智能电网：唤醒最沉睡的网络资源

　　输电系统，这个世上最沉睡的财富、最浪费的网络资源，其已利用的功能却不足三分之一。于是，智能电网应运而生。

　　但是，究竟何为智能电网？“如果你问10个人，会得到20种答案，”ADI能源部门总监Ronn Kliger笑了笑，“加入计量、感应、通信等技术，提高用电效率、缩减用电成本，使我们的孩子能有一个更好的地球，”这是Kliger眼中的智能电网。

　　　　ADI能源部门总监Ronn Kliger

　　危机中，不降反升的产业

　　诚然，实现这美好的期许，可能需要几十年的时间，还会遇到各种各样的挑战。更为严峻的是，2009年的危机说来就来。破产、分拆、并购也在EEWORLD年终盘点时占据了不小的篇幅（http://www.eeworld.com.cn/zhuanti/2009top10zj/index.html）。然而，在Kliger的眼中，2009年却有着别样的意义：与汽车、消费电子相比，智能电表市场非但没有太多地受到金融危机的影响，各个方面反而加大了投资。更有分析人士指出，未来5年，随着智能电网部署的增长，智能电表在全球安装的数量将高达2亿块。

　　至今犹记得，随着经济危机的加剧，中国政府出台了多项拉动内需的政策，有专家预计，国网公司2015 年前将全面建成用电信息采集系统，智能电表覆盖率超过80%，用户超过1.4 亿户，2020 年智能电表的覆盖率将达到100%。“在中国，市场发展、规划是比较清晰的，”Kliger解释道，国家电网能够在全国范围内，推动一些决定的实施，目前中国所力推的是电力线载波通讯，而且在未来几年还将持续下去。而新的电表规范和标准已经推出，所以，2010年是新旧电表转换的起点，所以整个市场还是比较乐观的。与此同时，国家电网也对RF技术做了各种各样的评测，ADI能够提供RF技术，也正在与各个方面紧密沟通与合作，但在Kliger看来，短期内中国还是以电力线载波技术为主，RF技术则可能被用在人口密度比较小的西部地区。无独有偶，在美国颁布的经济振兴计划中，智能电网改造也是其能源战略的重要举措，在升级本国电网的拨款中，有一部分是用于使13%的美国家庭（1千8百万户家庭）在未来3年之内能装上智能电表。但由于美国有上百个不同的电力公司提供电能，目前还没有一个统一的协议去做智能电网，“但从通信角度而言，射频技术是最有可能被大家一致认同来使用的。”与中国类似，在欧洲，电力公司的数量也不多，意大利及瑞典已经完成先进计量基础设施(AMI)的部署，将所有普通电表更换为智能电表。法国、西班牙、德国和英国预计在未来10年内完成AMI部署。
 

　　依靠在业内十年的经验，针对不同州和国家，ADI的方案也是多样化的，“但是有一点是肯定的，中国是我们最为重要的一个市场，”Kliger告诉EEWORLD，因为在全球超过2.5亿块使用了ADI电能计量技术的电表中，有50~60%销售给中国市场。早在一年前，ADI收购Domosys PowerBUS RHINO电力线通信技术，加速了中国电网系统向智能网目标迈进的步伐。

　　对半导体供应商而言，有一些是需要走在前面的，比如两个月前发布的针对电表的指标要求，已经开始有客户使用ADI的产品设计符合新标准的电表，而且这些电表已经被送往检验。

　　Kliger和他的能源部门

　　Kliger领导的新近成立的能源部门，就是为了满足对电能计量、变电站自动化和一些新兴应用的不断增长的技术需求，如太阳能/风能发电、能源存储等等。“我们向全球客户提供支持，他们正在不断升级自己的产品，以适应新兴的智能电网系统发展趋势。”Kliger 表示，ADI清楚地知道，智能电网远比单纯的智能电表更加复杂，因而其可提供覆盖整个发电、传输及配送链的解决方案，包括电能计量IC、射频、电力线载波通信、电源管理及数字信号处理产品，全面支持智能电网应用。

　　如要细细历数下Kliger所领导的员工，是个相当艰巨的任务。这个能源部门的产品几乎涵盖了ADI所有产品线。当然，其本身也会开发一些芯片，但是更多的时候，这个部门的任务是把公司所有与能源相关的产品与客户，架起一个桥梁，寻求将技术服务于需求的一系列方式，当看到电源、数字信号处理产品的员工服务于能源部门，也就并非奇怪事了。而在Kliger带领下，中国有一支团队，他们能够和系统厂商进行信息交流，得到各种各样的反馈，而告诉ADI自己的设计师，针对不同的应用，需要选用什么样的芯片等等。

　　“我们发现一个很有趣的现象，”Kliger接着说，提供风能、太阳能这样的客户，他们也有计量和通信的要求，他们需要将这样小的网络，接入到大的电网中。所以ADI的芯片级解决方案，能否适用于风能、太阳能等小的网络，这是未来需要解决的一个问题，同时，对于这个刚刚成立的部门，在未来六个月要做到的事就是：找出风能、太阳能的客户，他们的需求方面是不是有一些共同的地方，从而准确地制定一些战略和产品规划。目前来说，“这一块我们还处于一个刚刚起步的阶段。”

　　而在Kliger所描摹的智能电网世界里，智能应用、需求管理、太阳能、风能等，这些都有相关的技术可以实现，但唯独缺少能源存储相关的技术。能源存储？听起来是个新鲜词。言语间，Kliger指了指桌上的7号电池，接着说，“电池就是能源存储的一种，”一些新的能源，如太阳能和风能，储存能源是非常重要的。但目前来讲，不管用什么方式存储，价格还是非常贵的，因而在大规模存储方面，还没有切实可行的技术。

　科技改变生活

　　毋庸置疑，从不同层面，对计量芯片的需求也是不同的。电力公司希望提高测量精度，确保被消费的所有电能都能得到支付。还要具有防窃电和误差保护功能，通过预警和通知来改善电能质量检测，以及更低的电网生命周期成本等等；但对工业用户而言，则在需要提高精度的同时，更注重电能质量测量精度，通过掌握电网谐波情况以减少或消除电力总线噪声。当然，对设计师而言，则需要实现有竞争力的差异化以及加快上市时间。

　　也正是为了满足这样的需求，ADI于2009年12月推出了四款高精度电能计量IC——ADE7878、ADE7868、ADE7858及ADE7854，可用于提高商业、工业及住宅智能电表的精度和性能。最新电能计量IC可用于开发智能电表，为电力公司提高用户计费精度，实现更高级的电能质量监测，并减少运营成本。

　　“这些新推出的器件意义非凡，”Kliger说，“在总有功及无功电能的计量方面，它们的精度和动态范围超越了电能表行业Class 0.2规范的要求。这四款新器件还能以0.1%的精度同时测量无功和有功功率。 此外，其中一款产品还具备基波电能测量功能，这对电能质量监测而言至关重要。”

　　新型ADE7878、ADE7868、ADE7858及ADE7854 高精度电能计量IC为多相配置而设计，包括三线及四线、Y型及Δ型。在1000:1的动态范围内，它们可为有功及无功电能测量提供0.1%的精度，堪称业界首创；在3000:1的动态范围内，可为有功及无功电能测量提供0.2%的精度。这些新产品还可在1000:1的动态范围内为)电流有效值和电压有效值测量提供0.1%的精度。

　　除了能测量每个相位和零线电能之外，ADE7868 及ADE7878还能监测电能质量参数，如SAG、峰值、周期、角度测量及相序等。而且在保持正常运行的同时，ADE7868和ADE7878具备各种防窃电功能，以确保正常的工作，这可减少现场求助和电表检修的时间。

　　电力公司希望能够清晰、实时地知道需求，输变(配)电部门的目标是要实现电力公司与用户的平衡，而对用户而言，则期待着科技所带来的种种便利。“这是早晚的事，”但是肯定需要一个努力的过程。