施耐德电气加快布局中国智能电网建设.doc

携能效管理优势 施耐德电气加快布局中国智能电网建设施耐德电气出席第五届中国电工装备创新与发展论坛智能电网技术及装备论坛 全球能效管理专家施耐德电气日前出席2010第五届中国电工装备创新与发展论坛智能电网技术及装备论坛，与来自全国产业界和科技界的代表共同探讨在建设安全水平高、适应能力强、配置效率高、互动性能好、综合效益优的坚强智能电网的背景下，如何提高电能开发和应用电气技术的创新发展。 施耐德电气（中国）智能电网、电动汽车、新能源首席专家杨俊乾表示：“智能电网的智能核心是如何建立一个坚强的配网，施耐德电气将借助在配电和能效管理方面的技术优势和先进经验，成为中国智能电网建设有价值的咨询者和解决方案的提供者。” 早在两年前，施耐德电气就已经成立全球的研究部门，专注于智能电网的分析研究工作，且在中国特别设立了智能电网、电动汽车、新能源首席专家一职。施耐德电气认为未来的智能电网需要解决分布式发电的接入问题，通过优化能源管理以保证电网的高效利用，并确保无处不在的通信和智能化。现阶段，中国对于配电网络的投放需要加强，智能电网的核心是要建立一个可靠、安全、高效和绿色环保配网，而现在国内输配电过程能耗相当高，施耐德电气的传统优势在配电和用电，目前施耐德电气业务和智能电网密切相关的领域包括：可再生能源发电、智能配电网、智能住宅、高效企业、需求响应及用电管理，在这些方面施耐德电气在全球都具有领先优势。并已经在国内、外建立一些前期的示范性项目，这将对中国智能电网的建设提供良好的借鉴作用。 此外，施耐德电气认为智能电网最终和节能是密不可分，目前施耐德电气推出的EcoStruxure能效管理平台，可以整合施耐德电气在电力、工业、建筑楼宇、数据中心和安防5个领域的独特技术和专业经验，可以实现对电能的高效管理，从而帮助寻求提高能源效率的客户提供高达30%的节能效果。 2010第五届中国电工装备创新与发展论坛智能电网技术及装备论坛是由中国电工技术学会主办的。来自机械工业部、中国电工技术学会、中国机械工业联合会、国家能源局、中国科学院、中国工程院、国网电科院智能电网研究中心等政府部门领导以及行业企业出席了该论坛。基于智能电网技术的新型节能服务平台时间：2009-11-24 14:39:06来源：中国节能服务网作者：王志雄 核心提示：惠州市中林实业有限公司能效电网项目技术案例分析惠州市中林实业有限公司在不断跟踪发达国家相关前沿技术的前提下，针对我国的能源管理发展趋势、能耗现状与特点，已经开发出了拥有自主知识产权的“洁能仕”系列能源管理设备及软件，从而为企业建立能源长效管理机制和解决能耗居高不下的难题提供了可靠的技术与设备保障。一、引言 2005年11月初，广东省有关部门提出了在广东开展能效电厂项目的设想；2006年3月，广东省能效电厂项目通过广东省政府的审批；3月底国家有关部门批复广东省参加能效电厂项目研究工作并作为项目先行试点实施省份；目前广东能效电厂项目已经正式运作。虽然能效电厂已经开始运作，但它只是局限于能源节约措施的整合，并没有建立一个能效管理、能效测评的平台。针对这种情况，惠州市中林实业有限公司在能效电厂的基础上，根据市场需求，结合中国南方电网智能电网建设规划，推出了能效电网项目。能效电网整合政府、电网、用电企业、节能服务公司等资源，为政府提供能源规划、能源统计；为电网提供负荷侧管理；为用电企业提供能源审计、能源管理、节能服务；为社会提供节能信息与咨询服务；为节能服务公司提供节能项目，是一个多赢的节能服务平台，是能效电厂的延伸和发展。二、能效电网概述1、能效电厂的不足 能效电厂是单一的节能，并不能对整个工厂或区域的节能行为进行实时有效的监控和分配，正如目前我国部分地区建设了很多风电厂，由于规划和电网接受能力建设严重滞后，建成后并不能上网发电，不能发挥其应有的效能一样。众多的能效电厂也需要一个统一的规划、管理、运营，以期发挥最大的节能效用。 2、能效电网的参与方 能效电厂的核心是节电，而能效电网的核心是节能管理，能效电网除了在用电终端进行节能改造和加装节电设备外，更重要的是对整个用电单位进行能源的合理利用与管理，有效配置资源，同时利用强大的网络功能，对整个用电系统进行负荷侧管理。能效电网为政府和电网宏观调控提供决策依据和技术手段，因此能对整个社会用能起到宏观控制作用。所以，能效电网的建设对于可持续发展的经济社会是必需的。 持续发展的社会需要一个节能的能源基1.能效电厂的不足能效电厂主要是通过减少终端用电设备和装置的用电需求的方式来产生“富余”的电能，即通过在用电需求方安装一些提高用电效能的设备，来产生、建设与实际电厂一样的效果，其需求的减少等于电网对于其它部分供应的增加。能效电厂概念的核心不在于发电，而在于节电，通础，对能源高效率利用必然需要采用能源管理系统，而能效电网则是可持续发展社会的节能基础。3、能效电网架构能效电网是以智能电网为平台，以信息、通讯、计算机、智能控制、电力电子技术为支撑，整合各级政府、电网、银行、用电企业等社会资源，以节约能源、有效利用社会资源为目的的节能服务平台。运用能效电网，能够通过仿真模拟、远程诊断等高科技手段进行节能设计、能源审计、能效评估、再生资源回收分析等，为企业提供全方位的整体节能解决方案。物理平台见下图。 4、能效电厂与能效电网的关系 能效电厂主要是通过减少终端用电设备和装置的用电需求的方式来产生“富余”的电能，而能效电网的核心是节能管理，除了在用电终端进行节能改造和加装节电设备外，更重要的是对整个用电单位进行能源的合理利用与管理，有效配置资源，同时利用强大的网络功能，对整个用电系统进行负荷侧管理，它是能效电厂和延伸和发展，能效电网以其对能效电厂的有效控制、管理、运营为核心内容，是能效电厂的调度中心。 5、能效电网运营模式节能服务公司通过建立能效电网联结耗能企业、政府机构、电网公司、银行机构等部门，实现社会资源的完美整合。对于直接用户，在实施项目之前对效果没有以往成功经验可寻，而节能服务企业担心资金投入回收的风险，从而在企业和用户间形成了项目实施障碍。节能服务公司可以依托雄厚的资金实力和政府等社会资源，通过政府立项，依据节能法、“十一五”规划纲要等法律政策与电网、银行建立战略合作关系，与用电企业建立客户关系，采用合同能源管理模式进行项目运作，采取“节约的电费”按用电量给付，用电数据由电力部门直接提供，这样既可以减轻用户的负担，又可以解决企业的生产投入资金。当出现纠纷时，银行按照事先的约定凭现场使用三方签字数据单，达到约定标准则凭单付款，达不到约定标准则通知企业技术服务部，对双方都有约束和保障。此种方式为电网、节能服务单位、用电企业形成了良性互动，在当前我国节能形势下，对于节能服务公司迅速占领市场和建立品牌，为企业和社会赢得丰厚的经济利益和社会利益开辟了新的出路。三、能效电网的运行特点1、为政府提供能源监测等服务广东省节约能源条例第三十二、三十三条明确规定：阻碍或者拒绝接受节能监督检查、能源利用监测的，由县级以上节能行政主管部门予以警告，责令改正；违反中华人民共和国治安管理处罚条例的，由公安部门依法处理；构成犯罪的，依法追究刑事责任。违反本条例第六条第二款规定，单位产品能耗或者单位产值能耗超过规定的能耗限额的，责令限期治理；逾期不治理，或者在限期内经治理仍达不到要求的，由县级以上人民政府节能行政主管部门提出意见，报请同级人民政府按照国务院规定的权限责令停业整顿或者关闭。能效电网的建立，为能源监测部门对企业的能源监督、监测提供了强有力的技术保证。2、为电网提供需求侧管理平台 综合资源规划和需求方管理技术（DSM）八十年代源于美国,九十年代以来逐步发展到许多发达及发展中国家。按美国有关部门提出的方案估计，1990年至2000年通过需求方管理将会减少1400亿kWh的电量消费，其中50%来自商业，居民用电及工业用电各占25%。我国对综合资源管理和需求方管理的应用正进行探索和试点，并做了大量有价值的工作。该技术使能源的节约和开发具有同等地位，能源资源利用更加合理有效，适合市场运行机制，减少电力建设投资，抑制电价上涨，平衡供电负荷，增加电网运营效益，从而节电、节能、保护环境等，正成为当今科技进步和社会发展的一个重要领域，具有广阔的发展前景。通过开展电力需求侧管理，可以提高用电效率，减少电能总量消耗，节约一次能源，减少污染物排放；还可以降低高峰负荷增长，缓建或少建电厂，减少电力建设投资，平抑电价，提高社会资金利用率，对保障我国经济社会可持续发展意义重大。务3、为企业提供能源管理的专家级服大型企业因用电设备繁多、耗电量巨大，通常都存在如何对设备进行实时监控、科学用电的问题。为此，众多企业采用了以电力能源管理系统对企业内部各用电点负荷状况进行实时监测的管理方法，既为企业内部实现电力负荷平衡提供了技术支持，也为进一步提高能源动力系统运行可靠性，提高能效和质量管理提供了保障。如，南钢公司2003年投运的电力及能源管理系统不仅为电网移峰填谷作出了贡献，也在控制企业自身用电成本上取得了明显效益，系统自投运以来已减少电费支出200多万元。此外，许多企业还根据电力在用电高峰时价高、低谷时价低的特点，通过合理安排企业生产班次和检修计划，将不需要连续运转的设备和工序安排在用电低谷时生产，将设备检修安排在高峰时，在确保正常生产的前提下，取得了减少高峰用电、降低成本的效果。4、为社会提供电力DSM的公共信息在电力DSM工作影响力小，公众认知度不高、宣传强度低的形势下，能效电网增强了宣传效果，服务大众，增加公众对电力DSM的理解和支持，为社会提供电力DSM公共信息。能效电网是电力DSM的专业网站，与公共电力信息系统、主流媒体紧密配合，可为公众提供公告电力供需形势，倡导合理用电，公布单耗定额、宣传节电“四新”、诊断项目成效、回答公众的咨询等信息服务。同时可利用该网络平台开展电力DSM理论、技术以及实施方案的培训等工作。四、典型案例某钢铁集团公司能效电网 广东某钢铁集团年用电量约10亿千瓦时，通过实施集团公司内部能效电网项目，为公司节约电费开支如下： （1）项目实施后降低电能最大需量年节约费用： 未调整前最高时为27万KW，调整后至少下降10%，则有：27万KW27元/KW.月12月10%=875万元 （2）调整峰谷电价差的收益： 广东南方电网大工业用户电费构成如下，高峰：平段：谷段价格比约为3：2：1，时间比为：6：10：8，通过能效电网优化错峰用电，在用电总量不变的的情况下，错峰量达到20%，一年总错峰节约开支为：6亿元/0.57元/KW6/24（0.9元/KW-0.3元/KW）10%=1500万元。 （3）直接节约电量节约电费：整体节约10%，年节约电费为：6亿*10%=6000万元。 上述三项相加每年至少为企业节约电费8375万元，从成本上分析，电费开支最少下降了14%以上，还不包括因此减少的设备维护更新成本，为电力系统减少了3万千瓦的装机容量和输电能力等。 对电力系统而言，通过建立能效电网，可以提高供电可靠性和服务水平；在电力供应形势紧张的情况下，可以大大缓解缺电的压力；可以提高发电设备利用率和电网设备利用率，保证电网安全、经济运行，降低发电成本及发电煤耗，降低线路损耗和变压器损耗，减少和延缓电源建设投资和电网建设投资。 如果有10个上述规模左右的工厂实施能效电网项目，则至少可以减少一台30万的发电机组投资和输电线路建设，减少国家投资30亿以上。假定一个城市用电缺口为30万千瓦，那根据可调负荷的情况，能效电网可以通过合理的优化调度，帮助这个城市弥补30万千瓦的用电缺口。其中产生的经济效益仅避免工厂停产这一项，城市就将得到难以估计的经济价值。如果按30元/千瓦的价格来计算的话，将得到每月1000万元的经济效益。同时通过能效电网可以通过自动调度，在保证重点用户用电的前提下，用足购电电量（理论上可以用足99%），避免了为重点用户保留的电力浪费。 如果说电源建设是第一资源的话，加强供需管理，实际上是在开发第二资源。通过供需管理开发电力资源，投资少，见效快，潜力大。因此，抓电力供需管理，应该是今后我国电力工业发展必须坚持的一个基本方针。五、能效电网的发展现状 能效电网是以高科技为基础的具有国际先进水平,应用于整个电力系统的节能平台。能效电网平台产品的研究、开发直至投入生产经营和使用，不仅具有显著的经济效益，更重要的是有着巨大的社会效益，符合企业节能降耗的需要，符合电网运营电力需求侧管理的需要，符合政府节能监测的需要，也符合我国以高科技手段节能降耗的政策。 随着国家智能电网的建设和节能减排活动的深入开展，对能源的生产、输送、用能管理将更加的完善科学合理和精细，相应的对节能服务产业提出了更高层次的要求，能效电网将成为智能电网不可分割的重要组成部分。“智能能源网提高能效至少15”2010-08-06 16:35:55 东方早报 微博评论 浏览次数：0字号：T|T名词解释：智能能源网智能能源网是指利用先进的通讯、传感、储能、新材料、航天、化工、微电子、海量数据优化管理和智能控制等技术，对传统能源的流程架构体系进行革新改造和创新, 建构新型能源生产、消费的交互架构，形成不同能源网架间更高效率能源流的智能配置、智能交换，推动现有单向运转的能源体系进化为生产、输送、分配、使用、市场、运行、客户、服务、远期能源价格管理和监管、碳权利与低排放奖励和不同能量网架之间优化整合互动的流程。“课题组测算表明，建设智能能源网将把国内能源效率提高至少15。” 中国国际经济交流中心（简称“国经中心”）智能能源研究组组长武建东昨日在中国智能能源网研究成果发布会上表示。智能电网产业联盟（Gridwise Alliance）主席圭特巴特尔（Guido Bartels）在同一场合称，武建东已受邀参与制定国际智能能源网络标准与规范。赵佳峰制图去年11月，国家发改委、国家能源局与国经中心签订了“十二五”智能能源规划课题研究合同。国经中心组建了以武建东为项目负责人的课题组，已有10家国内外机构、200多位行业专家和协作人员参与了课题研究。今年7月15日，国家能源局发展规划司作为委托方的代表，邀请中国工程院、中国能源研究会、国家能源专家咨询委员会、国家电力监管委员会、中国电力企业联合会等机构的有关专家组成评审委员会，评审并通过了中国智能能源网发展模式及实施方案课题研究成果。国经中心常务副理事长郑新立昨日称，课题组的初步研究结果“基本廓清了智能能源网学说的理论体系、发展模式和实施方案” 。突破口：智能电网、燃气网 智能能源网更准确地说是互动能源网（Interactive Smart Grids），目前也被称为更先进的智能网学说。目前解决全球能源战略转型的理论体系主要有两个：其一是单网架的智能电网发展方案，如美国、欧盟提出的智能电网发展模式，中国国家电网提出的坚强智能电网也属于这一范畴，这个方案注重以电力系统为主的智能化改革。其二就是武建东提出的综合网架的智能能源网的发展方案，这个方案认为不同能源网架间需要实现更高效率的智能配置、智能交换，为此要推动智能燃气网、智能电网、智能水务网、智能热力网、智能建筑、智能交通、智能工业管理和智能交互架构管理等八个子网络建设，实现分行业、多产业的能源智能化，并实现能源产业双网或多网的互动配置、能源总网架优化管理。武建东认为，应把智能电力和燃气网络作为智能能源网建设共同的突破口。“燃气网资产的控制权一般由地方政府掌握，有利于形成以城镇为中心的能源改革格局，燃气网也可以作为终端能源主要供应者进行燃气发电，以煤炭为主的能源生产和消费机制可以通过气化提高效率。”武建东说。课题组的测算还表明，建设智能能源网将把中国能源效率提高至少15，以去年中国能源消费总量而论，全国每年大约可节省至少近4亿吨标煤。同时，发展智能能源网还能带动诸多能源支持产业的变革，包括IPv6、微电网、纳米能源产品、传感器、储能、海量数据优化管理和智能控制等。海水淡化设想一直以来，中国水资源利用面临挑战。数据显示，去年，中国内地水资源总量仅为23763亿立方米，比上年减少13.4%，城市供水人口约3.8亿，人均日生活用水量180升左右。对此，武建东大胆设想，“中国淡水，特别是工业用水的三分之一可以来自海咸水淡化。”武建东认为，应该调整南水北调以及跨江跨河的调水计划，水电热大体系互动配置也需要重新制订中国能源需求目标。“修改既有电力发展规划和用电需求，目前产业界估算的2020年电力装机容量近17亿千瓦的规划，无法满足未来五至十年中国用能需求。由此，需要推进风能、太阳能、核能、煤电等与海咸水智能配置并实现产业化。”“调整南水北调的水资源战略，重新优化中国水资源管理体系。”他表示，新的目标可以是：未来五年东部沿海城市建立日处理量3000万吨的海水淡化产业体系，未来十年日处理量达到6000万吨。“咸水很多，处理成本比较低，三四块钱出头，对于国内未来资源需求价格来说是可以利用的。”武建东说。对此建议，全国政协经济委员会副主任、中国电监会原主席、中国能源研究会理事长柴松岳认为，“这个思路是有价值的，可以推动发电建设，特别是海上风电建设能得到更好的发展。”柴松岳说，中国应该走有别于西方国家的能源变革道路，这个模式以智能能源网的形式来概括是恰当的。而且，发展智能能源网，可以充分发挥中国的制度优势、不同能源网架智能配置的优势、地方政府的优势和市场的优势。张江试点“初见成效”另据郑新立介绍，课题组已开始在河北唐山和上海浦东论证智能能源网学说的可行性，目前已初见成效。其中，张江高科(600895,股吧)技园区被选做浦东智能能源网规划与实施的示范区。上海张江高科技园区管委会副主任、张江集团（有限）公司常务副总经理刘小龙昨天在发布会上表示，示范区以绿色低碳技术、非生态消耗性技术为采纳重点，尝试新能源、分布能源等微网系统的接入并网，通过传感终端与智能化信息控制系统，实现各能源管网的调峰、储能等功能，探索实现能源网的智能、互动架构。刘小龙说，子课题研究组还对公共基础信息网等现有技术架构与标准进行了分析，希望通过智能燃气网、智能水务网和微网示范项目带动，实现新的技术与产业标准的突破，创造重大的知识产权标准，占据产业制高点，为智能能源网的大范围推广积累产业基础。刘小龙称，示范区希望突破的一系列技术和政策瓶颈，形成一整套包括制度、技术、范例、标准体系、配套、实施措施等在内的区域智能能源网络示范城发展实施方案和实施路线。刘小龙初步预计，通过区域性智能能源网的阶段性建设，引入新能源、分布式能源技术，在部分能源管线间实现智能化互动化，就可以实现园区“十二五”期末总耗能降低15%，减少碳排放81.25万吨。国际标准的“中国声音”智能能源网的研究成果也得到国际认可。智能电网产业联盟主席圭特巴特尔昨天在会上宣布，国际智能电网联盟理事会在今年早些时候一致同意，委任武建东教授担任国际智能电网联盟理事会理事。同时，不久召开的新的全球智能电网联合会的领导人也将邀请武建东代表中国发表有关智能电网的观点。巴特尔介绍，“武教授将在智能电网架构、能源网络或能源2.0等重要概念方面发挥领导作用。”巴特尔现任IBM公司全球能源和公用事业部总经理。武建东参与的工作具体包括：制定国际智能能源网络标准与规范；推动国际智能能源网标准和国际示范城市间的交流和协作；确定各专业工作组的专家和工作机制；推动国际组织、各国政府和公众共同认识并支持智能能源网的变革；其他理事会授权事务的管理。“在国际工业标准，尤其是高技术领域的标准输出方面，中国是空白的。”郑新立评价说，课题组在国际上率先提出“智能能源网”的概念，智能能源网标准的输出有望填补这项空白。森美半导体应对智能电网挑战的高能效解决方案收藏此信息 打印该信息 添加：用户发布 来源：未知多家市场调研机构预计，到2030年，可再生能源(如风力发电和太阳能发电)在全球能源消费总量中所占的份额将大幅上升。倡导节能减排、绿色发展对所有行业提出了新的要求，迎合低碳经济时代的节能设计已成为能源企业和电子产品竞争力的重要体现。市场机遇与挑战发展可再生能源是大势所趋。而太阳能和风力发电是智能电网的组成部分，同属于分布式发电范畴。推动智能电网发展可以带来许多优势，如利用双向通讯实现需求对应管理，缓和用电高峰，快速发现故障，避免停电事故，从而实现更高能效、可靠性及安全性；智能地整合新的替代能源，并为电动和混合动力汽车提供电力；更好地调整能源供需，更高效地利用发电厂及电网，减少碳排放量；提供动态的费率表，帮助客户优化总电能消费及电费支出，改善客户服务；及远程读表及远程通电和断电可以节省人力成本，提高运营效率等。在推进可持续发展的共识下，中国目前正在大力发展太阳能、风能等产业，前景看好。其中太阳能领域的技术已经日趋成熟，太阳能发电等都获得了长足发展，太阳能街道照明也越来越受到青睐。此外，为导入新一代智能电网而完善电力基础设施，中国政府制订了到2020年投入4万亿元人民币的宏伟目标，其中的“坚强的智能化电网(StrongSmart Grid)”的概念已在上海世博会展示。不过，在发展可再生能源和升级改造现有电网的同时，也面临着不少挑战。对半导体行业来说，最大的挑战莫过于能量转换，因为发展可再生能源的关键在于优化能效。以太阳能供电的LED街道照明为例，这种应用需要高效可靠的太阳能板充电控制器，以及LED驱动器等关键器件，需求相当可观。而智能电网从发电、配电和现场区域网到智能电表通信及家庭区域网，也都需要诸多电子元器件。其中包括功率因数控制器、交流-直流(AC-DC)和直流-直流(DC-DC)控制器、稳压器、MOSFET、三端双向可控硅开关元件(TRIAC)、电力线载波调制解调器、滤波、输入/输出(I/O)及数据保护、线路驱动器及信号放大器、LCD背光驱动器、EEPROM存储器及智能卡接口等。应用于智能电网的高能效解决方案示例1. 提升太阳能电池板光电转换能效的方案近年来，业界越来越关注利用可再生清洁能源太阳能的街道照明。对于太阳能街灯而言，提高太阳能电池板的光电转换能效非常重要。太阳能电池板的电压-电流(V-I)特性曲线呈现非线性和可变性，要从中获取最大量的电能非常困难。这需要太阳能LED街灯的充电控制器及其他相关电子电路(一般采用微控制器来实现)尽可能采用有效的控制方法来提高能效。安森美半导体的CS51221增强型电压模式PWM控制器就是一种可提高太阳能电池板能效的器件。它可以控制太阳能板电池充电，支持最大峰值功率追踪(MPPT)功能，为太阳能电池不断变化的V-I特性曲线提供补偿，优化太阳能电池的功率输出，提高能效，并使蓄电池充电至优化电量。在应用电路中，需要为CS51221选择合适的拓扑结构。该拓扑结构要能够在一个蓄电池的情况下将太阳能板输出电压降至12V，而在两个或多个蓄电池情况下也能轻易修改，支持升压至24V。CS51221本身能够配置为正激、反激或升压拓扑结构。在针对太阳能板充电控制应用推出的参考设计中，安森美半导体选择的是反激拓扑结构。在应用中，通过在ISET引脚动态调节电流限制，从而实现最大峰值功率追踪功能。一旦输入电压逐脉冲下降，电流限制就会被降低，直至输入电压恢复。这种方式无需使用价格昂贵的微控制器。这样实现的充电控制器会发现峰值功率点并进行动态调节，使其符合不断变化的电源特性。实际上，通过采用最大峰值功率追踪技术，可以将较以往多30%的电荷从太阳能板传输至蓄电池，这样太阳能街灯系统就可以采用尺寸更小的太阳能板，从而带来显著的成本效益。图1是采用安森美半导体CS51221控制器的太阳能板充电控制应用示意图。 图1：采用安森美半导体CS51221控制器的太阳能板充电控制应用此外，安森美半导体的NCP3066恒流降压稳压器也能用于太阳能街灯的LED驱动应用，提供系统所需的功率及光输出，并具有极高的能效。2. 智能电网方案今天的电网已变得比以往更大、更安全，具有更高的能效，但其智能化程度仍然偏低，所以智能电网是当今的重要发展趋势。安森美半导体已投入并正大量投资智能电网研发，涵盖所有产品线，包括电源转换模拟IC、信号IC(如低噪声放大器)、功率分立器件(高压MOSFET、IGBT、整流器)、混合信号IC(智能卡接口IC、时钟及时序IC)、通信IC(如PLC调制解调器)、逻辑IC、存储器IC，及标准分立器件(保护、滤波器)。智能电网的核心就是智能电表，借助智能电表，电力公司能够知道用户在什么时间使用了多少电能，便于他们提供差异化的定价，帮助用户优化其总体电能消费和电费支出。安森美半导体应用于智能电表的方案包含一系列标准产品、专用标准产品(ASSP)及专用集成电路(ASIC)，可以提供智能电表的4种基本功能，包括：电源/电源管理、计量、寄存及通信。图2是由安森美半导体的多种器件(图中绿色部分)构成的智能电表应用。图2：由安森美半导体的多种产品构成的智能电表应用全集成电力线载波(PLC)调制解调器AMIS-49587是图2应用中的一个关键器件。该器件可提供高集成度、符合标准的低功率PLC方案，可应用于智能电力自动读表及管理、街道照明控制、智能电力插头(power plug)和建筑物自动化等领域。AMIS-49587利用安森美半导体的混合信号技术，在一个集成电路中集成了模拟调制解调器前端和数字后处理功能。AMIS-49587符合IEC1334标准，有助于简化设计、降低开发及应用成本，并加速上市进程。该器件基于ARM7TDMI处理器内核，包含物理接口收发器(PHY)和媒体访问控制器(MAC)层，而大多数竞争方案都需要复杂的嵌入式软件来执行与AMIS-49587相同的功能。该器件采用扩频型移频键控(S-FSK)调制技术，结合精确的滤波，为长距离电力线提供可靠的低数据率通信，以及2,400 bps(波特)的半双工可调节通信速率。不到20千赫(kHz)的低工作频率配以自动中继器(repeater)功能，令通信更可靠，通信误差比其他及现有方案更低。图3是AMIS-49587的方框图。 图3：AMIS-49587方框图总结在政府节能规范及各种能效计划的推动下，可再生能源和新兴的智能电表市场增长潜力巨大。在这一过程中，半导体器件将以其低能耗、高能效、高可靠性、高速度、高智能性、小尺寸等综合优势肩负重任。安森美半导体拥有基于先进技术及庞大生产规模的宽广产品阵容，应对智能电网的市场机遇与挑战，包括标准产品、ASSP及ASIC。在技术上涵盖了从极高压(700 V)技术(用于开发电源/电源管理中的模拟电源转换IC)，到亚微米0.11 um CMOS技术(在单个硅芯片上集成微控制器核心和混合信号模拟电路)，以及高压MOSFET、IGBT及整流器。用智能电能计量技术提升能效类别：测试仪表 阅读：859 我们都很熟悉那些隐藏在车库、地下室或其它隐蔽之处的电表了。我们甚至可能每月会检查它一次或两次，并将电表上的最新读数打电话告诉电力公司，而不是估算一个数字。随着技术的发展，一场静悄悄的革命正在这普普通通的电表上发生。 图1显示的是一款在19世纪后期开发的传统机电式电表，它带有一个转盘和一个机械计数显示器。这种电表通过计算该转盘的旋转圈数来计量电能，金属转盘的旋转速度与所用电能成一定比例。转盘周围的线圈通过施加一个与瞬时电流和电压成比例的涡电流和推力转动转盘，它利用一个永久磁铁在转盘上施加阻尼力，以在断电后使之停止旋转。电表发展的第一个里程碑是机电式电表被固态电子式电表所代替。电子式电表利用高度集成的器件(如ADE516x1、ADE556x2、ADE716x3、ADE75和ADE77xx5系列电能计量IC)来计量电能。这些器件通过一个高精度的-ADC来将瞬时电压和电流转成数字量，然后计算电压和电流的乘积，得到以瓦特为单位的瞬时功率。对瞬时功率按时间进行积分就可以得出已消耗的电能值，它通常以千瓦时(kWh)为单位计量。消耗的电能数据显示在一个液晶显示屏(LCD)上，如图2所示。电子式电表有很多优势。除了可计量瞬时功率以外，它还可以计量其它参数，如功率因数和无功功率。它能够每隔一个特定时段计量并存储数据，这就允许电力公司提供分时段计费服务。这样一来，聪明的用户在费率较低的非高峰时期使用主要电器(如洗衣机和烘干机)，从而节省电费，而且高峰期的电能需求量减少了，电力公司也可以避免建设新的发电厂。电子式电表还不会受到外部磁场或电表本身放置角度的影响，因此它们的防窃电性能要优于机电式电表。此外，电子式电表的可靠性也非常高。ADI公司在机电式电表向电子式电表的演变过程中起到了关键的作用，迄今为止已经销售了超过2.25亿块电能计量IC。根据IMS Research公司的报告，2007年付运的所有电表中，75%是电子式的，25%是机电式的。电子式电表创造新的机遇 一旦电表数据可以以电子形式得到，在电表上增加通信功能就变得很有意义了，因为这样可以允许电表通过通信链路使用自动抄表(AMR)功能远程发送电表数据。电表制造商已经开发出多种不同的远程抄表系统架构，大致可分为近距离无线抄表系统、车载无线抄表系统和联网抄表系统。图3显示了车载抄表系统。在该案例中，电力公司派出一部装有无线数据收集器的汽车，该车只要经过居住区就可高效地收集电表数据。车载抄表系统使一个电力公司员工能够在一天内抄到的电表数量是近距离抄表系统的五倍，是人工抄表数量的十倍。在联网抄表系统中，电表数据被传输到一个固定的数据收集器，它通常位于某街道或居民区尽头的一根电线杆上。然后数据会通过宽带或无线蜂窝网络传输到电力公司。从AMR到AMI 最初，以AMR系统取代人工抄表只被简单地看作是一种降低人工成本的途径，但这一看法正在改变，因为业界认识到AMR允许电力公司方便地提供更大的好处和更好的服务(如实时计费)，从而进一步提升能效、实现故障即时报告，以及提供更精确的数据来规范网络内用户的用电习惯。AMI(先进抄表基础设施)有时会替代AMR，以突出与简单远程抄表的区别。AMI联网抄表系统可以利用从卫星到低成本无线电在内的各种技术来实现，其中两种主导性新兴技术是RF技术(利用开放的工业、科学和医学(ISM)频段)和电力线载波技术(PLC)。RF技术采用低功耗、低成本的无线电系统来无线传输电表信息，PLC则利用电力线本身来传输。ADI公司已经开发出了针对这两种技术的解决方案，ADF7xxx系列短距离收发器8可满足ISM频段RF应用的需要，而基于广泛使用的Blackfin处理器9的SALEM 系列则可满足PLC技术的需要。这两种技术都各有利弊。尤其是对于水表和气表来说，基于在水或气旁边部署电力线的安全问题考虑，RF技术正变成主要的选择。水表由于经常被埋于地下，情况也更复杂一些。对于电表而言，混合使用这两种技术看起来可能性最大，北美青睐RF，而欧洲则倾向于PLC。在美国，一小部分家庭通常只连接到一个变压器，这使得PLC方案不太经济。在某些情况下，电力公司采用混合方案部署AMI，电力线用于数据收集器和电表之间的通信，RF用于电表和室内其它计量表或设备之间的通信。Google地图中有一个显示全球AMR/AMI部署10和现场试验的很有意思的页面，它显示了最新的部署信息。设计AMR/AMI电表中的RF电路 电表通常位于拥有越来越多无线设备的房屋内部或周边，确保可靠的无线电通信是一大挑战，这就要求RF电路必须具备高性能，以抑制无线LAN等设备发出的较强信号的干扰，RF输入端可能接收低至1微伏以下的信号，并进行解码。RF模块也要求具有良好的无线电灵敏度，因为更高的灵敏度意味着更长的信号传输距离。记住，电表可能位于地下室甚至地底下，它需要和几条街之外某根电线杆上的无线电设备或与街上电力公司的抄表车进行通信。灵敏度越低，接收无线电就必须靠得越近才能正确地解码信息。对于一个移动的车载抄表系统来说，这意味着抄表车必须与您的房屋靠得更近，但固定网络基础设施必须使用更小的单元和相应更多的数据收集器。因此，高灵敏度可以使网络基础设施的成本最小。低功耗是电池供电的气表和水表的关键性能要求。电表供应商常常努力尝试降低电表的功耗，因为这样一来他们就可以将相同的设计移植到水表或气表上。此外，为了在开放的频段内工作，计量表和抄表器使用的通信协议必须符合所在国家的无线电发射规定。目前全世界有多个开放频段，其中最常用的是900MHz、2.4GHz和5.8GHz。大部分电表制造商都选择了900MHz频段作为电表之间和电表与数据收集器之间的通信频段。在某一给定的功率预算下，900MHz频段的无线传输距离比2.4GHz频段更长，基站或数据收集器就可以覆盖更大的范围。不过，从电力公司的角度来说，使用这个频段的一个缺点在于缺乏可用的标准。1GHz以下频段显然是电池供电型气表和水表的最佳技术选择，这推动了业界对标准化的要求，以便不同制造商的系统之间实现互操作性。已经从有线M-Bus用户群体成长起来的无线M-Bus，就是一个计量表之间以及计量表和数据收集器之间通信标准的例子。M-Bus11目前是欧洲规范标准的一部分，详情可见EN 13757标准。无线M-Bus协议的详细内容在衍生标准EN 13757-4中。900MHz频段的其它标准化工作也在进行之中。ADF702012和即将推出的ADF7023就是900MHz的无线电器件，这两款器件在设计过程中就考虑了计量应用的需求，这两款器件也都适用于必须符合无线M-Bus标准的系统。图4显示了ADF7020的功能框图。ADF7020全集成的低功耗无线电收发器可工作在以下开放ISM频段上：中国是433MHz，欧洲是868MHz，北美则是915MHz。它集成了完整的RF发射和接收电路以及模拟和数字基带。如图5所示，实现一个用于AMR电表13的射频卡，通常只需要ADF7020、一根天线、几个外部无源器件和一个运行通信协议的简单微控制器。ADF7020通过集成一个超低功耗的8位RISC内核来执行一些低级的通信功能，大幅减轻了外部微控制器的负担。在很多情况下，这样可以避免采用通信专用微控制器。电表制造商选择A系列收发器而非其竞争器件的另一个原因是，ADF702x系列收发器能提供业内最好的灵敏度和阻塞性能，它允许电表和数据收集器之间有更长的通信距离。ADF7020提供超过70dB的阻塞性能，这意味着，即便在一个带外信号比所需信号高出70dB的情况下，ADF7020也可以正确地检测出所需的信号并进行正确的解码。ADF7020的相邻信道抑制指标大约为40dB，灵敏度可以达到-120dB具体需取决于数据率。这比表现最好的ZigBee解决方案14的灵敏度还低20dB。HAN网络 随着很多家庭将很快配备一个具有通信能力的电表，电力公司和能源管理机构开始思考未来如何利用该技术来提高能效和节能意识。利用这个被称为“智能电网”的概念，电力公司可以采用这一扩展到千家万户的网络，来积极地管理电能输送负荷。例如可以提供实时价格信息，以便用户可以调整用电习惯。在用电高峰期，例如炎热天气时，电力公司可以给用户发送一个信息，提醒用户下一个小时的费率会提高，鼓励其关掉电器，这就需要在室内安装一个可以显示该信息的显示器。电力公司还可以更进一步地通过电表来控制用户家中的电器，如调低空调或关闭游泳池的水泵，这个系统需要电表和家用电器之间进行通信，有时这被称为家庭区域网(HAN)。900MHz射频解决方案(如ADF702x和ZigBee射频解决方案)都在这一领域找到了用武之地。大多数业内人士都认识到，一个与先进的计量基础设施相连的能够完全运行的家庭区域网还需要若干年才能实现。但是，这样的系统的好处让今天很多公司都积极为家庭区域网开发解决方案。图6显示了家庭区域网的示意图。本小结 ADI公司专注于为电表市场提供一流的技术和产品，包括RF收发器、电能计量芯片组、RF放大器、隔离产品和电力线控制产品。ADF702x高性能全集成收发器适用于具有通信功能或支持AMI的电表，为全球电表制造商提供了紧凑、可靠和低成本的解决方案。提高北京电力资源利用效率的方法与政策分析日期：2010-07-13来源：北京社科规划办 作者：信息处 字体：大 中 小 【成果要点】北京属电力资源严重匮乏的地区，电力对外省市依存度很高，因此提高电力资源的利用效率显得非常重要。由华北电力大学博士生导师、北京能源发展研究基地首席专家谭忠富教授主持的课题提高北京电力资源利用效率的方法与政策分析，在对北京能源供应、能源消费分布、能源消费强度、环境污染排放强度、电源结构、输电线损、电能效率分解、终端产品用电标准等多项指标进行深入分析和研究的基础上，提出了提高电力资源利用效率的对策与建议。能源供应链支撑着各行各业的生产和运行以及人们的社会生活，北京电力资源利用效率的高低不仅影响着电力供应安全，更影响着环境污染的程度。北京近年来能源供应的94%都是从外部购进，如2010年北京需要外调电约为480亿千瓦时。这种能源外调消费模式涉及诸多风险因素，包括运输费用上涨、供应稳定性、能源价格波动等许多不可预知因素，给北京能源供应安全、环境保护等带来不小的压力。因此，提高能源利用效率，发展循环经济，已成为北京建设资源节约型社会，推动经济增长方式转变，实现能源、经济与环境的协调、可持续发展所必须解决的课题。研究认为，要提高北京市电力资源效率，应着重从以下几个方面入手：一、通过电价调控措施，促进用户端合理用电为了合理使用现有电力，促进用户端合理用电，可采用以下方法与手段：拓展峰谷分时电价使用范围、利用差别电价抑制高耗能产业发展、用户有序用电计划、开展可中断负荷电价等。1.峰谷分时电价。发电端设备容量一般是按系统高峰时期最大用电负荷来设计的，投资费用极大，高峰时电能边际成本很高，而用电段的部分用户只要给予一定的优惠和补偿，完全可以转移用电时间，到低谷段去用电。峰谷分时电价就是依据电网负荷曲线，对有调荷能力的用户在高峰期实行上浮电价，低谷期执行下浮电价。这种经济手段可以鼓励用户降低高峰负荷，增加低谷用电，削峰填谷，提高负荷率，从而减少高耗能调峰机组的运行和启停，降低发电端投资及运行费用，减少电网线损，节省用户电费。美国数据表明利用电价进行调峰的手段与采用抽水蓄能机组、燃油、燃气调峰机组等物理手段相比，成本可以节省至少1/2。目前，北京只对大工业用户实施分时电价，应该拓展到居民用电、商业用电等。2. 差别电价。国家发改委和电监会于2004年6月发出的关于贯彻落实国家电价政策有关问题文件，标志着我国政府为限制高耗能行业盲目发展而制定的差别电价政策正式启动，差别电价覆盖的8个高耗能行业包括电解铝、铁合金、电石、烧碱、水泥、钢铁、黄磷和锌冶炼。该政策对遏制高耗能行业盲目发展，促进产业结构调整及升级，提高能源利用效率，促进经济、环境与资源的协调发展起到积极的作用。北京目前并不存在上述8个行业，但北京需要大力推进电动汽车充电电价，促进电动汽车发展，减少石油消耗，进而减少环境污染。3.用户有序用电。编制大型用户高峰、低谷时段的用电序位计划，可以平