物联网智慧能源系统集成商工程研究院2016年科技规划.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除XXXXX2016年科技规划XXXXX起草时间：二一六年一月说 明本规划仅限XXXXX内部使用，未经公司及研究院书面同意，不得以任何方式传递给第三方。科技发展规划XXXXX2016年科技发展规划是围绕安徽卓越5年(2016-2020)发展战略编制而成的。其战略方向是致力于绿色智能照明、新能源转换存储等节能和相关技术，并紧紧以其为中心开展技术应用、技术升级，技术攻关等研发活动，建立健全以产品为牵引，以技术为积累，以市场为导向的研发体系，分别在技术、产品和方案服务等领域形成核心竞争力，并提升和保持公司在行业、国内和国际上的竞争优势。同时，在技术升级、产品安全、丰富产品系列等方面加大科技产出，并积极引进和培养人才，推动安徽卓越技术研发、产品制造软、硬件平台的建设，树立安徽卓越“物联网智慧能源系统集成商”的新形象，将XXXXX打造成国内领先、国际一流的科技研究中心。一、形势分析1. 国家宏观形势分析加强节能减排，实现低碳发展，是我国乃至全球经济发展的必由之路，也是破解资源环境约束、实现可持续发展的必然选择。习近平总书记指出，要加快推进节能减排和污染防治，给子孙后代留下天蓝、地绿、水净的美好家园。李克强总理要求坚定不移地推进节能减排，努力走出一条能耗排放做“减法”、经济发展做“加法”的新路子。2015年10月份中共18届5中全会通过的“十三五”规划建议，首次阐述创新发展、协调发展、绿色发展、开放发展、共享发展五大发展理念，把“创新”放在了前所未有的地位。并进一步明确提出了推动创新驱动发展、推动协调发展、加强生态文明建设等10项任务。其中，加强生态文明建设（美丽中国）是首度写入五年规划，可见国家对节能减排这一经济发展目标的力度和决心。节能减排是转变发展方式、经济提质增效、建设生态文明的重要抓手。国家在宏观上不断加大节能减排规划的同时，也在微观上给予加快节能减排技术、产品开发与推广的巨大支持，计划推广节能汽车700万辆、高效照明产品2.2亿只。同时坚定不移的推行“铁规”和“铁腕”政策，把节能减排的相关指标分解和落实到各级地方政府和相关企业进行评价考核。通过这些严格的措施，确保节能减排的整体规划得到切实的落实，确保实现“十三五”节能目标。2015年11月10日，习近平总书记在中央财经领导小组会议上首次提出了“供给侧改革”。供给侧改革，就是从提高供给质量出发，加强产业发展的结构性调整，以提高需求变化的适应性和灵活性。通过以上国家规划、政策、措施的研究和分析，充分说明大力发展绿色智能照明、新能源转换存储等节能和相关技术，是推动节能减排、减缓气候变化的有效途径和重要抓手。同时，从供给侧加大创新力度，向行业和社会输出性能有亮点，质量有保障的产品群。总之，在绿色智能照明、新能源转换存储等节能和相关技术的研发战略方向上，我们紧紧以其为中心开展技术应用、技术升级和技术攻关等研发活动，以市场为导向，投放科技含量高、性能稳定可靠、价格适中的系列化产品，必将迎来一片广阔的市场。2. 行业形势分析2.1 照明行业照明是现代人类社会不可或缺的重要组成部分。全球照明用电占到总用电量的19%，我国照明用电占全社会用电量的13%左右。我国在2013年的白炽灯产量达到38.9亿只，约占全球总产量的三分之一；节能灯产量41.6亿只，约占全球总产量的80%。国家节能中心主任贾复生说，“如果把在用的白炽灯全部替换为节能灯，年可节电480亿千瓦时，相当于减排二氧化碳4800万吨，节能减排潜力巨大。”因此，逐步淘汰能耗大的传统照明产品，大力推广绿色照明节能产品，将是国家在照明行业的常态化政策和鼓励发展的方向。自“十一五”以来，我国政府采取了财政补贴推广、中央预算内投资、国际合作等一系列重要措施，全力推动绿色照明产业的发展。照明的核心技术在于光源、照明电器和照明系统集成技术三个方面，现在，我们从照明的三个核心技术层面分析行业的发展趋势：2.1.1 从光源发展层面看，经历了：第一代白炽灯光源，代表光源有白炽灯、卤素灯等；第二代荧光灯光源，代表光源有荧光灯管、节能灯第三代高强度气体放电光源，代表光源有高压钠灯、金卤灯等；第四代新光源，代表光源有无极灯，LED，OLED。经历四代光源的发展，目前行业应用和主流产品为：(1)、高速公路隧道和城市道路照明：依然以高压钠灯为主，LED灯逐步得到应用，无极灯基本退出。未来五年内，LED将在公路隧道和城市道路照明领域发展为主流光源，且向智能化方向发展。尤其是LED灯的应用，其产品研发和生产，工程设计，项目施工等领域内的标准体系逐步成熟，已形成企业标准、地方标准、行业标准和国家标准四级标准体系，这对推动LED的规模应用起到了重要的作用。(2)、工业照明：以金卤灯为主，无极灯逐步退出，LED逐步进入该领域已形成一定的规模。未来三年内，LED将成为工业照明的主流光源，智能化将逐步得到认可和应用。(3)、商业和办公室照明：荧光灯和节能灯已逐步消失，LED进入该领域的规模逐步扩大，并已基本成为应用趋势了，智能化将逐步得到认可和应用，尤其在商业照明领域，基于LED光通信的具有商品导购功能的新型智能LED灯将在未来5年内被市场青睐和看好。2.1.2、从照明电器发展层面看，经历了：第一代电感镇流器，代表产品有高压钠灯电感镇流器，金卤灯电感镇流器，荧光灯电感镇流器等；第二代电子镇流器，代表产品有荧光灯电子镇流器，高压钠灯电子镇流器、金卤灯电子镇流器、无极灯电子镇流器、LED驱动电源等；第三代数字镇流器，代表产品有无极灯数字镇流器、高压钠灯数字镇流器、金卤灯数字镇流器、LED数字驱动电源等；第四代智能镇流器，与第三代数字镇流器相比，“互联网+”是第四代智能镇流器的典型特点。照明电器经历了四代的技术发展，目前市场的主流是： (1)、电子镇流器：具有功率因数高、宽电压、体积小、重量轻等优点，一般为荧光灯、节能灯、无极灯和LED灯配套采用。其中LED灯采用的是电子式驱动电源。(2)、数字镇流器：具有电子镇流器所有的电特性，一致性好，并具有可控、可调、在线调试等功能，典型的产品应用有无极灯、高压钠灯、金卤灯、LED灯等；(3)、智能镇流器：具有数字镇流器的所有电特性，并具有丰富的通信接口，可组网，具有手机APP功能，可以实现远程控制和管理，具有遥控、遥调、遥信、遥测等功能，典型的产品应用有无极灯、高压钠灯、金卤灯、LED灯等。2.1.3从照明系统集成技术看，经历了：第一代常规照明系统：是一种基于现场开关控制通断电的照明系统，这种系统典型的特点是灯的亮灭是由现场开关控制的，通常是一组灯共用一只开关。常规照明系统只能实现灯的亮灭，没有灯的故障识别和管理功能，也没有节能控制功能，控制简单，管理效率低下；第二代自动照明系统：是一种在灯的亮灭控制上具有一定自动化水平的照明系统，通常是在灯的供电线路上设置时钟继电器实现定时通断电，或在灯电源内部设置定时芯片实现定时开关灯或调光等。这种照明系统在一定程度上解决了灯的控制问题，但没有解决故障识别和管理问题，也没有从根本上解决节能控制问题；第三代智能照明系统：是一种引入计算机技术、软件技术、嵌入式系统技术、网络技术、传感技术等多种高新技术集成的照明系统，这种智能照明系统典型的特点是具有智能感知、智能专家系统、自动控制、数据交互与共享、故障自动识别、节能分析等功能和性能，彻底解决了照明的故障识别和管理问题，也理想的解决了照明的节能控制问题，并实现了可视化、数字化的高效和科学管理。照明系统集成技术经历了三代的发展，是光源电器自身技术发展的结果，更是物联网技术与照明技术深度融合的结果。通过以上分析可知，在照明的技术发展形势里，光源技术、照明电器技术和照明系统集成技术在总体上向着绿色节能、数字化、信息化和网络化的方向发展。因此，智能化必然是照明发展的主流方向。2.2 新能源行业随着经济的发展，人们生活水平的提高，全世界的汽车保有量越来越高。据美国NavigantResearch公司调查研究，全球汽车保有量在2014年已达到12亿辆。世界汽车组织统计数据表明，全球汽车保有量呈3%的年增长率递增。经济发展已驶入动车时代的中国，随着城镇化水平的不断提高，汽车保有量的上升速度迅猛，已达到1.72亿辆，仅次于美国，居世界第二。从全球范围看，现有汽车保有量将产生的碳排放量累计可达240亿吨/年以上，其中中国的贡献率占全球碳排放量13%以上。大气污染物中约4070来自内汽车的尾气排放。因此，随着汽车保有量的进一步上升，能源和环境的问题将越来越严重2014年11月份亚太经合经济会议期间，中国北京上空出现了少有的“APEC蓝”，这让人们再一次意识到治理汽车尾气排放的意义和重要性，并牵引着人们将注意力转到了几乎零排放的新能源电动汽车。据美国NavigantResearch公司调查研究， 2014年全球电动汽车保有量已达220万辆，美、日、德及中国均大力推动新能源电动汽车的产业建设与发展。随着新能源电动汽车的迅速发展，与之配套的能源转换存储技术与产品应运而生，发展出来的产品有充电机、充电桩、储能模块、BMS、电池PACK等。2.2.1 充电机：充电机有车载充电机和非车载充电机二大类，其中非车载充电机是充电桩的核心技术之一。非车载充电机主要的技术规格有3.5KW，5KW，7.5KW，10KW，15KW，20KW，25KW等。随着动力电池技术的发展，充电机的发展趋势为大功率、数字可寻址充电和智能化等。2.2.2 充电桩：充电桩是电动汽车的能量补给装置，是电动汽车得以推广使用的保障性基础设施。按电能传输方式分，有无线充电桩和有线充电桩；按充电接口分，有交流充电桩和直流充电桩，交直流一体化充电桩；按安装方式分，有壁挂式充电桩有落地式充电桩；按移动性质分，有便携式充电桩和固定式充电桩。从功率输出特性看，交流充电桩主要有2.2KW(10A)、3.5KW(16A)、7KW(32A)、23.9KW(63A)四个规格，直流充电桩主要有3.5KW、7KW、10KW、15KW、20KW、25KW、30KW、40KW、50KW、60KW、75KW、90KW、100KW、120KW、150KW、180KW、200KW等规格。随着“互联网+”对行业的影响越来越深入以及用户需求的不断提高，充电桩的发展趋势为智能化和APP化。2.2.3 储能模块：随着3G、4G网络越来越平民化，生活化，通信基站后备电源系统越来越容量化和智能化，基于锂离子电池技术的储能模块应运而生。锂离子电池具有寿命长、功率密度大、无记忆效应、绿色环保等特点和优点，通信基站普遍采用基于锂离子电池的储能模块后，可以显著提高3G、4G网络的运营质量，为高速的移动网络保驾护航。另一方面，储能模块与充电桩融合后，将提供应急电站功能，并可以让能源流动起来，让电动汽车不仅成为人们的代步工具，也可以成为能源运输工具，这将对解决能源地区性不平衡具有积极的和重要的意义。2.2.4 BMS：BMS是电池管理系统的简称，具有防止过充、避免过放、温度控制、保持电池组件电压和温度平衡、预测电池的soc(荷电状态，也叫剩余电量)和剩余行驶里程等功能。同时，bms同时具备实时监控并调整电池管理状态的能力、与多个平行子系统同步协调工作的能力。透过bms能准确量测电池组使用状况，保护电池不至于过度充放电，平衡电池组中每一颗电池的电量，以及分析计算电池组的电量并转换为可理解的续航力信息，确保动力电池安全运作。从性能强弱上来看，BMS主要包括主动式均衡BMS、被动式均衡功能BMS、普通BMS。主动式均衡BMS的特点在于无损均衡、能量利用率高。目前，国外的BMS产品多采用主动式均衡功能设计，全球主流电动车大多采用主动均衡模式，但产品价格较高。而国内基本采用被动式均衡功能和不带均衡功能的BMS产品，价格低、功能简单。3. 目标公司将以绿色智能照明与新能源转换存储等节能和相关技术的产品生产为核心生产平台，以智能驱动电源、电力载波通信与控制模块、智能控制器、充电桩、物联网智慧能源监控和管理平台软件等产品为核心产品平台，同时兼顾充电机、智能微电网(储能模块)等新能源相关技术产品。XXXXX的科技研究指导原则是以产品需求为牵引，以客户需求为目标，瞄准智能照明驱动电源、智能控制器、充电桩、物联网智慧能源监控和管理平台软件等技术产品的研发、制造和应用的全方位科学技术问题，以推进中国乃至世界节能和新能源产业的发展为己任。为此，研究院的近期目标是：面向市场需求，加强具有自主知识产权的新技术、新产品研究和开发，解决日常产品生产和售后服务中的共性和关键技术问题，提升现有主导产品的技术指标和开发水平，为公司继续保持在绿色智能照明和新能源转换存储等节能与相关技术行业的领先地位提供技术支撑，为进一步提升公司核心竞争力提供人才和技术储备。2016年，研究院首先就如何进一步提高照明和新能源两个领域的产品在绿色节能、数字化和信息化、网络化等三个方面的问题，分阶段、分步骤的进行技术攻关。3.1在绿色节能关键技术方面，加强对智能照明驱动电源、智能控制器、充电桩主控系统和充电机的研发，希望分别找出成熟的和高性价比的技术方案，以促进技术的市场转化率，并建立和保持行业竞争优势地位。其中在照明领域，加大对LED光源和新光源的应用研究，希望找出最节能、最亲市场的照明方案；3.2在数字化和信息化方面，从计算机芯片技术应用、嵌入式软件(含操作系统)技术应用、传感技术的应用等不同层面进行技术攻关、技术融合。同时，加强对智能照明系统、充电桩群/充电站监控和管理系统、手机APP等软件的核心技术攻关。通过这些技术攻关为公司向绿色智能照明和新能源转换存储两个主线市场输出有绝对竞争优势的产品群，以此稳定和扩大市场。3.3在网络化方面，把“互联网+”的精髓灵活贯彻到智能照明和新能源转换存储等节能与相关技术的研发中，从物联网的实现技术入手，开发具有自主知识产权、低成本、高性能的系列化电路模块，为灯联网、充电桩联网提供通信和数据交互功能，为能源互联互通和移动交付提供支撑，并进一步降低智能照明和新能源转换存储等节能与相关技术产品的生产成本，提高产品性能和品质。此外，相关研究应紧跟世界科技发展的步伐，适时开展新材料、新光源、新工艺和新产品的技术储备和跟踪。 与此同时，要进一步加大人才引进和培养力度，计划通过3到5年的努力，把工程研究院打造成思想活跃、人才云集、成果频出的高科技省部级甚至国家级研究院，使之成为安徽卓越腾飞的高技术库、新产品库和重大思想库。4. 任务 以产品技术和产品服务方案为先导，围绕绿色智能照明和新能源转换存储等节能与相关技术产品全过程的关键技术开展全方位的技术攻关，争取在智能照明驱动电源与整灯设计、充电桩主控系统与整桩设计、智能控制器、电力线载波通信与控制模块的性能提升、生产水平提升、产品集成技术提升、能源监测与管理等方面取得突破性的创新成果，并形成具有自主知识产权的工艺技术和工艺标准，同时要紧跟世界科技发展的步伐，关注智能照明(比如LED光通信与生物照明等)和电动汽车充电技术(比如无线充电等)的发展前沿，适时开展新技术、新工艺和新产品的战略储备和跟踪。2016工程研究院的主要任务就是从智能控制的系统技术出发，就智能照明驱动与整灯设计方面、智能控制器方面、充电桩主控系统与整桩设计方面、能源监测和管理平台软件方面等分别进行基础研发和技术攻关，重点从以下几个方面入手：4.1 智能照明驱动与整灯设计方面：2016年主要围绕LED进行提高性技术研究和性价比方案研究，其次是进一步完善好数字高压钠灯的系列化设计。无极灯方面，淘汰高频无极灯，数字无极灯也不再投入核心研发力量，但需做好正常出货质量保证体系。具体安排如下：4.1.1 要进一步解决LED驱动电源的系列化和智能化问题，尤其是要解决LED灯驱动与电力载波集成技术开发问题。从公司的主要市场需求出发，使LED驱动电源在技术稳定性、智能化的基础上，提高其功率密度，降低技术性成本。同时，以LED工厂灯、LED隧道灯、LED路灯、LED防爆灯等产品为牵引，加强LED散热、光源及配光等相关技术的研究，以保证LED主要核心要素在技术先进性和性价比上有整体性提升，以驱动市场稳定和快速增长。其次，积极开展LED调色温、定制光谱的驱动技术研究和技术积累，为下一步农业智能照明项目奠定基础。再次，应积极关注交流LED、OLED等LED技术发展动态，适当投入相关资源推动交流LED的研发，尤其加大交流LED在防爆灯、路灯等维护相对困难、安全大于性能要求的产品领域的应用技术研究。4.1.2在2015年的工作基础上，进一步做好数字高压钠灯研发定型工作和产品系列化输出问题，重点解决稳定性问题和调光问题，并使之具有较高的性价比。在智能控制上，由于钠灯系统特点，不再考虑电力线载波通信与控制的技术集成，采用外置自研模块的方式实现智能调光，使之可以满足高速公路隧道照明和市政道路照明等主要市场的需求。4.2 智能控制器方面：智能控制器主要承担着现场设备数据采集与主动上传、上位机控制和管理策略的下发与存储等任务，2016年智能控制器的研发主要围绕智能照明和充电桩两个技术领域展开，重点解决三个问题。4.2.1要进一步解决现有进口版智能控制器的应用研究问题，围绕公路隧道照明、市政路灯照明等领域智能监控和管理的核心需求，深入掌握进口版智能控制器(ILON-SMARTSEVER)的配置和二次应用开发(FPM功能块)，配合市场需求推动项目的顺利。4.2.2要在公司自主研发的智能控制器项目上继续推进，重点是要解决应用设计(继电器输出板、电源板、PWM输出放大等)的问题，加速设计定型和产品转化工作，使之可以在公路隧道照明和市政路灯照明智能监控和管理平台上得到稳定的应用，同时，积极开展该智能控制器在充电桩监控和管理平台上的应用研究。另一方面，针对公司自主研发的智能控制器，推动回路管理向基于电力线载波通信的单灯管理发展，并投入研发力量，力争在2016年攻克技术难关，并产品化和得到应用。4.2.3要解决智能控制模块的的应用研究和技术开发问题，首先是要解决电力线载波通信与控制模块的技术优化升级和产品规模生产问题，其次是要解决电力线载波通信与控制的核心技术国产化问题，并在照明和车载充电通信领域取得重大突破。然后还要加大对RS-485、CAN、DALI、无线模块等控制模块的应用技术研究，以提高综合解决问题的能力。4.3 充电桩方面：充电桩是新能源电动汽车能量补给装置，也是新能源电动汽车得以推广应用的基础设施，目前正搭乘国家新能源政策以井喷速度发展，市场需求也在呈多样化和个性化发展，时间紧，任务重，2016年主要围绕交流充电桩标准化、直流充电桩标准化两大产品主题，要重点解决三个问题。4.3.1要进一步完善交流充电桩的产品结构和关键部件定型问题，积极贯彻落实新国标，并加大对中国普天、国家电网等充电桩运营企业的需求研究，从解决交流充电桩主控系统兼容和拓展问题出发，加大对交流充电桩的系统研究，通过设计和开发，输出技术和性能均相对稳定、可拓展、兼容性强的的产品，使之可以及时响应和满足迅猛增长的新能源市场需求，争占市场份额。在充电口的配置上，以双充为主，加强单允定制(面向整车厂商)设计能力。在充电操作体验上，攻克二维码扫描充电、无卡充电、在线支付等技术难关，便手机APP成为充电桩应用的重要方式。4.3.2要解决直流充电桩的设计定型和产品系列化问题。首先是尽速完善公司既有的双充直流桩在主控系统软硬件方面的关键技术，优化软件策略，加快推动主要部件的定型，形成系列化产品，在关键技术(智能充电功率自适应)上适度超前满足市场需求。在主控系统的兼容性上，在成本可控的条件下，可以考虑交直流充电桩共享主控系统，实现交直流主控技术兼容。其次，以攻克和完善双充直流桩技术为基础，结合新国标和行业需求发展形势，在单充和多充技术上做技术拓展研究，尤其是在多充条件下，应站在运营商和有关用户的角度，加强用户UI交互设计，提高充电效率，提高充电便利性。同时，以公司自主开发的便携式充电机为基础，进一步加强与整车厂商的定制化设计工作，推动与中联重科、南京金龙、苏州金龙、宇通客车、安凯客车等整车厂商的技术合作。4.3.3 在交流充电桩和直流充电桩相对定型和完善的基础上，积极开展交流体一体化充电桩的研究，使之可以同时实现交流充和直流充，进一步提高UI交互设计，提高充电便利性等。4.3.4解决直流充电桩的关键技术非车载充电机技术。以3.5KW充电机为突破口，攻克嵌入式软件技术、核心电路技术，尤其是核心电路的软件算法技术，通过持续研究和开发，以掌握和积累核心技术为目标，并继尔实现充电机整机设计和产品系列化。在产品应用设计上，深入研究行业应用趋势和个性化需求，走定制化产品设计之路，在充电桩和智能微电网领域逐步得到有自主特色的应用。4.3.5要解决电力载波技术在交流充电桩与电动汽车之间通信与数据交互的技术研发和应用问题，以公司正在推动的交流充电桩与电动汽车电池管理系统之间的通信协议为契机，加速电力线载波技术的国产化和基础性研究，力争推出有自主特色的车端和桩端通用的电力线载波模块，以提高交流充电安全和交流充电体验，树立公司核心技术在行业的影响力。4.4 智慧能源监测和管理平台软件方面：要重点解决四个问题。4.4.1 要对公司既有的城市级市政路灯照明智能监控和管理平台软件进一步完善，重点是规范和提高UI交互体验，从实际的业务需求出发，对监控和业务管理的主要功能模块进行适当梳理，既要做好平台核心技术的研发(包含平台对现场集中器的通信与数据交互协议在内)和整体软件的推出，也要平台软件的现有运行状况，按市政要求，把上海50所及相关单位的第三方平台接入现有平台，并做好相关技术对接工作。总之，2016年，工程院要全力以赴、组织一切资源把市政路灯监控和管理平台完善好、融接好，使之具有较为先进的技术水平，满足市政路灯管养的主要需求，并推出配套开发的手机APP，实现移动零距离和可视化维护管理，使之可以在全国推广应用，从而树立公司在行业上的新形象，推动公司品牌建设。4.4.2 要对公司既有的高速公路隧道照明智能监控和管理平台软件进一步完善，重点是规范和提高UI交互体验，结合新国标对调光的要求和公路隧道照明实际的业务管控需求，对监控和业务管理的主要功能模块进行适当梳理，做好平台核心技术的研发(包含平台对现场集中器的通信与数据交互协议在内)和整体软件的推出。其次是要围绕公路隧道照明智能监控平台与电力监控、消防、交通事故等关联业务模块的联合控制需求，建立和完善平台软件的SCADA规范，使之可以具有较为理想的系统兼容性和模块互联互通能力，从而全面满足公路隧道照明智能化控制和管养的实际需求，使之可以在全国推广应用，从而树立公司在行业上的新形象，推动公司品牌建设。4.4.3要对公司既有的充电桩群和充电站智能监控和管理平台软件进一步完善，重点是规范和提高UI交互体验，结合新国标、中国普天等相关协议和业务需求，对监控和业务管理的主要功能模块进行适当梳理，把交流充电桩、直流充电桩和无线充电桩的管控纳入统一的平台，并做好平台核心技术的研发(包含平台对现场集中器的通信与数据交互协议在内)和整体软件的推出。其次是要全力以赴、组织一切资源对公司既有的充电桩手机APP进行进一步的完善，重点是站在电动车主的角度围绕充电桩的应用