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提升电网设备国产化水平——记国网冀北电力,融合新技术 用能更智慧——走进国网天津综合能源服务中心

自主可控芯片研发
提升电网设备国产化水平——记国网冀北电力“国网芯”研发和试点应用工作

融合新技术 用能更智慧——走进国网天津综合能源服务中心

2019年4月,中国信息通信研究院发布了《全球人工智能产业数据报告》。根据报告里公布的数据显示,全球人工智能产业发展呈现出如下规律:
1、全球人工智能企业分布 ——地区分布
截至2019年3月底,全球活跃人工智能企业达到5386家。其中美国为2169家,中国大陆为1189家,英国为404家,加拿大303家,印度则是169家。故整体来看,人工智能在北美洲、亚洲、欧洲发展更为迅猛,未来该地区也将是人工智能的主导地区。
——城市分布
从人工智能企业城市分布来看,北京以468家企业个数拔得头筹,其次为旧金山,328家企业、伦敦则位列第三,为290家;上海紧随其后,为233家;纽约排第五,为207家。从城市分布看,中国人工智能企业主要集中在北上广和江浙地区,美国人工智能企业则主要集中在加州、纽约州和马塞诸塞州。
2、全球人工智能独角兽企业发展情况
从独角兽企业看,美国独角兽企业数量最高,为18家,中国为17家,英国3家,德国1家,日本1家,以色列1家。另,对以下独角兽企业进行梳理后,人工智能各细分领域独角兽企业的数量也清晰起来,其中以医疗健康独角兽数量为最高,5家,其次为智能驾驶、面部识别技术,分别为4家;AI芯片、网络安全则分别为3家。
3、全球人工智能独角兽企业投融资状况
融资角度看,2018年Q2以来全球领域投资热度逐渐下降。2019Q1全球融资规模为126亿美元,环比下降3.08%;其中中国领域融资金额为30亿美元,同比下降55.8%。在全球融资总额中占比23.5%;比2018年同期下降了29个百分点。
值得说明的是,在融资轮次中,种子天使轮融资占比进一步缩减,2019Q1仅为11.3%;B-E轮融资占比由2018年的23.2%则提升到了2019年第一季度的32.3%。另从国家角度看,2016年以来,中国在人工智能领域获得巨额投资次数累计达114次,在全球居首位。
2016-2019年Q1全球及中国人工智能融资规模统计情况
数据来源:前瞻产业研究院整理
从最新披露的数据看,2019年第一季度,全球单笔融资金额超过1亿美元的交易共16笔。其中中国企业获投6笔,美国企业获投4笔,以色列、新加坡、德国和阿根廷企业各获投1笔。
更进一步看,中国企业不管是数量还是所融资金的数量,均为第一。
全球人工智能行业发展前景分析
从未来看,未来人工智能企业将聚焦以下几个领域的开发:
——人工智能以智能服务为主,全面进入商业用途。人工智能已经在手机领域已经取得一定的成效,很多手机企业研发了自己的人工智能芯片,中国通信巨头华为已经发布了自主研发的人工智能芯片并将其应用在旗下智能手机产品中,苹果公司推出的iPhone
X也采用了人工智能技术实现面部识别等功能。三星最新发布的语音助手Bixby则从软件层面对长期以来停留于“你问我答”模式的语音助手做出升级。
——人工智能为人类进行分析。工智能的核心方面在于机器学习和深度学习,这方面的进展才能决定着人工智能的突破。基于大数据时代下,人工智能对数据的积累分析,在加之深度学习技术的发展,完全能替人类的各方面做出优质的决定。
——在金融投资领域,人工智能已经有取代人类专家顾问的迹象。在美国,从事智能投顾的不仅仅是betterment、wealth
front这样的科技公司,老牌金融机构也察觉到了人工智能对行业带来的改变。高盛和贝莱德分别收购了Honest
Dollar与Future
Advisor,苏格兰皇家银行也曾宣布用智能投顾取代500名传统理财师的工作。
国内一家创业团队目前正在将人工智能技术与保险业相结合,在保险产品数据库基础上进行分析和计算搭建知识图谱,并收集保险语料,为人工智能问答系统做数据储备,最终连接用户和保险产品。这对目前仍然以销售渠道为驱动的中国保险市场而言显然是个颠覆性的消息,它很可能意味着销售人员的大规模失业。

2019年6月4日

2019年5月14日

标签: 人工智能

近年来,随着信息化建设不断深入,智能电网建设的各个环节都需要部署大量感知和自动化设备,每年的芯片需求总量达数亿颗。过去,智能电网设备大量采用进口芯片,迫切需要实现芯片国产化和自主化。

两条机械臂将引流线传入穿刺线夹,向上举升到作业位置,随后拧紧螺栓,将引流线与主行线搭接在一起,带电接引流线的模拟操作流程就完成了。

近日,在张家口220千伏三马坊变电站、黄金岛变电站、榆林变电站通信机房内,各种通信设备平稳运行。与以往不同的是,机房里的温湿度、水浸、烟雾等传感器都换上了“国网芯”,为机房安全运行提供感知和报警服务。当日,由国网冀北电力有限公司承担试点任务的自主可控低功耗MCU芯片在张家口3座变电站内完成试运行工作。
自主研发 完成九种芯片设计开发
“芯片是电网智能化发展的核心,与国家电网有限公司各项业务安全稳定运行密切相关。我们要紧紧抓住发展机遇,推动电网核心芯片的自主化、国产化,为建设卓越的智能电网提供坚实的技术支撑。”2016年2月,冀北电力信通公司总工程师邢宁哲在该公司智能电网典型芯片自主研发提升和试点应用项目启动会上表示。
为提高智能电网安全防护能力,自2016年起,国网冀北电力投资组织,北京智芯微电子科技有限公司主要承建,依据“广泛调研、自主设计、试点先行、推广应用”原则研发相关芯片。
两家单位的骨干力量组成了项目管控组、设计研发组、测试组、实施组,开展了运检、营销、计量等全场景的芯片需求调研,协调公司业务专家、技术专家资源,研讨编制需求方案、技术方案和应用方案。
2016年12月底,项目团队顺利完成多接口可信芯片、高性能MCU芯片、低功耗MCU芯片、微功率无线通信芯片、TD-LTE230MHz无线通信芯片、超高频RFID温度传感芯片、电流传感器芯片、高安全高频RFID芯片、高安全超高频RFID芯片等九种工业级芯片及操作系统、测试指令的设计开发;完成了基于自研芯片在输变电状态监测、配电自动化、用电信息采集、电动汽车运营、生产移动作业、电力资产管理等六个领域的典型应用方案设计。
攻克难题 满足工业级专用要求
“电网的芯片要求是工业级的。2010年,我国只有500多家芯片设计企业,都是面向智能卡和消费类电子领域的,缺少面向工控领域的芯片设计企业。工业芯片与消费类电子芯片的应用环境截然不同。芯片要在高低温、盐雾、冰雪等户外环境下使用,并且满足7×24小时带电稳定运行,工作寿命10年以上。而这些,是通用芯片无法满足的。”智芯公司项目经理臧志成介绍。
由于芯片研发时间紧任务重,项目管控组带领研发团队依据研发任务,制订了详细的攻坚计划。
以往电力设备需要采用多种通用芯片实现特殊功能,存在复杂环境干扰大、可靠性低、成本高、使用寿命短等问题。工业级电力专用芯片则更可靠,因此也需要通过“多片合一”降低整机成本,提高芯片高集成度、可靠性和寿命,满足复杂的电力工业应用环境。
项目团队通过工艺设计解决了芯片在强磁场辐射、高温、低寒、盐雾、潮湿等环境中的使用问题。他们研发的芯片产品于2017年3月取得了国家泰尔实验室、中国电子技术标准化研究院赛西实验室等权威第三方检测报告,达到了国内同类产品先进水平。
研制一批、试点一批、推广一批
国网冀北电力不仅是芯片研发投资和组织单位,也是芯片成果的试点验证单位。自主可控低功耗MCU芯片在张家口3座变电站内完成试运行,验证了内嵌低功耗MCU芯片的温湿度、水浸、烟雾传感器,具有功耗低、长寿命、无线化、方便部署安装等优点。自主低功耗MCU芯片设计指标符合工业级标准,为传感器的可靠应用提供了有力保障。
项目团队成功研发了安全、主控、通信、射频和传感五大类九种芯片,并在自主化芯片系列产品基础上设计开发了六个典型应用场景。目前,这五大类九种芯片已在国网河南、宁夏电力等10余个省级电力公司试点应用。
项目现已阶段量产自主研发的五大类芯片206537颗,其中安全类芯片1270颗、主控类芯片321颗、通信类芯片280颗、传感类芯片166颗、射频类芯片204500颗,实现了智能电网相关业务所需的感知、测量、通信、保护、控制等功能,极大地保障了数据采集、传输、分析、决策和控制等各个环节稳定运作,提高了智能电网的基础软硬件组件自主化水平,降低了电力管理成本,推动了产业升级。
下一步,国网冀北电力将继续联合智芯公司等产业单位,在前期基础上完善输变电状态监测领域配套应用与GIS、PMS的本侧集成,优化电力设备资产管理领域配套应用互感器标签芯片发行程序,实现标签自动化生产,并在新技术研究、新产品研发、典型场景配套应用方面进行自主研发和试点应用,不断提高电力设备的国产化和智能化水平。来源:国家电网报

5月9日,在国网天津综合能源服务中心二层展厅,“改革先锋”、“时代楷模”、天津滨海供电公司职工张黎明带领团队自主研发的“创享2号”人工智能配网带电作业机器人正在进行演示。

这栋位于天津滨海新区中新天津生态城生态科技园的五层建筑里,正展示着国网天津市电力公司运用“大云物移智”等技术与能源电力深度融合的最新成果。

新方案让用能更高效

未来,你或许将购买到更为轻薄的电视、笔记本电脑,更轻便的电磁炉、微波炉。其实,这些产品形态的变化,并不仅仅是产品设计师的功劳。

为了满足我国目前民用220伏交流电电源要求,这些由直流电能驱动的电器都在设备内部设置了整流器,将交流电能再次转换为直流使用。未来,它们可以直接从家中获得直流电能,电器内部也就不再需要整流器,设备自身的体积和成本都将进一步下降。

令家庭用户直接获得直流电能的,正是国网天津电力自主研发的八端口柔性多状态开关站。

这一开关站集变压、换流功能于一身,可输出不同电压等级的交直流电能,相当于在家庭之外的箱式变压器环节完成了电器内部的整流过程,省去了电器自身的交直流转换环节。开关站还可直接接入分布式光伏、风力发电机产生的直流电进行传输,减少交直流相互转换的次数,降低能源转换过程中的浪费。

“八端口”是多状态开关站的最大亮点,意味着该站可以接入更多不同类型和电压等级的电能,同时根据客户类型和需要输出不同电压等级的交直流电能,实现更加灵活、柔性的电能转换。

“减少转换环节、提高用能效率,这一定是未来的发展趋势。”负责承建综合服务中心的国网综合能源服务有限公司总工程师卢欣说。

八端口柔性多状态开关站计划于明年9月前在天津北辰大张庄小镇试点应用。未来,这里将作为两个智慧能源小镇之一,成为国网天津电力打造智慧能源服务平台、落实泛在电力物联网建设的对外突破点。

相较于众多还处于研发阶段的技术创新,二层展厅另一端的虚拟电厂,已经有了两年的实践经验。

2017年,虚拟电厂的蓝本——天津市能源供需互动服务平台上线运行。目前,该平台共开展2次春节填谷和1次夏季削峰需求响应,累计降低参与企业用能成本2000余万元。

去年夏季,74户企业参与需求侧响应,实现避峰负荷29.5万千瓦。今年春节通过竞价参与模式,抬高负荷33.6万千瓦,有效缓解了热电矛盾。未来,虚拟电厂的投运将进一步助力天津市需求响应工作的开展。

所谓虚拟电厂,是通过调控、通信等电网技术,把分布式电源、储能以及工业用户、商业用户、电动汽车等可控负荷整合起来,作为一个特殊电厂,参与电网运行和调度。

目前,国网天津综合能源服务中心所在的中新天津生态城正在建设中的2万千瓦规模虚拟电厂,投资成本仅为传统火电机组的十分之一。国网天津电力计划2020年在全市建成40万千瓦城市级虚拟电厂,可开展常态化负荷资源调节,实现用户侧削峰和填谷两个方向的资源灵活调动。

新技术助力用能管理

2020年,我国电动汽车保有量将达到500万辆,大规模集群放电功率可达2000万千瓦,接近三峡水电站装机容量。但若想真正利用电动汽车中的电能,使其成为电网的潜在移动能源库,反向充电技术的推广应用必不可少。

在国网天津综合能源服务中心的电动汽车与电网互动系统展台上,电动汽车无线大功率充放电技术正在展示。埋于地面下的供电导轨以高频交变磁场的形式,将电能传输给在地面上一定范围内的车辆接收端电能拾取机构,给车载储能设备供电,是汽车无线充电的技术要点。

“目前这一无线充电装置的功率可达22千瓦,是当前国内先进水平的两倍。不仅如此,它还可以实现车辆向电网侧送电,使移动侧储能成为现实。”国网综合能源服务有限公司技术工程部主任吴明雷介绍说。

在无线充电过程中,系统可以智能感知电网与电动汽车状态,实现双向互动。当负荷临近最大值时,系统将自动降低充电功率,缓解台区负荷压力;当出现配网故障停电时,若台区负荷降为零,系统将控制电动汽车反向送电,保障台区内重要设备的短时平稳运行。目前已投入使用的大规模有线充电桩,同样可以实现上述功能。

对用户而言,系统能够记忆用户的充电习惯,根据峰谷电价变化情况,给出最经济合理的充电建议,引导用户在谷段电价较低时充电,减轻电网负载,实现更加智能的用能管理。

同样主打智慧用能理念的还有新型智能电能表,只要家中有电器在使用,电表就可以根据电流和电压数据智能辨识正在运行的电器类型,并实时显示用能数据。

所获取的用能数据经过汇总整理,将为客户提供准确、可信的分项电费账单,通过定制个性化的节能策略,帮助客户降低用能费用。

以某一客户为例,当月他所在小区家庭在空调这一电器上的平均用电是100度,而这位客户的用电达到150度,供电公司就会在月电费账单中做出提示,建议客户适当调整温度或减少空调使用时间。随着生活电气化水平的逐步提高,负荷辨识技术将成为客户的节电帮手。

吴明雷介绍,第一批新型智能电表已于5月7日安装在中新天津生态城智能公寓中,明年9月前还将有600块新型智能电表在生态城内投入使用。

基于精准感知的配电物联网、5G创新应用、智慧能源工厂、绿色能源公建……仅国网天津综合能源服务中心二层展厅就有13个展项可供参观者观看和互动。

不止于研发和展示,展厅中的技术创新将于今明两年首先应用在天津智慧能源小镇的建设之中,未来还将根据实际使用情况进行改进和推广。

“让坚强智能电网‘心有灵犀’,让综合能源服务‘尽在掌握
’,是我们做技术研发和应用的最终目的。”卢欣说。来源:国家电网报

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