去年,國家電網公(gōng)司(以下簡稱國網公司)關於堅強智能電網的發展規劃確定之後,電(diàn)網智能化的(de)升(shēng)級工作已經在有條不紊地進行(háng)之中。據悉,國網(wǎng)公(gōng)司智能電網相(xiàng)關部門正在積極推進相關標準建設,有(yǒu)望在2010年底全部完成。與此同時,國網公司對智能電表的招標工作正在分階段實施,智能電(diàn)站的升級改造預(yù)計在今年也將(jiāng)有實質性進展。而局部(bù)智能電網(wǎng)的示範點工程已經在上海(hǎi)、北京等省市推廣,尤其是服(fú)務上海世博會的智能(néng)電網(wǎng)工程受到了各界的關注。
電表成本是企(qǐ)業麵臨主要挑戰
?電表(biǎo)成為智能電網(wǎng)發展的排頭兵。
?眾多廠商參與競爭使成本競爭不(bú)斷加(jiā)劇。
智能電網涵蓋的技術和涉及的產業(yè)非常廣泛,它從概(gài)念(niàn)走向實踐帶動了很(hěn)多產業的發展,智能電表就是其中最早受益的市場之一(yī)。由於與用電消費直接相關,也是用戶和電網公司之間的一個紐帶,智能電表成為智能電網(wǎng)發展的排頭兵,“智能電表相關行業未來將麵臨一個每年超過50億元規模的市場。”許繼(jì)集團智能電網研究中心主任周逢權表示。
智能電表(biǎo)不同於(yú)傳(chuán)統電表(biǎo)之處在於它是雙(shuāng)向實時通信,具有互動的特征,能夠提供實時數據,為實施階梯電價提供了可(kě)能。因此,智能電表在設計中強調了更(gèng)強的(de)信息(xī)處理、交互、計量和通信能(néng)力(lì),在國家電網公司公布的智能電網標準中,對這些(xiē)指標也都作出了詳細的(de)規定。
新的標準增加了產品設計的難度,給電表企業帶來了技(jì)術和成本上的挑戰。“目前的電表標準使得生產成本、材料成(chéng)本都大幅度提升,同時使交貨周期變長。”電表領(lǐng)域的專家羅冬生告訴記者。與(yǔ)此同時,為快速參與國家電網的智(zhì)能電表招標(biāo),電表企業提供的智能電表產品很(hěn)多是由原有電表方案改(gǎi)良而成的,雖然在性能上(shàng)滿足了標準要求,但(dàn)成本較高。
而智能電表招標的數量有限(xiàn),參(cān)與競標的企業數量卻眾多,為獲得市場份額,廠商(shāng)在競標中不得不打價格戰,中標的產品價格處於低位,企業的利潤空間很小。除(chú)了在技術壁壘較高的三相(xiàng)智能(néng)電表領域中標企業較為集中以外,二項、單項電表的中(zhōng)標企業數量都(dōu)為(wéi)數較多,市(shì)場份額較為分散,企業要想通(tōng)過規模效應取得更多的利潤很(hěn)困難。而(ér)從設計方(fāng)案(àn)上看,改良的技術方案也有(yǒu)待進一步發展,形成更為(wéi)成熟的架構。
因此,針對研發更為成熟的方案和降(jiàng)低成本的迫切要求,智(zhì)能電表領域似乎正(zhèng)在醞釀著一場變革,SoC電表方案就(jiù)是這次變革的中心話題之一。從很多應用領域的(de)發展來看,SoC是必然趨勢,它作為高度集成的方案,被認為不(bú)但可以(yǐ)簡化設計,而且大大降低產品的成本,理論上說(shuō),電表設計同樣(yàng)可(kě)以采用(yòng)SoC方案。
SoC方案未(wèi)來(lái)兩年將取得(dé)市場突破
?SoC 提出多年,但因種種原因未被(bèi)實踐。
?成本壓(yā)力使集成(chéng)的SoC方案再次被(bèi)關注。
智能電表SoC的設計思路其實並非現在才提出,這種提法在業界已經(jīng)存在很多年,但由於種(zhǒng)種原因,並未在中國市場得到真正的實踐。“在中國,電表SoC方(fāng)案(àn)的提出已經有很多年了,但(dàn)在本地市場的發展卻是步履維艱。在(zài)10年前全電子表剛剛興起的時候,由於各地方電力局出於諸多(duō)考(kǎo)慮而對某些關鍵功能芯片(例如計量芯片或時鍾芯片(piàn))作出了硬性選型(xíng)要求,而打消了各廠家(jiā)針對國內市場(chǎng)進行(háng)SoC方案設計研發的想法。”飛思卡爾(ěr)半導體微控製器部(bù)資深產品經(jīng)理張明峰告訴記(jì)者。
上海貝嶺股份有限公司電能計量部副總經理(lǐ)費宇航分析說,電力部門之所以還沒有接受SoC方案,主要是對該(gāi)方案的可靠性尚心存疑(yí)慮,因為對於電表而言,計量功能的(de)可靠性(xìng)是第(dì)一位的,單獨的計(jì)量芯片(piàn)經過20多年的發(fā)展,其主要生產企業(yè)在產品設計、生產製造、質量控(kòng)製及服務等各方麵已十分成(chéng)熟,而SoC為近幾年出現的方案,其產品的長期可靠性尚待驗證,因此電力部門前期保持了謹慎態度。“集成越(yuè)多的內容,可靠性的考核標準就越複(fù)雜。”銳能微總經理陳強告訴記者。羅冬生舉例說,表計對計量要求(qiú)高,μV信號要(yào)計量準確,SoC在處理數電與模電相互幹擾方麵難度較大,這是目前沒有被(bèi)采用的原因之一。
張明峰認為,盡管謹慎的做法對前(qián)期(qī)電表產品的可靠性和(hé)穩定性起到一定的作用,但卻壓製了技術方案(àn)的多樣性發展,以至於近10年來中國本地市(shì)場的全電子(zǐ)電表設(shè)計除了功能在不(bú)斷增強外,在技(jì)術(shù)方案上(shàng)卻沒有太大的(de)創新。
而在當前降低成本成為智能電表行業要麵對的最大挑(tiāo)戰的形(xíng)勢之下,要獲得競爭優勢和更(gèng)多的利潤空間,業界不得不再(zài)次關注SoC方案。更加重要的是,此次國網公司的智能電表標準似乎也對SoC未做(zuò)排斥。張明峰告訴記者,從國網電表(biǎo)產品標準的製定角度看,新標準完全摒棄了以(yǐ)前那(nà)些不合理的芯片選型規定,轉而強調明確功能要求和設定統一的技術規範。他認為,隻要SoC方案完全符合標準中所規定的功能和技術要求,就可以(yǐ)被采用。因此飛思(sī)卡爾積極投入電表(biǎo)SoC的研發,最近(jìn)就推出了兩款(kuǎn)新的SoC芯片。而據悉,除了MCU廠商之(zhī)外,一些計量芯片廠商也在開發SoC方案,這兩種企業形成了SoC領域中的兩個陣(zhèn)營。
針對SoC方案的可靠性疑慮(lǜ),張明峰表示,SoC方案中電量計量的軟件算法是保證(zhèng)精(jīng)準度的關鍵。為此,飛思卡爾基於其微處理器(qì)架構,專門開發了針對(duì)電表計量的各種軟件算法,並通過實物樣表和客戶側進(jìn)行完整的驗證。目前基於其軟硬件算法能保證(zhèng)達(dá)到三相有(yǒu)功計量(liàng)0.5級、無功2級的計量精度。
采用SoC方案的(de)電表產品在很多國外市場並不受限製,因此發展相對較快,國內相當(dāng)一部分電表企業(yè)的產品出口海外,SoC方案受到了這(zhè)些企業的歡迎。費(fèi)宇(yǔ)航認為,隨著SoC方案的逐漸(jiàn)成熟,以及在國外部分市場的批量使用帶(dài)來(lái)的示範效應,在國內電表產品成本壓力日趨增大的情況之下,SoC方案會在未來2~3年內取得實質性(xìng)的突(tū)破。
局部(bù)器件也走(zǒu)向(xiàng)集成
?存儲和無(wú)線抄表方案也走向(xiàng)集成。
?產業健康(kāng)發展需“遊(yóu)戲規則”的(de)正確引導。
除了整體方案走向高集成(chéng)化(huà)外,局部的器件(jiàn)集成也成為趨勢,比如在(zài)無線抄表和存(cún)儲方麵。存(cún)儲器廠商(shāng)美光推出了PCM(相變存儲(chǔ)器)。美(měi)光亞洲區嵌入式業務總經理徐宏來告訴記者,“通過對目前電(diàn)表中的存儲器的整合,由一顆PCM芯片(piàn)就可以完成所有的存儲功能,比傳(chuán)統存儲方案中芯片(piàn)成本可降低30%~50%;同時相關的隱性成本也得到改善,比(bǐ)如(rú)PCB上SPI接口數量將減少,斷電保護電容或電池可以選擇較小容值的產品等等。”據他介紹,PCM由於采用先進的(de)90納米工藝,具備高擦寫次數、位改寫(xiě)以及快速接口功能,可以對目(mù)前的存儲架構起到統一整合的作用。另外PCM較大的容量(liàng)也為未(wèi)來(lái)存儲更多(duō)的數據提供了保障。
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