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浅析电力载波通信芯片发展前景

    随着企业对管理自动化、信息化、减员增效要求的不断提升,电力企业的自动抄表、工业企业的制造物联网、办公及居住的楼宇智能化已成为市场热点和必然趋势。电力载波通信凭借其基于电力线传输信号,无需额外布线、抗干扰能力强等优点,已逐渐成为智能电网自动抄表系统、智慧城市物联系统、智能建筑和智能小区底层通讯方式的首选。
    以在电力系统中的应用为例,根据国家电网规划,2020年前,用电信息采集系统将实现双向智能化。现有智能电表面临着
    (1)从非载波式电能表到载波式电能表的升级;
    (2)从单向智能表到双向智能表的升级;
    (3)窄带载波通信向宽带载波通信的升级。
    因而,载波通信芯片在电能计量领域将有着长足的发展。
    自2016年起,国家电网持续推进智能电表建设,逐步实现用电信息采集系统“全覆盖”。为支撑新一代营销业务宽带化、互动化、信息化的目标,国网公司进一步开展了宽带载波在用电信息采集系统中的批量化试点应用,并基于用电信息采集系统批量建设了“多表合一”项目。
    在技术方面,用电信息采集及运维将自动化,基于大数据的采集智能运维技术应用、低能耗、广域无线通信技术在多表集抄应用,智能城市电、水、气、热表集抄系物联网技术研究等技术路线日渐清晰化,将引领今后几年行业发展大方向。预计未来几年,电力线载波通信芯片的市场需求量将保持较高增速,其驱动因素主要来源于:
    ①宽带载波通信的逐步推广
    由于传统单载波方式通讯速度慢、信道容量小、抄读成功率低、工程维护量太大,已经越来越无法适应电力系统对数据采集实时性越来越高的要求。基于OFDM正交频分调制技术的多载波通讯方式,正成为当前低压载波通信技术发展的主流方向。而利用宽带载波OFDM技术,可以突破目前通信信道的传输瓶颈,良好通信能力能够实现海量用电信息采集数据及全时间的实时传输,通过台识别、相位识别等相关特性,可以轻松获取各种档案信息,配合多种信息源保证大数据分析成为可能。
    随着国家智能电网建设的稳步推进,支撑智能化目标所需的高速双向通信网络建设逐步被大家所关注。在此背景下,宽带电力线载波技术以其技术特性和基于原有电力线的低成本、免安装维护特点,从众多的通信技术中脱颖而出,有力地支持企业用电管理、能效管理、智能家庭互联,基于宽带电力线载波技术、可以使发电、售电企业及时获取重要数据,实现按需求生产、按需求采购的目的,将有力支撑市场化电力交易,促进市场化运作的良性发展。
    2016年,宽带载波技术在国网公司用电信息采集中的运用迎来了突破。年内三次招标,单、三相电能表及采集器、集中器需求包中宽带载波通信单元的需求量分别占到招标总量的3%、6%和11%,合计招标470.90万只,占比6%;而2015年仅招标132.59万只,占比为1%,由此预示着宽带载波代替窄带载波成为必然趋势。
    2017年3月国网第一次招标中,宽带载波模块/单元的需求量达到726.98万只,占招标总量的比重大幅提升至26%。之后的2017年7月国网计量中心组织了全国范围内的厂商及专家召开宣贯会,代表着电力用电信息采集正式走入宽带时代。
    ②“四表集抄”的应用
    所谓“四表”,即水表、电表、气表和热力表,代表家庭居民用户日常生活所需要的四种能源;所谓“四表集抄”,就是实现对上述四种能源计量表进行集中抄表等信息采集,目的是减少各能源公司分散管理而造成的资源浪费以及提高用户服务水平。作为智慧城市的一个重要组成部分,其建设将有效提高电力公司、水务公司、燃气公司以及热力公司的能源运营管理水平和效率,降低运营管理成本,优化资源配置,同时使居民家庭用户在水、电、气、热等能源使用消费上享受到更加安全、公平和智慧化的服务。
    以国家电网为主导的“四表集抄”的项目自2015年启动试点以来,截止到2016年已经提前完成了150万户四表集抄的规模应用,预计在十三五期间完成3,500万户的接入,与此同时《电、水、气、热能源计量管理系统》系列标准逐步发布也为“四表集抄”提供了标准理论支持。
    ③物联网是电力载波爆发点
    与此同时,电力线载波通信芯片的应用领域也在不断拓宽,特别是工业控制和智能家居领域。LED路灯控制、矿井安全管理、电动汽车管理、家用计量仪表信息传输等领域的发展也将大大推动电力线载波通信芯片市场的快速增长。由于电力线载波行业融合了传感、计量、通行、大数据分析、数据运营等诸多技术方向,已经是物联网在能源和公共事业领域的重要方向,也是智慧城市、智慧家居等智能应用的重要组成部分,电力线载波芯片在新型智能传感设备、能源和公用事业物联网解决方案、数据处理平台、大数据分析等方面有广阔的市场空间。同时,智能家居也有着巨大的市场和前景,而电力线载波技术在智能家居领域应用非常广泛,涵盖了白色家电、黑色家电远程和本地的交互控制。
    
智能家居管理在居家生活中,通过构建家庭户内的宽带电力线载波通信网络,能够实时了解用电情况,根据不同时段的分时电价,自动调节诸如热水器、空调等智能用电设备的工作状态。通过PAD、手机、互联网等方式对电表、水表、气表进行管理,通过采集智能安防系统数据,实现烟雾探测、燃气泄漏,也可实现防盗等家庭安全防护功能。随着智能家居的普及,电力线载波行业也将迎来爆发。到2020年,中国电力线载波通信芯片市场规模将达到18,038万颗,2016年至2020年市场销量年均复合增长率将达到18.29%。

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