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日前，南方電網(wǎng)數(shù)字電網(wǎng)研究院有限公司聯(lián)合廣東粵港澳大灣區(qū)國家納米科技創(chuàng)新研究院等機構(gòu)，攜手共建智能傳感器創(chuàng)新鏈，重點聚焦數(shù)字電網(wǎng)、環(huán)境監(jiān)測、智能制造、車聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。
智能傳感器相當(dāng)于工廠和機器的感官器官，是工業(yè)4.0場景的基石。據(jù)中國信通院數(shù)據(jù)顯示,近5年來，中國傳感器市場規(guī)模均保持兩位數(shù)的增長率。面對產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模化、特色化發(fā)展目標(biāo)，我國智能傳感研究有哪些科研基礎(chǔ)和核心優(yōu)勢？如何助力實現(xiàn)支撐電網(wǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)降本增效及高質(zhì)量供電？針對業(yè)界關(guān)心的熱點話題，記者采訪了相關(guān)專家。
從“融合極簡”到“形態(tài)極簡”
在數(shù)字中國建設(shè)的引領(lǐng)下，我國在智能傳感領(lǐng)域有了長足進步，傳感器產(chǎn)業(yè)已初步形成了長三角、珠三角、環(huán)渤海以及中西部地區(qū)4大區(qū)域集聚發(fā)展的產(chǎn)業(yè)空間格局。南方電網(wǎng)數(shù)字電網(wǎng)研究院有限公司智能傳感與芯片技術(shù)負(fù)責(zé)人李鵬在接受本報記者采訪時表示：“目前我國智能傳感領(lǐng)域在新材料、磁阻芯片、微型傳感器集成技術(shù)、低功耗MEMS技術(shù)等方面，已具備重要的研究基礎(chǔ)和核心優(yōu)勢，尤其是在電力行業(yè)，部分產(chǎn)品整體技術(shù)已達國際領(lǐng)先水平?！?br /> 據(jù)了解，電力傳感器可以讓電網(wǎng)擁有觸覺、聽覺、視覺、當(dāng)前，我國電網(wǎng)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化轉(zhuǎn)型加速推進，既離不開電力傳感器技術(shù)創(chuàng)新的支撐，同時也將給電力傳感器發(fā)展帶來巨大機遇。
“目前我國的電力數(shù)字化相關(guān)產(chǎn)業(yè)仍處于發(fā)展初期，關(guān)鍵核心技術(shù)亟須突破，尤其是智能電力芯片、智能傳感器等領(lǐng)域，作為數(shù)字電網(wǎng)的‘大腦’和‘觸手’尚不完善，迫切需要加快相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品的研發(fā)?！崩铢i坦言，在產(chǎn)品應(yīng)用方面，我國傳感器產(chǎn)品以低端產(chǎn)品或應(yīng)用集成為主，傳感器的質(zhì)量、價格、功能有待提高。未來，數(shù)字能源將走向融合極簡，包括架構(gòu)融合、形態(tài)極簡、工程產(chǎn)品化，讓設(shè)備由多變少，由大變小，逐步小型化、輕量化、高精度化。
從技術(shù)“卡脖子”到產(chǎn)權(quán)“護城河”
目前，我國智能傳感行業(yè)還面臨哪些技術(shù)難題？李鵬分析認(rèn)為，一是亟待突破傳感材料技術(shù)和工藝技術(shù)；二是針對數(shù)字傳感快速響應(yīng)的特征，推動形成數(shù)字傳感、智能分析、精準(zhǔn)控制的一體化體系，解決智能傳感器技術(shù)和應(yīng)用的碎片化問題；三是推動形成多領(lǐng)域融合的傳感生態(tài)。
以電力行業(yè)為例，智能化、多學(xué)科、多領(lǐng)域融合將成為電力傳感行業(yè)的發(fā)展趨勢，物理設(shè)備與信息感知終端將深度耦合，多行業(yè)多領(lǐng)域技術(shù)將互融交匯，會更加注重多領(lǐng)域融合下的智能傳感關(guān)鍵性、基礎(chǔ)性、前瞻性技術(shù)研發(fā)。
“只有電力智能傳感關(guān)鍵性、基礎(chǔ)性、前瞻性技術(shù)研發(fā)同時并舉，推動技術(shù)理論成果落地應(yīng)用，形成從芯片、算法到硬件、軟件的傳感器全生態(tài)鏈掌控能力，才能形成獨有知識產(chǎn)權(quán)‘護城河’。”李鵬表示，“既要增強自主研發(fā)能力，同時也要加快建設(shè)電力智能傳感高水平科技創(chuàng)新平臺，夯實技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)的內(nèi)生紐帶和協(xié)同機制，形成健康完善、富有活力的電力傳感生態(tài)體系。”
從“進口通用”轉(zhuǎn)向“自主專用”
隨著能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)和電網(wǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的推進，電網(wǎng)對信息感知的深度、廣度和密度提出了更高要求，電力智能傳感器的規(guī)模化應(yīng)用，有助于提升電網(wǎng)運行管理水平，構(gòu)建靈活、穩(wěn)定和安全的能源網(wǎng)絡(luò)。
李鵬認(rèn)為，電力智能傳感器可實現(xiàn)電網(wǎng)狀態(tài)量的實時測量反饋與動態(tài)調(diào)整，完成信息的智能感知和故障的智能自愈，為降本增效及高質(zhì)量供電等控制決策提供終端支持和信息支撐，實現(xiàn)電網(wǎng)的深度感知，保障智能電網(wǎng)在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)和環(huán)境下的安全可靠高效運行。
實際上，電網(wǎng)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型除了需要智能傳感器這個“觸手”外，更需要電力主控芯片這個“大腦”對電網(wǎng)進行控制。主控芯片作為電網(wǎng)二次裝備核心器件，涉及千萬量級的電網(wǎng)關(guān)鍵裝置，長期為國外生產(chǎn)廠商壟斷，嚴(yán)重制約我國電網(wǎng)核心技術(shù)的發(fā)展。
針對此“卡脖子”問題，南方電網(wǎng)公司依托國家重點研發(fā)計劃，基于國產(chǎn)自主CPU內(nèi)核和境內(nèi)代工封測技術(shù)，研發(fā)了國內(nèi)首個基于國產(chǎn)指令架構(gòu)、國產(chǎn)內(nèi)核的電力專用主控芯片“伏羲”，先后在電網(wǎng)控制保護、自動化、新能源等多個電網(wǎng)關(guān)鍵場景完成驗證及應(yīng)用。
在業(yè)內(nèi)看來，“伏羲”芯片的成功研發(fā)及量產(chǎn)，有望擺脫西方國家在知識產(chǎn)權(quán)方面的限制，標(biāo)志著我國電力工控領(lǐng)域核心芯片從“進口通用”向“自主專用”轉(zhuǎn)變。