰,岳京興介紹瑞斯康的策略:一是加強研發投入,從產品功能、性能、功耗等方面提升,在保障現有產品的生產質量和供貨周期的前提下,努力開發新一代產品。符合國際標準(PRIME,ERDF-G3,G.hnem,IEEE-1901.2)的窄帶電力載波(N-PLC)技術也正在積極研發中;二是關注國際新技術的進展,如寬帶電力載波技術,以及基于OFDM調制方式的窄帶載波技術。