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电网和非电网领域...PLC通信技术“两开花”

中国仪器仪表协会 2022-09-26
仪表网 仪表科普】相比其他通信技术,电力载波通信技术拥有稳定的传输媒介,只要电线一日存在,PLC技术的在这方面优越性便无可取代。但此前PLC技术因电网环境复杂、噪声干扰严重、时变性大等因素一直饱受争议,一直在电网外领域鲜有应用。而目前,PLC技术正在拓展全新的应用领域,赋能更多行业实现智能应用,并已经呈现多赛道增长趋势。
 
  稳定增长的电网招标市场
 
  作为PLC的主要市场,电网公司对PLC的需求稳定增长,主要体现在以下三个方面:
 
  PLC的通信技术升级
 
  自2018年开始,国家电网开始大规模建设基于高速载波HPLC的居民用电信息采集通信网络。目前国网PLC向HPLC的升级进程已经过半,HPLC模块覆盖率仍在逐步提升中,今日新闻消息,截至8月28日,国网新疆电力有限公司在全疆范围内安装电能表HPLC模块1111万块,实现了供区内低压客户全覆盖。
 
  而同时,双模升级也正在起步阶段。随着双碳政策和采集2.0系统的推进、双限实施以及电价市场化,高速电力载波双模通信将有望成为未来电网采购中高速增长的需求。2021年,随着业务需求的提升及技术进步,国家电网已开始规划下一代高速双模技术并制定相关标准规范。2022年,单模高速载波迎来重大的技术迭代,国网已然进入了双模建设阶段。今年上半年国网公司已在浙江、山东、湖南、 江苏等省网开展双模试点工作,
 
  智能电表的需求量的增长
 
  随着新一代智能电表继续推广,叠加旧表更新及新型电力系统建设背景下新表替换,未来国网智能电表采购量有望保持稳健增长势头,随着智能电表需求的增长,也将带动 HPLC及双模模块需求稳健增长。参考国网招标数据,2021年国网HPLC模块采购量达到1.23亿片,同比增长32.6%,预计 2022、2023 年将分别达到1.3 亿片、1.4 亿片;国网对单相电表 HPLC 通信模块限制单价为 50 元,对三相电表 HPLC 模式限制单价为 90 元,基于此预计 2022、2023年国网 HPLC 通信模块市场规模将分别达到 85 亿元、92 亿元。
 
  配网升级带来的增量需求
 
  2021年8月,国家电网发布《构建以新能源为主体的新型电力系统行动方案(2021-2030年)》,提出“十四五”配电网建设投资将超过1.2万亿元,占电网建设总投资的 60%以上。2021年11月,南方电网印发“十四五”电网发展规划, 提出在电网建设方面将规划投资约6700亿元,以加快数字电网建设和现代化电网进程,其中配电网建设规划投资达到 3200 亿元,占比48%。
 
  配电网改造升级提速有望为电力载波通信带来更大的增量需求。智能配电网时代,所有工作在配电网的设备都需要进行数据采集并汇报给智能终端,由终端进行综合处理之后汇报到云端进行处理。这意味着配网侧所有设备都需要具备通信能力,除已联网的智能电能表之外,还包括各级开关、智能物联锁具、随器计量、分布式电源、有序充电桩、水气热表等台区及客户侧设备,保守预计新增联网节点数量可能达到 30 亿个,较 6 亿左右的智能电表有了大幅提升,将显著拓宽电力载波通信的应用场景,成为载波通信未来几年一个强有力的增长点。
 
  新能源带来的新需求
 
  光伏领域
 
  在“双碳”目标背景下,构建新能源占比逐渐提高的新型电力系统成为重大方向,PLC联接技术,以“网随电通”的优势,成为光伏能源等新型电力系统的首选技术。而随着光伏发电朝着接入灵活多样、局域源荷互动、管理精细高效发展,光伏发电厂对光伏板发电情况的监测与管理需求非常迫切,更加关注光伏发电的效率、 运维、管理,光伏能源系统全面数字化,目前PLC主要应用于光伏组件串联组网通信,500节点场景,监测光伏组件电压、电流、温度,某子节点故障,可实现1s快速全部关机,实现光伏逆变器监测与控制。
 
  而在光伏发电领域,中国是全球公认的世界光伏产业领导者,占据全球70%以上市场份额,预计到2025年全球光伏装机总量超过400GW。根据CPIA预测,“十四五”期间国内光伏新增装机量有望达70-90GW/年。每GW配套约200万片光伏板,每年的新增光伏板数量将达到为1.4亿到1.8亿个。
 
        充电桩
 
  在充电桩领域,要实现智能化充电管理,电动汽车与充电桩之间必须建立高速、可靠的通信连接,使电网和电动汽车之间具备交互的能力。作为电动汽车的基础配套设施的充电桩,其结构的特殊性决定了智能化通信系统有以下特点:一是需要检测的点多且分散;二是覆盖面广、通信距离短;三是网络拓扑须具有灵活性和扩展性。电力线载波通信 PLC 技术利用现有电力线路进行信息传输,具备无布线成本,也无需对现有充电设备进行改造,利用充电系统中的各种交直流线缆,即可进行数据交互,实现供电与信息通信的二合一。同时具备了工程量小、建设周期快、综合成本低等优势。
 
  根据预测,随着新能源汽车的持续高速发展,2025 年我国充电桩总量有望达到 939.1 万个。工信部发布的《新能源汽车产业发展规划(2021-2035)》显示,预计到 2030 年,我国新能源汽车保有量将达6420万辆。
 
  智能家居
 
  相比PLC在电网、光伏、充电桩等领域的应用,PLC在智能家居的应用开辟了作为消费类物联网的一个全新广阔赛道。智能家居发展迅速且规模巨大,据预测,2022年中国智能家居设备市场出货量将突破2.6亿台,同比增长17.1%,2025年中国智能家居市场规模有望突破 8,000 亿元。而随着智能家居行业发展,如何为海量设备匹配合适的通信协议,以保障设备的可靠连接,一直是业内关注的关键话题。而近两年,PLC技术在智能家居领域强力出道,力压WiFi、ZigBee、蓝牙等技术,赚足了存在感。
 
  华为PLC-IoT
 
  2020年12月21日,华为携PLC-IoT技术入局智能家居产业,正式发布基于PLC-IoT的全屋智能系统-ALL IN ONE,该系统传输速率明显提升,抗干扰能力强,可实现自动组网,体现了PLC技术在智能家居领域的优势,其他企业生态系统也在加速导入PLC,以 PLC 通信技术为家居全屋智能的主要连接技术态势正在形成。2022年3月16日,华为举行2022华为全屋智能及全场景新品春季发布会,发布全屋智能新品,“1+2+N”解决方案全面升级。而随着国家双碳需求背景下,空调产品也开始向智能化、 节能化发展,一些主流空调企业也开始导入公司PLC芯片,目前已进入正式立项开发阶段。
 
  力合微
 
  力合微电子作为专注于电力线通信技术(PLC)及芯片设计开发的企业针对广泛的物联网场景推出PLC开放协议PLBUS,不断提供自主可控的芯片和模块应用方案,保障智能家居设备间的连通及数据通信顺畅,为物联网及智能家居持续赋能。2022年,腾讯连连与力合微在“2022腾讯云照明及家居行业智能峰会”上联合发布了PLC全屋智能解决方案。凭借家用供电网络和PLC技术,该方案可实现电工、照明、安防和家电等智能设备的稳定可靠连接,通过PLC网关接入腾讯连连物联网平台和微信小程序,为用户提供便捷高效的智能家居设备控制和场景联动体验。
 
  团体标准
 
  2020年12月18日,上海浦东智能照明联合会发布团体标准《电力线载波通信(PLC)全屋互联规范》。2022年7月6日,团体标准《电力线载波通信(PLC)全屋互联规范》(修订稿)发布。
 
  此外电力载波还广泛应用于各种照明系统,在轨道交通、消防安防、物流分拣和各种工业物联网场景,虽然目前电网市场仍是电力载波主要的市场,在非电网市场发展有各种通讯技术竞争替代,小编仍然看好在这个独特的通信技术非电网市场的应用潜力和价值。(部分素材来源于网络)

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