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智能电表MCU芯片、电力线载波通信芯片行业市场需求潜力分析及投资规模发展战略研究预测

智能电表MCU芯片、电力线载波通信芯片行业市场需求潜力分析及投资规模发展战略研究预测

 

(1)智能电表MCU芯片行业运行现状:智能电表MCU芯片作为电表的控制核心,是智能电表不可或缺的部件。当前我国智能电能表仍然采用“单个MCU+专用电能计量芯”方案,单相表及三相表均含有一个计量芯片和一个MCU芯片。根据国家电网电子商务平台的招标数据,2010年至2021年第二次招标,国家电网单、三相智能电能表的招标总量,即对电表MCU的需求量变化情况如下:

国家电网2010-2021年第二次招标单、三相智能电表招标总量分析

 

数据统计:中金企信国际咨询

2018年至2021年,国家电网单、三相智能电表对MCU的需求分别为5,278.58万颗、7,380.19万颗、5,206.60万颗和6,674.01万颗,整体处于中位震荡的阶段。

未来随着国家电网符合IR46标准的下一代智能物联电能表技术规范的落地和推广,双芯设计方案将成为智能电表市场主流,原先单MCU系统将分为符合法制计量部分和非法制计量部分的双芯系统。新的管理芯(MCU)承担智能物联表的管理任务,能够完成包括费控显示、事件记录、时间记录、数据冻结、负荷控制、上行通信、下行抄表、远程升级等任务,并且具备过载跳闸、端子过热跳闸,及拉闸状态下的过载恢复合闸、端子过热恢复合闸的能力,并基于国家电网统一开发的软件平台支持增量和总量在线升级。前述功能对下一代电表MCU芯片的运算速度、能耗、稳定性和内部整合能力等方面提出了更高的要求,相应的,其生产成本和销售价格也将大幅提高,未来随着智能物联表对当前智能电能表产品迭代的持续推进,电表MCU的市场空间也将持续扩大。

除两网公司的统招市场外,智能电表MCU芯片的需求还来自于出口三相表市场(搭配三相计量芯片)和部分未使用SoC架构的出口单相表市场(搭配单相计量芯片),同时在地方电力公司招标市场、社会用表市场以及其他工业控制领域也有运用。

MCU扮演着各种系统控制核心的角色,协调各系统和显示、键盘、传感器、电机等周边器件的操作。除了电表市场,MCU已广泛应用于消费类电子、汽车电子、工业物联网、通信、航天和军工等诸多领域,渗透到居民日常生活的各个角落,广阔的应用领域及相关应用终端的繁荣将成为MCU产业稳步上升的支撑力。

中金企信国际咨询公布的《2022-2028年中国智能电表MCU芯片市场竞争力分析及投资战略预测研发报告

(2)电力线载波通信芯片市场概况:电力线载波通信是电力系统特有的、基本的通信方式,其利用已有的电力线作为传输媒介进行信息传输,具备无需额外布线、节省投资、抗干扰能力强等优点,在电网用电信息采集领域有着广泛的应用,是目前用电信息采集领域最主要的本地通信方式,而电力线载波通信芯片是实现电力线载波通信的核心部件。在国内智能电网建设过程中,电力线载波通信芯片及模块主要用于用电信息采集,通过电力线传输用电数据,实现了自动抄表,并提升了用电信息采集的准确率和时效性。

电力线载波通信技术从载波调制技术上划分,主要包括单载波和正交频分复用多载波(OFDM)。从所使用频带宽度的不同可分为窄带技术与宽带技术,与宽带技术相比,窄带技术在实际应用过程中往往存在传输速率低、实时性差和可靠性不高等问题。近年来,智能电网的不断发展和物联网技术的推广应用对电力线载波通信技术提出了更高要求,宽带电力线载波通信技术开始成为电网新一轮智能化改造的主流本地通信技术。

从国内智能电网建设相关的电力线载波通信技术的发展来看:2007年至2017年的第一阶段,本地通信技术主要为窄带电力线载波和一小部分微功率无线。在该阶段,窄带电力线通信技术从传统的单载波技术(基于FSK、BPSK等)向正交频分复用(OFDM)多载波技术发展,以提升电力线通信的速率以及抗干扰性能。在同一时期,欧美推出了基于OFDM的新一代窄带电力线载波技术标准,包括PRIME标准、G3-PLC、以及IEEEP1901.1。

随着智能电网建设的持续推进,需要传输的电力信息数量逐渐增大、信息种类也呈多样化发展,第一阶段电表配置的本地通信单元在数据采集速度、延时性、成功率以及业务功能拓展等方面还存在升级提升的空间。并且,由于前期通讯标

准的不统一使得不同厂家的通信单元(模块)设备无法互联互通,不能满足公司的管理需求,基于宽带电力线载波通信技术开发并可互联互通的新一代通信单元被逐步提上日程。

自2018年至今的第二阶段,基于OFDM多载波调制技术的低压电力线宽带载波通信产品——高速PLC芯片由各厂商根据国家电网颁布的标准《低压电力线宽带载波通信互联互通技术规范》(Q/GDW11612-2016)开发完成。在传输速度大幅提升的同时,搭载HPLC芯片的通信单元之间可以实现互联互通,两网公司可以在不更换智能电表直接更换通信模块。自2018年四季度起,国家电网开始了高速电力线载波用电信息采集系统技术升级,下属单位直接对获取HPLC芯片级互联互通检验报告的单位或其授权的单位招收高速载波本地通信单元(模块)。

自2018年国家电网全面推广HPLC应用以来,窄带电力线载波已经基本停用,除极少量的故障更换外在新招标中不再采用。根据《环球表计》和电力喵公众号的统计,自2018年启用HPLC以来,2018年至2020年国家电网累计招标了23,255.94万只HPLC通信模块(不含流标的数量),其中2019年和2020年的招标数量已明显超过了同期智能电表的招标总量。由此可见,原先基于电力线窄带通信技术方案的通信单元正面临着大规模替换。

中金企信国际咨询公布的《2022-2028年中国电力线载波通信芯片市场运营格局及投资潜力研究预测报告

2018-2020年国家电网HPLC本地通信单元需求分析(不含流标数量)

 

数据统计:中金企信国际咨询

智能电表是典型的感知层终端,是故障抢修、电力交易、客户服务、配网运行、电能质量监测等各项业务的基础数据来源。在泛在电力物联网应用场景下,对于工商业用户,采集客户数据并智能分析,进而为企业能效管理服务提供支撑。对于家庭用户,重点通过居民侧互联网家庭能源管理系统优化用电。泛在电力物联网还将扩展更多新的应用需求,例如支持阶梯电价政策、用户双向互动营销模式、多元互动的增值服务等,上述功能都需要高速载波通信技术的支持,HPLC芯片在未来智能电网建设领域拥有巨大的市场潜力。

除了运用于国内、外智能电网建设领域,电力载波通信凭借其无需重新布线,充分利用电网公司既有的配电线资源进行数据传输这个无法比拟的优越性,其下游应用已拓展到四表集抄、智慧社区、智慧楼宇、智慧家居、路灯控制、智能充电桩和工业自动化控制等诸多领域。尤其智能城市电、水、气、热表的集抄,随着物联网技术研究路线日益清晰化,将引领未来表计行业的整体发展方向。

整体而言,随着宽带载波通信方案的快速推广,“四表集抄”的后续推进以及泛在电力物联网对于高速通信需求的增加,电力线载波通信芯片的市场容量预计将持续扩张。

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