2020年能源資源計(jì)量服務(wù)示范項(xiàng)目入圍項(xiàng)目連載1

智慧能源計(jì)量技術(shù)創(chuàng)新示范項(xiàng)目介紹

威勝控股有限公司（HK3393）成立于2000年，2005年在香港主板成功上市，是國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際先進(jìn)的能源計(jì)量與能效管理服務(wù)商。威勝集團(tuán)有限公司是威勝控股有限公司核心子公司，現(xiàn)有員工1700余人。威勝以高效、專業(yè)的綜合能源解決方案廣泛服務(wù)于以電力運(yùn)營(yíng)商、水氣熱公用事業(yè)運(yùn)營(yíng)商等國(guó)家重點(diǎn)工程和項(xiàng)目，服務(wù)于工商業(yè)及居民用戶。業(yè)務(wù)范圍已覆蓋全國(guó)所有省份及地區(qū)，并出口至全球近40個(gè)國(guó)家和地區(qū)，與70多個(gè)國(guó)家和地區(qū)建立業(yè)務(wù)聯(lián)系，產(chǎn)品品質(zhì)得到用戶的廣泛認(rèn)可。威勝科技園占地460畝，建筑面積15萬平方米，是目前中國(guó)先進(jìn)的能源計(jì)量與能效管理產(chǎn)品研發(fā)制造基地之一。

圖1 威勝集團(tuán)有限公司鳥瞰圖

威勝集團(tuán)控股有限公司自上市以來在湖南累計(jì)投資37億元，累計(jì)產(chǎn)值400億元，累計(jì)納稅28億元。威勝獲得國(guó)家級(jí)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，中國(guó)專利優(yōu)秀獎(jiǎng)1項(xiàng)，湖南省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，其他的省、市級(jí)科技獎(jiǎng)多項(xiàng)。2016年威勝榮獲國(guó)家工信部“2016年智能制造試點(diǎn)示范項(xiàng)目”、全國(guó)“質(zhì)量標(biāo)桿企業(yè)”稱號(hào)，2017年榮獲第五屆湖南省省長(zhǎng)質(zhì)量獎(jiǎng)。2018年5月，威勝集團(tuán)榮獲“全國(guó)五一勞動(dòng)獎(jiǎng)狀”、2019年榮獲“2018年度全國(guó)青年安全生產(chǎn)示范崗”、獲得國(guó)家電網(wǎng)公司第五屆“青年創(chuàng)新創(chuàng)意大賽”銅獎(jiǎng)、三相電子式電能表獲國(guó)家工業(yè)和信息化部頒發(fā)的“單項(xiàng)冠軍”稱號(hào)。

二、項(xiàng)目實(shí)施背景

電力人工智能是人工智能的相關(guān)理論、技術(shù)和方法與電力系統(tǒng)的物理規(guī)律、技術(shù)與知識(shí)融合創(chuàng)新形成的“專用人工智能”。針對(duì)電網(wǎng)的波動(dòng)性、間歇性和不確定性等問題，在電網(wǎng)發(fā)展中引入人工智能思維，將有效促進(jìn)電網(wǎng)向新一代電力系統(tǒng)和能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。電力人工智能可廣泛應(yīng)用在電網(wǎng)安全控制、輸變電、配用電、新能源和企業(yè)管理發(fā)展等方面。2019 年國(guó)家電網(wǎng)的“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”和南方電網(wǎng)的“透明電網(wǎng)”提出，利用全國(guó)范圍內(nèi)的5.4 億只智能電能表得天獨(dú)厚的資源優(yōu)勢(shì)、充分發(fā)揮智能電能表對(duì)用戶用能信息的采集、監(jiān)測(cè)能力。

圖2 威勝集團(tuán)有限公司研發(fā)大樓

未來，人工智能、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)的結(jié)合將重塑整個(gè)能源供給產(chǎn)業(yè)鏈，助推智慧能源計(jì)量領(lǐng)域的快速發(fā)展。基于此，威勝集團(tuán)開展了人工智能、大數(shù)據(jù)領(lǐng)域的相關(guān)能源計(jì)量技術(shù)研究，包括下一代智能計(jì)量技術(shù)、電氣安全檢測(cè)技術(shù)、非侵入式負(fù)荷識(shí)別技術(shù)、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)、供需雙向互動(dòng)技術(shù)、在線監(jiān)測(cè)與自診斷技術(shù)等關(guān)鍵共性技術(shù)研究，以實(shí)現(xiàn)智慧能源計(jì)量技術(shù)的整合，研制具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的智慧能源計(jì)量裝備。如滿足電力系統(tǒng)電能計(jì)量、計(jì)費(fèi)、管理的新一代多芯模組式電能表；具有電氣安全檢測(cè)功能、非侵入式負(fù)荷識(shí)別功能、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)功能、雙向互動(dòng)功能、在線監(jiān)測(cè)自診斷功能的智能計(jì)量裝備；促進(jìn)安全用電的智能插座；適用于新基建的電能計(jì)量計(jì)費(fèi)控制裝備等。

三、具體創(chuàng)新措施

1.技術(shù)創(chuàng)新投入

威勝集團(tuán)每年將營(yíng)業(yè)收入的7%以上投入到研發(fā)和技術(shù)創(chuàng)新方面，以確保領(lǐng)先一步的技術(shù)與產(chǎn)品；擁有實(shí)力強(qiáng)大的技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)，共有研發(fā)工程技術(shù)人員600余名，碩士學(xué)歷及以上（含博士）高級(jí)人才占36%。截至2020年底，威勝集團(tuán)擁有538件有效專利，其中發(fā)明專利60件、實(shí)用新型233件、外觀設(shè)計(jì)245件，軟件著作權(quán)559件；擁有全國(guó)電工儀器儀表等標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)委員2名，省級(jí)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)委員8名，主持或參與制修訂國(guó)家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)38項(xiàng)。

圖3 威勝集團(tuán)有限公司CNAS實(shí)驗(yàn)室

2.創(chuàng)新平臺(tái)搭建

威勝集團(tuán)擁有國(guó)家認(rèn)定企業(yè)技術(shù)中心、國(guó)家級(jí)博士后科研工作站、國(guó)家示范院士專家工作站、湖南省電測(cè)儀表工程技術(shù)研究中心和企業(yè)科協(xié)等多個(gè)創(chuàng)新平臺(tái)，并于2012年6月成立了威勝研究院，成為引領(lǐng)威勝未來技術(shù)方向和推進(jìn)威勝事業(yè)穩(wěn)健發(fā)展的引擎器。圍繞威勝發(fā)展亟需解決的重大關(guān)鍵技術(shù)難題，通過引入前沿科學(xué)技術(shù)和創(chuàng)新理念，邀請(qǐng)行業(yè)專家提供決策咨詢、引進(jìn)專家團(tuán)隊(duì)、與行業(yè)相關(guān)高校共建聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室、開展產(chǎn)學(xué)研合作，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、平等合作、互惠互利、共同發(fā)展。如，威勝捐資500萬元，在院士所在單位華中科技大學(xué)共建了占地面積為500平米的能源計(jì)量與能效管理聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，共享高校平臺(tái)和資源，同時(shí)培養(yǎng)出企業(yè)高層次的技術(shù)人才和管理人才。 

3.能源資源計(jì)量技術(shù)創(chuàng)新

（1）新一代智能計(jì)量技術(shù)

   結(jié)合國(guó)、南網(wǎng)智能電能表掛網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，借鑒國(guó)外高端表的優(yōu)先設(shè)計(jì)理念，融合智能制造的工藝技術(shù)，研制基于新標(biāo)準(zhǔn)體系的新一代國(guó)、南網(wǎng)智能電能表裝備，通過產(chǎn)品架構(gòu)設(shè)計(jì)、接口定義建立平臺(tái)模塊化結(jié)構(gòu)，使平臺(tái)由一系列的通用模塊、改型模塊、新功能模塊組成，通過模塊組合來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品派生，獲得基于模塊的產(chǎn)品系列，滿足不同的需求。研究滿足自動(dòng)化生產(chǎn)需求的產(chǎn)品零部件及工藝流程設(shè)計(jì)與測(cè)試技術(shù)，包括一體化端子排設(shè)計(jì)、機(jī)器人自動(dòng)插件后焊、自動(dòng)覆膜、自動(dòng)耐壓、自動(dòng)校驗(yàn)、自動(dòng)后加工、自動(dòng)螺絲安裝、AGV自動(dòng)物料配送等。

圖4 威勝集團(tuán)有限公司電能表自動(dòng)化生產(chǎn)線

 （2）電氣安全檢測(cè)技術(shù)

電氣安全關(guān)鍵技術(shù)難度較大，按照制定的特征庫建設(shè)——智能感知算法研究——線路負(fù)載識(shí)別AI 算法加持——標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)——產(chǎn)品研制與應(yīng)用的技術(shù)路線，對(duì)用電側(cè)故障電弧災(zāi)害發(fā)生機(jī)理、特征提取與分類技術(shù)研究，建立起用電側(cè)典型故障電弧特征庫與單一負(fù)載及多負(fù)載組合條件下典型電氣安全災(zāi)害特征庫與用電安全評(píng)價(jià)模型，研究基礎(chǔ)故障電弧感知方案；研究負(fù)載特性感知AI算法，實(shí)現(xiàn)算法的自適應(yīng)、自調(diào)節(jié)；研制故障電弧智能感知算法的評(píng)價(jià)方法和技術(shù),主導(dǎo)或參與復(fù)雜用電條件下的故障電弧檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)或相關(guān)電氣安全規(guī)程的建設(shè)；研制故障電弧檢測(cè)裝置并推廣應(yīng)用，建設(shè)云端數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，搭建安全用電生態(tài)平臺(tái)。

（3）非侵入式負(fù)荷識(shí)別技術(shù)

智能電表作為能源互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的重要來源，必須突破目前用戶家用電表只能讀取用電總量，不能深入分析用戶內(nèi)部負(fù)荷成分，獲取負(fù)荷信息有限的這一瓶頸，以完善用電信息采集系統(tǒng)和智能用電系統(tǒng)，非侵入式負(fù)荷識(shí)別技術(shù)從電負(fù)荷電氣特征、用電負(fù)荷狀態(tài)切換實(shí)時(shí)檢測(cè)方法、用電負(fù)荷分類識(shí)別方法、用電負(fù)荷能耗分項(xiàng)統(tǒng)計(jì)方法等四個(gè)方面開展研究，完美適配能源行業(yè)負(fù)荷信息獲取的發(fā)展趨勢(shì)與應(yīng)用需求。

（4）電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)

通過深入研究電能質(zhì)量指標(biāo)參數(shù)監(jiān)測(cè)原理，探索電能質(zhì)量檢測(cè)新理論方法，研究硬件電路對(duì)諧波測(cè)量和計(jì)量精度的影響，提出高性能補(bǔ)償校正模型；研究非同步采樣對(duì)諧波分析精度的影響，提出高精度的同步化方案；研制帶電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)功能的新型模塊化智能計(jì)量裝備。

以標(biāo)準(zhǔn)國(guó)南網(wǎng)智能電表為載體，對(duì)電能質(zhì)量基礎(chǔ)理論和電能質(zhì)量檢測(cè)測(cè)量新理論方法進(jìn)行探索，集成電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)模塊，擴(kuò)展電能質(zhì)量數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和統(tǒng)計(jì)分析功能并得到應(yīng)用。

（5）供需雙向互動(dòng)關(guān)鍵技術(shù)

雙向互動(dòng)技術(shù)的研究包含物理層設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)鏈路層（即通信協(xié)議）的設(shè)計(jì)兩部分。物理層，即通信技術(shù)的選擇。物理層主要建立底層通信技術(shù)媒介，為實(shí)現(xiàn)表計(jì)與戶內(nèi)顯示單元的數(shù)據(jù)流連接提供載體。雙向交互機(jī)制設(shè)計(jì)，表計(jì)與戶顯之間通信機(jī)制和協(xié)議數(shù)據(jù)幀的設(shè)計(jì)是雙向互動(dòng)設(shè)計(jì)的一個(gè)重點(diǎn)，包括表計(jì)更新上報(bào)機(jī)制、戶內(nèi)顯示單元自動(dòng)同步機(jī)制、戶內(nèi)顯示單元手動(dòng)查詢機(jī)制、戶內(nèi)顯示單元負(fù)荷控制機(jī)制、表計(jì)更新上報(bào)機(jī)制、戶內(nèi)顯示單元自動(dòng)同步機(jī)制、戶內(nèi)顯示單元手動(dòng)查詢機(jī)制等，以實(shí)現(xiàn)供需雙方的互動(dòng)。

（6）在線監(jiān)測(cè)、自診斷技術(shù)

研究在線監(jiān)測(cè)與自診斷技術(shù)包括基于高頻信號(hào)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，基于高頻信號(hào)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的防竊電功能技術(shù)，計(jì)量裝備準(zhǔn)確度、運(yùn)行狀況及時(shí)鐘自診斷技術(shù)。

利用在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)傳感器回路阻抗的變化，而普遍竊電行為都是通過短接電能表電流檢測(cè)端子，使得大部電流不會(huì)流經(jīng)電能表電流傳感器，使得電能表少計(jì)電量或不計(jì)電量，這種竊電行為將改變電流傳感器回路阻抗，通過在線監(jiān)測(cè)技術(shù)可以感知這種變化。

四、項(xiàng)目取得成效

1.項(xiàng)目實(shí)施成效

本項(xiàng)目實(shí)施期內(nèi)（2017.7-2020.6）實(shí)現(xiàn)銷售收入215592萬元，凈利潤(rùn)19394萬元。截至2020年底，通過本項(xiàng)目獲得有效專利97件，獲得軟件著作權(quán)102件。起草或參與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制修訂8項(xiàng)。

2.節(jié)能減排情況

本項(xiàng)目從產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化和元器件選用，到自動(dòng)化生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì)、智能制造技術(shù)與裝備研發(fā)使用，均力求做到綠色設(shè)計(jì)、綠色生產(chǎn)和低碳使用，整個(gè)生產(chǎn)制造流程無工業(yè)廢水排出，固體廢棄物得到合理處置，污染物含量低，噪聲分貝控制合理，將生態(tài)設(shè)計(jì)理念始終貫穿于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的整個(gè)生命周期。項(xiàng)目實(shí)施期間，項(xiàng)目承擔(dān)單位威勝集團(tuán)有限公司獲得了“湖南省綠色工廠”和“國(guó)家綠色工廠”榮譽(yù)稱號(hào)。

3.經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)效益

本項(xiàng)目研發(fā)出的新產(chǎn)品基本都已批量上市，研發(fā)出的智能制造系統(tǒng)與裝備均可面向制造業(yè)企業(yè)提供服務(wù)，在新一代智能計(jì)量、電氣安全檢測(cè)、非侵入式負(fù)荷識(shí)別、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)、雙芯交互、在線監(jiān)測(cè)自診斷、模塊化等多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，推出的新一代國(guó)南網(wǎng)智能電表、非侵入式負(fù)荷感知智能電表、基于載波通信技術(shù)、RF 通信技術(shù)和MBUS 通信技術(shù)的戶內(nèi)顯示單元產(chǎn)品、具在線監(jiān)測(cè)功能的智能計(jì)量裝備、智能感知共享用電插座、威勝智能用電云平臺(tái)等產(chǎn)品均已走進(jìn)千家萬戶。截止到目前已累計(jì)實(shí)現(xiàn)銷售收入超21億元，累計(jì)納稅過億元，產(chǎn)生了較好的直接經(jīng)濟(jì)效益。