能源的智能管理需求渐增,智能电网发展加速
智慧电网基础设施方面较侧重相容性;为此,G3- PLC联盟正加紧研拟下一代兼容G3和Prime的标準,Maxim亦已启动相关晶片开发案,可望率先推出全球首款双模PLC SoC。
除两大PLC技术阵营相互较劲外,近期HomePlug联盟也加入战局,力推支援Prime与G3双模标準的Netricity PLC规範。据悉,该标準主要锁定新兴国家由传统电网升级为智慧电网的需求,并消弭网路架构不相容的问题,协助较缺乏技术知识的新兴国家电力公司和系统业者,加速布建智慧电网通讯机制。
显而易见,智慧电网、微电网布建的重要性激增,相关通讯技术联盟及晶片商都将跟着受惠。张永瑞更提到,随着微电网技术成熟,系统架构将愈趋复杂,如达成太阳能、风力与燃料电池等多元分散式电源的并联设计,或与智慧电网进一步结合,发展智慧城市的大型能源管理方案等,届时将需要更多新兴半导体技术支援,引爆另一波庞大商机。
抢攻智慧能源商机 MCU/FPGA厂攻势不断
瞄准微电网建置需求,包括MCU、现场可编程闸阵列(FPGA)业者均已分头展开布局。其中,芯科实验室(Silicon Labs)近期即发动购併攻势,透过收购Energy Micro补强高效率32位元MCU产品阵容,并计画以Cortex-M系列核心架构开发兼容多重通讯协定的无线射频(RF)解决方案,扩张智慧能源市场版图。
芯科实验室总裁暨执行长Tyson Tuttle表示,芯科实验室和Energy Micro均拥有坚强的类比混合讯号技术,两家公司合併后将有助发展更先进的低功耗微控制器,以及支援多种通讯标準的无线通讯SoC方案,以满足物联网 (IoT)和智慧能源产业对节能及通讯系统的部署需求。
各国持续投入建设智慧电网、微电网和太阳能系统,已掀动节能控制和无线连结方案的强劲需求。据市场研调机构报告指出,在智慧能源管理的风潮带动下,2015年物联网连线装置数量将超过一百五十亿个,到2020年更将上看五百亿个节点,足见该市场极具前景。
因应未来上百亿能源管理节点的通讯需求,芯科实验室亦将结合旗下数位讯号处理器(DSP)、浮点运算技术,以及Energy Micro的32位元低功耗微控制器方案,布局多模无线通讯SoC,让智慧能源管理系统内部的无线收发器支援sub-GHz到2.4GHz频段,全面覆盖低功耗蓝牙(Bluetooth LE)、ZigBee、802.15.4(g)、KNX和ANT+等通讯协定,协助系统业者实现更灵活的设计。
HSR/PRP协定助力 变电站落实自动化管理
无独有偶,FPGA大厂--Altera也全力衝刺智慧能源市场,近期已携手芬兰硅智财(IP)供应商--Flexibilis,共同发布智慧电网变电站自动化设备的高可用性无缝冗余(HSR)和平行冗余通讯协定(PRP)参考设计。
Altera亚太区工业业务部市场开发资深经理江允贵表示,开发智慧电网的关键需求系达成电网传输和变电站设备的双向通讯和即时控制功能;基于可编程且具强大运算能力的SoC FPGA架构,并搭配Flexibilis符合国际IEC 62439-3规範HSR/PRP的IP技术,将是实现此一目标的捷径,可支援设备厂打造高性能、高可靠性和长寿命的变电站相关设备,同时降低系统成本。
目前变电站内的设备大多无法互通,容易产生封包丢失的情形,影响电网可靠度及稳定性;为此,国际电工委员会(IEC)遂制定IEC 61850标準,并特别针对变电站系统管理,细分出IEC 62439-3的设备互通规範,将以HSR/PRP两种拓扑 结构,实现零丢包(No Packet Loss),以及资料替代传输通道的备援方案,全面改善智慧电网、微电网的管理机制。
江允贵补充,由于欧洲较早投入发展智慧电网,变电站相关设备难以互通的问题已开始浮现,因此正积极寻求稳定、可靠的站内设备通讯机制。其中,变电站内的智慧电子设备(IED)系把关电网配电品质的首要关键,目前ABB、施耐德(Schneider)和西门子(Siemens)等IED供应商正竞相投入开发符合HSR/PRP规範的新产品,以构筑冗余通讯网路,确保精确的设备资讯传输,并逐步落实自动化管理。
江允贵也指出,IEC 62439-3标準更新速度很快,唯有採用可编程的FPGA才能在最短时间内接轨每一代标準规格转变,并满足IED厂的客製化需求;此将有助FPGA在智慧能源系统领域崛起,并加速取代特定应用积体电路(ASIC)和特定应用标準产品(ASSP)。
四零四科技市场开发部专案副理林恕立则指出,由于全面更换变电站内的IED设备须耗费高昂的先期投资成本,因此系统业者初期将採购支援HSR/PRP协定的冗余通讯设备(Redundancy Box),并透过Gigabit乙太网路(Ethernet)介面串连各种IED装置,进而以较低投资成本搭建HSR/PRP通讯网路,确保变电站资料传输稳定性。
至于全球智慧电网的发展,江允贵认为,除欧洲先进
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