错过直播也不怕！贸泽电子技术创新周之智慧能源篇复习第一弹！

 

智慧能源时代的新型电力系统互联趋势

“能源是一切文明的基础，也是决定文明形态的天花板。”作为国民经济命脉，当前能源产业正面临着数字化、智能化和绿色低碳发展的挑战，在推进能源转型和提质增效方面，智慧能源系统正扮演重要的角色。目前，智慧能源无论是理论和科技创新还是产业化实践层面，都处于重要的探索发展阶段。在实际应用层面，能源互联网、智能电网、新型储能、数字能源等多个领域都已经有落地应用，未来的发展前景广阔。

2023年贸泽电子技术创新周的智慧能源主题直播活动中，我们通过4天的直播和大家共同探讨智慧能源建设的关键技术，智慧能源生态系统的构建、能源管理体系以及能源数字化转型等内容，从多维度呈现能源产业未来的综合发展趋势。

本期专题，我们邀请到来自Phoenix Contact、Littelfuse、是德科技、 Wolfspeed、Silicon Labs、Analog Devices、Onsemi、Amphenol、OMRON等国际大厂的资深专家以及西安交通大学的学者，围绕太阳能能源利用与创新、电力转换器的设计与应用、能量存储技术与解决方案、电力计量与监控系统、能源监测与管理、继电保护技术与应用等领域的新趋势，为广大工程师带来干货满满的技术盛宴。

我们为大家整理的4天直播分享中的亮点技术干货笔记和趋势洞察。

 

以下是第一篇技术干货笔记。

 

新型电力系统

需要怎样的智慧互联技术？

 

智慧能源系统的好处显而易见——减少对不可再生化石燃料的依赖；让能源生产来源多样化；更环保、可持续发展；提供能源独立性和安全性；还能带来经济增长，创造就业机会。要实现这一切，需要智慧能源系统一系列先进技术和智能控制，以优化能源生产、储存、分配和消费。其中无线技术、工业以太网以及连接器在智慧能源应用中起着至关重要的作用。

01

Silicon Labs

无线解决方案在智能能源的应用

Silicon Labs在直播分享中重点针对智能太阳能光伏系统、智能表计、智慧路灯和电动汽车充电等应用方案的实际开发来详细探讨无线解决方案在智能能源的应用。

作为一家优秀的半导体公司，Silicon Labs（芯科科技）通过其创新的无线解决方案，为智慧能源设备制造商提供安全、可靠、灵活的无线解决方案，帮助解决棘手的产品开发挑战。

 

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智能太阳能光伏系统

• 通过无线链接，构建一个智能的太阳能光伏系统，配备了功率优化器和直流逆变器，通过跟踪每一模块可达到的大功率点（MPTT）来增加能量输出

• 采用了单独的太阳能光伏面板优化器，无线电源电子器件还可以降低安装和维护成本

• EFR32FG2x系列（FG23/FG25/FG28）的无线硬件能够为智能太阳能光伏系统实现专有协议、Connect或Wi-SUN等无线通讯功能

• EFR32FG2x具有20dBm的发射功率和出色的接收器灵敏度，实现可靠的无线链接

• 支持Wi-SUN的功率优化器和微逆变器可自动形成高通量、弹性的自我修复网络，降低维护成本

 

 

智能表计

• Wi-SUN技术支持三种广泛使用的调制方案——FSK、MR-OQPSK（多速率多区域偏移正交相移键控）和OFDM（正交频分复用）。其中MR-OQPSK可以带来低功耗、抗噪能力，OFDM可利用间隔紧密的重叠副载波来尽可能提高频谱效率，这两者对下一代智能电表都至关重要。EFR32FG25是Silicon Labs首款支持正交分频复用（OFDM）调制的SoC。

• EFR32FG25 无线 SoC 是用于智能电表、照明、城市和楼宇自动化的长距离 1 GHz 以下无线连接的解决方案。包含多速率 OFDM、FSK 和 OPSK 调制方案，可实现高达 3.6 Mbps 的数据速率，同时保持对 2.4 GHz 干扰的抗扰性。较大的内存占用和增加的 IO 数量可实现设计整合，当与 Secure Vault（PSA 3 级认证） 结合使用时，可以提供更高级别的系统安全性。

 

 

智慧路灯

• Silicon Labs的EFR32FG2x系列支持的Wi-SUN协议在远程sub-GHz频段提供基于标准大规模网状网络解决方案是现有的网状网路物联网标准（Zigbee、Thread、Z-Wave和Bluetooth网格）无法实现的。FG25 sub-GHz SoC可以在纽扣电池上运作十年，非常适合Wi-SUN形成网状和星形网络拓扑的能力，进而优化网络的低功耗性能。

 

 

电动汽车充电

• Silicon Labs的EFR32FG2x系列的无线SoC和模块具备出色的RF性能，具有优越的接收器灵敏度和+20dpm的高传输功率。除此之外还添加了高级安全功能，可以降低公用电车充电系统面临的完全漏洞风险

• 支持Wi-SUN FAN 1.1标准，有助于创建更具扩展性、弹性和安全性的广域网系统。

 

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02

Onsemi

全新10BASE-T1S PHY+MAC控制器

NCN26010推进工业以太网发展

随着工业领域的快速发展，工业以太网作为一种高效可靠的通信技术，正逐渐成为工业自动化的主流。而工业以太网的发展对于能源可持续发展、智慧能源体系的推进同样有着密切的联系。工业以太网作为一种高速、高带宽的通信技术，能够实现设备之间的高效通信和数据传输，从而提高生产效率和降低能源消耗，同时企业可以实时监测能源消耗情况，分析能源利用效率，并通过智能控制手段实现能源的优化配置和管理，从而提高能源利用效率为智慧能源的实现提供有力支持。

安森美本次直播中重点介绍了其全新推出的基于IEEE802.3cg标准的单对以太网10BASE-T1S PHY+MAC控制器NCN26010在推进工业以太网发展方面的相关方案应用。

 

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• 802.3cg标准即10BASE-T1L，是一种工业以太网网络协议。核心能力是双工、直流平衡、点对点通信方案，实现了IT和OT的聚合以太网。实现了统一通信标准和提高数据吞吐量。NCN26010是一款新型 10BASE-T1S 以太网控制器，这是一款10Mb/s、符合IEEE 802.3cg标准的器件，设计用于工业多点以太网的10BASE−T1S PHY，为工业环境提供多点通信。

• 支持10BASE-T1S的PHY + MAC控制器，可连接到控制器、传感器和其他器件而无需外部MAC。可在单个 10BASE-T1S 以太网控制器上实现 在单双绞线上可实现 40 多个节点，是 IEEE 802.11 标准所要求的节点数量的五倍。NCN26010在线路引脚上的电容比现有的T1S方案更低，从而在单个网络上实现更多节点的支持。通过非单个屏蔽双绞线提供传输和接收数据所需的所有物理层功能，对于机柜内布线，NCN26010 可减少 70% 的布线，同时显著提高带宽。

• NCN26010实现了多分支网络，减少了大型安装的网络总数，与以前的控制器相比，体积更小、更易集成。实现了多分支 10BASE-T1S以太网，可替代传统的点对点以太网，NCN26010还具备专有的增强抗噪模式，适合于电子噪声的工业环境中使用，如工业自动化、传感器接口、现场仪表等领域。

 

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03

Amphenol

连接器对于智能能源系统的重要作用

智能电网是一个先进的互联电力系统，利用现代的通信技术来实时采集和分析数据，让电网实现更智能化自动化的控制。对于智慧源系统，子系统间高效、稳定的通信非常重要，网络连接产品可以促进各种智能能源系统和智能电网内部和之间的连接，同时可以对能源生成、分布和消耗情况进行有效监控，并予以相应优化。

此外，大型能源生产设施类似于其他工业厂房，也可能会面临一些同样的环境类难题。由于大量灰尘、碎屑、液体渗入、热循环和电磁干扰等问题可能会导致连接中断，从而增加停机时间、降低工作效率和导致非计划性维修工作，互连产品必须坚固耐用，设计精良。而随着众多设备越来越趋向小型化设计，互连产品还需满足此类设备的大量数据传输和功率需求。

安费诺在本次直播中重点介绍了其针对工业网络可靠通讯可以提供众多连接方案包括：SPE、RJ45连接器、以及模块化RJ45产品。

 

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• 单对以太网提供 IP20 和 IP6X 两种规格 ，适合办公和工业环境。SPE IP20 接口包括用于电缆端接的插头、直角和垂直安装的 PCB 插座以及预端接电缆组件。SPE IP6X 接口采用圆形设计，与 M12 尺寸相同并带有推拉耦合环，可确保与面板安装的配对插座可靠锁定，还提供多种配置的 SPE IP6X 电缆。与标准 RJ45 连接器相比， ix 和 SPE 在空间、体积比典型RJ45 小 75%，端口密度更高。IP20 ix 连接器的间距为10mm，为 RJ45 的一半，因此，在以太网交换机等多端口应用中，端口数量增加一倍。

• 在设备安装时，由于长度要求的不同，定制电缆非常重要，因此可现场安装的插头非常有价值。SPE 和 ix 插头套件均配有集成 IDC 或绝缘位移触点，可将剪断的导线端接至触点，而无需剥线。 连接器的设计便于为 IDC 连接正确修剪和定位导线，ix 插头还提供一种特殊工具，可简化一次性端接所有导线的工作。ix 和 SPE 还集成的电缆应力消除机制，可确保端接不受电缆应力的影响。

•  模块化连接器的可靠性和高性能，产品组合中有多种变化，涵盖更多的配置、性能等级和选项。PoE 功能有助于减少对电源点的需求，从而在增加具有PoE功能的设备和装置时更容易扩大设施规模。

• 圆形 MRD 坚固耐用适用于电缆对电缆或电缆对面板的应用，功率可高达 10 A和 500 V_AC。金属锁定机构提供声音反馈，表明已完成安全连接。其中一个重要的特点是连接器的闩锁机制。可靠的闩锁对于确正确连接、避免信号中断至关重要。

• ix Industrial连接器集成磁性模块方案，为以太网及其他工业协议提供可靠的物联网连接，支持企业/云端互联以及工厂车间中的传感器/执行器。连接器可为以太网通信提供10Gb/s的CAT6A性能，支持90W的PoE++，出色的EMC屏蔽，兼容100BaseT、1000BaseT和10GBaseT。

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04

Phoenix Contact

赋能全电气社会，连接新型电力系统

Phoenix Contact从“源”（面向新能源接入的连接方案）、“网”（面向坚强智能电网的连接方案）、“荷”（面向负荷电气化的连接方案）、“储”（面向灵活储能系统的连接方案）四大方面，全面探讨构建新型电力系统连接方案。

 

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新能源接入连接技术

逆变器、变流器、直流调压装置连接推荐

 

 

 

新能源接入系统架构

双向储能变流器（PCS）是连接电网与储能电池的接口。能源管理系统（EMS）作为微电网的大脑，根据微电网的实时负荷情况，通过储能协调装置向PCS发送命令，控制储能电池的充电及向电网输电，同时保持各储能电池电量均衡，保证电网的稳定及电池的健康。

 

以太网鸿沟是任何控制领域都会遇到的问题，这也是电力物联网建设面临的痛点。造成这一问题的主要原因在于通讯协议不统一、布线成本高、通讯质量差以及设备智能化成本高。

SPE单对以太网连接技术的多项技术特色在建设电力物联网中具备优势。

单对以太网是一种只需要一对线缆来传输数据和电力的以太网技术。具有出色的传输特性，可以实现无源化设计、简化成本、小型化设计，并使互访问及互操作的一网到底成为可能。它可以为每个传感器启用基于IP的网络，通过更细的线缆，较小的插头和连接器以及较小的空间需求而体现了产品的价值。

首先，传统的以太网线是4根或者8根的，SPE则采用1对2线全双工的方式并且通过不同频率来实现不同速度的通信。线芯的减少将极大降低线缆成本，在海量的电力物联网感知层设备接入时，可节省大量成本。

其次，设备现场化，对设备及连接器的防护等级提出了新的要求，SPE提供IP20及IP67两种版本，可满足户外恶劣环境。

SPE支持POE/PODL技术，可提供60W的电源输入，小型智能化设备可以完全依靠SPE来供电，而无需另外设计电源接口。

SPE的底座的尺寸只有传统的RJ45的50%不到，大量设备接入时，可极大节省设备的空间。

SPE符合标准的IEEE 802.3以太网标准，并且它下面有5个不同的工作组，其中可以支持从10M到100M到1G的不同传输速度和可达1公里的传输距离，并且还可以通过数据电缆提供电源。 

 

 

储能系统中的特色产品应用介绍 （重点产品）

Phoenix Contact聚焦储能系统制造、组装、运维的过程特点为储能系统提供各种解决方案，包括连接器、接线端子、触点等产品为电池模组的串并联提供安全、可靠、灵活多样的连接方案。通过Phoenix Contact母排连接器或电池极连接器的可插拔电池连接，可以快速、安全地安装储能系统，适合用于高达1500V的应用。 

其中高压连接器和穿墙式信号连接器，能有效保证储能设备的功能性、环境的安全性以及设备的使用寿命。其金属导体选用了镀银铜合金，有效地保证了产品长期运行的稳定性，在安全快捷可靠的基本功能上，还实现了“三防一转”的亮点提升：“防错插、防手指触摸（未插入时也可确保电池模块具有防触电保护）、安装防呆、360°自由旋转，适用于可调出线口”，并且取得了TUV、UL4128（储能系统标准）的双认证。

 

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在第二篇技术干货笔记中， 我们重点梳理了关于太阳能光伏系统、储能技术和第三代半导体在整个智慧能源转型进程中发挥的重要作用，分别有来自ADI、Wolfspeed、Littelfuse、OMRON等厂商的精彩分享，敬请期待。

 

 

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