2020年能源資源計量服務示范項目入圍項目連載1

智慧能源計量技術創新示范項目介紹

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，是國內領先、國際先進的能源計量與能效管理服務商。威勝集團有限公司是威勝控股有限公司核心子公司，現有員工1700余人。威勝以高效、專業的綜合能源解決方案廣泛服務于以電力運營商、水氣熱公用事業運營商等國家重點工程和項目，服務于工商業及居民用戶。業務范圍已覆蓋全國所有省份及地區，并出口至全球近40個國家和地區，與70多個國家和地區建立業務聯系，產品品質得到用戶的廣泛認可。威勝科技園占地460畝，建筑面積15萬平方米，是目前中國先進的能源計量與能效管理產品研發制造基地之一。

圖1 威勝集團有限公司鳥瞰圖

威勝集團控股有限公司自上市以來在湖南累計投資37億元，累計產值400億元，累計納稅28億元。威勝獲得國家級科技進步二等獎1項，中國專利優秀獎1項，湖南省科學技術進步一等獎1項，其他的省、市級科技獎多項。2016年威勝榮獲國家工信部“2016年智能制造試點示范項目”、全國“質量標桿企業”稱號，2017年榮獲第五屆湖南省省長質量獎。2018年5月，威勝集團榮獲“全國五一勞動獎狀”、2019年榮獲“2018年度全國青年安全生產示范崗”、獲得國家電網公司第五屆“青年創新創意大賽”銅獎、三相電子式電能表獲國家工業和信息化部頒發的“單項冠軍”稱號。

二、項目實施背景

電力人工智能是人工智能的相關理論、技術和方法與電力系統的物理規律、技術與知識融合創新形成的“專用人工智能”。針對電網的波動性、間歇性和不確定性等問題，在電網發展中引入人工智能思維，將有效促進電網向新一代電力系統和能源互聯網發展。電力人工智能可廣泛應用在電網安全控制、輸變電、配用電、新能源和企業管理發展等方面。2019 年國家電網的“泛在電力物聯網”和南方電網的“透明電網”提出，利用全國范圍內的5.4 億只智能電能表得天獨厚的資源優勢、充分發揮智能電能表對用戶用能信息的采集、監測能力。

圖2 威勝集團有限公司研發大樓

未來，人工智能、大數據等新技術的結合將重塑整個能源供給產業鏈，助推智慧能源計量領域的快速發展。基于此，威勝集團開展了人工智能、大數據領域的相關能源計量技術研究，包括下一代智能計量技術、電氣安全檢測技術、非侵入式負荷識別技術、電能質量監測技術、供需雙向互動技術、在線監測與自診斷技術等關鍵共性技術研究，以實現智慧能源計量技術的整合，研制具有自主知識產權的智慧能源計量裝備。如滿足電力系統電能計量、計費、管理的新一代多芯模組式電能表；具有電氣安全檢測功能、非侵入式負荷識別功能、電能質量監測功能、雙向互動功能、在線監測自診斷功能的智能計量裝備；促進安全用電的智能插座；適用于新基建的電能計量計費控制裝備等。

三、具體創新措施

1.技術創新投入

威勝集團每年將營業收入的7%以上投入到研發和技術創新方面，以確保領先一步的技術與產品；擁有實力強大的技術研發團隊，共有研發工程技術人員600余名，碩士學歷及以上（含博士）高級人才占36%。截至2020年底，威勝集團擁有538件有效專利，其中發明專利60件、實用新型233件、外觀設計245件，軟件著作權559件；擁有全國電工儀器儀表等標準化技術委員會委員2名，省級標準化技術委員會委員8名，主持或參與制修訂國家、行業標準38項。

圖3 威勝集團有限公司CNAS實驗室

2.創新平臺搭建

威勝集團擁有國家認定企業技術中心、國家級博士后科研工作站、國家示范院士專家工作站、湖南省電測儀表工程技術研究中心和企業科協等多個創新平臺，并于2012年6月成立了威勝研究院，成為引領威勝未來技術方向和推進威勝事業穩健發展的引擎器。圍繞威勝發展亟需解決的重大關鍵技術難題，通過引入前沿科學技術和創新理念，邀請行業專家提供決策咨詢、引進專家團隊、與行業相關高校共建聯合實驗室、開展產學研合作，優勢互補、平等合作、互惠互利、共同發展。如，威勝捐資500萬元，在院士所在單位華中科技大學共建了占地面積為500平米的能源計量與能效管理聯合實驗室，共享高校平臺和資源，同時培養出企業高層次的技術人才和管理人才。 

3.能源資源計量技術創新

（1）新一代智能計量技術

   結合國、南網智能電能表掛網運行經驗，借鑒國外高端表的優先設計理念，融合智能制造的工藝技術，研制基于新標準體系的新一代國、南網智能電能表裝備，通過產品架構設計、接口定義建立平臺模塊化結構，使平臺由一系列的通用模塊、改型模塊、新功能模塊組成，通過模塊組合來實現產品派生，獲得基于模塊的產品系列，滿足不同的需求。研究滿足自動化生產需求的產品零部件及工藝流程設計與測試技術，包括一體化端子排設計、機器人自動插件后焊、自動覆膜、自動耐壓、自動校驗、自動后加工、自動螺絲安裝、AGV自動物料配送等。

圖4 威勝集團有限公司電能表自動化生產線

 （2）電氣安全檢測技術

電氣安全關鍵技術難度較大，按照制定的特征庫建設——智能感知算法研究——線路負載識別AI 算法加持——標準建設——產品研制與應用的技術路線，對用電側故障電弧災害發生機理、特征提取與分類技術研究，建立起用電側典型故障電弧特征庫與單一負載及多負載組合條件下典型電氣安全災害特征庫與用電安全評價模型，研究基礎故障電弧感知方案；研究負載特性感知AI算法，實現算法的自適應、自調節；研制故障電弧智能感知算法的評價方法和技術,主導或參與復雜用電條件下的故障電弧檢測標準或相關電氣安全規程的建設；研制故障電弧檢測裝置并推廣應用，建設云端數據監測系統，搭建安全用電生態平臺。

（3）非侵入式負荷識別技術

智能電表作為能源互聯網基礎數據的重要來源，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部負荷成分，獲取負荷信息有限的這一瓶頸，以完善用電信息采集系統和智能用電系統，非侵入式負荷識別技術從電負荷電氣特征、用電負荷狀態切換實時檢測方法、用電負荷分類識別方法、用電負荷能耗分項統計方法等四個方面開展研究，完美適配能源行業負荷信息獲取的發展趨勢與應用需求。

（4）電能質量監測技術

通過深入研究電能質量指標參數監測原理，探索電能質量檢測新理論方法，研究硬件電路對諧波測量和計量精度的影響，提出高性能補償校正模型；研究非同步采樣對諧波分析精度的影響，提出高精度的同步化方案；研制帶電能質量監測功能的新型模塊化智能計量裝備。

以標準國南網智能電表為載體，對電能質量基礎理論和電能質量檢測測量新理論方法進行探索，集成電能質量監測模塊，擴展電能質量數據監測和統計分析功能并得到應用。

（5）供需雙向互動關鍵技術

雙向互動技術的研究包含物理層設計和數據鏈路層（即通信協議）的設計兩部分。物理層，即通信技術的選擇。物理層主要建立底層通信技術媒介，為實現表計與戶內顯示單元的數據流連接提供載體。雙向交互機制設計，表計與戶顯之間通信機制和協議數據幀的設計是雙向互動設計的一個重點，包括表計更新上報機制、戶內顯示單元自動同步機制、戶內顯示單元手動查詢機制、戶內顯示單元負荷控制機制、表計更新上報機制、戶內顯示單元自動同步機制、戶內顯示單元手動查詢機制等，以實現供需雙方的互動。

（6）在線監測、自診斷技術

研究在線監測與自診斷技術包括基于高頻信號數字信號處理技術的在線監測技術，基于高頻信號數字信號處理技術的防竊電功能技術，計量裝備準確度、運行狀況及時鐘自診斷技術。

利用在線監測技術，可實現監測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端子，使得大部電流不會流經電能表電流傳感器，使得電能表少計電量或不計電量，這種竊電行為將改變電流傳感器回路阻抗，通過在線監測技術可以感知這種變化。

四、項目取得成效

1.項目實施成效

本項目實施期內（2017.7-2020.6）實現銷售收入215592萬元，凈利潤19394萬元。截至2020年底，通過本項目獲得有效專利97件，獲得軟件著作權102件。起草或參與技術標準制修訂8項。

2.節能減排情況

本項目從產品設計方案的優化和元器件選用，到自動化生產工藝流程設計、智能制造技術與裝備研發使用，均力求做到綠色設計、綠色生產和低碳使用，整個生產制造流程無工業廢水排出，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，將生態設計理念始終貫穿于產品設計的整個生命周期。項目實施期間，項目承擔單位威勝集團有限公司獲得了“湖南省綠色工廠”和“國家綠色工廠”榮譽稱號。

3.經濟、環境和社會效益

本項目研發出的新產品基本都已批量上市，研發出的智能制造系統與裝備均可面向制造業企業提供服務，在新一代智能計量、電氣安全檢測、非侵入式負荷識別、電能質量監測、雙芯交互、在線監測自診斷、模塊化等多個技術領域，推出的新一代國南網智能電表、非侵入式負荷感知智能電表、基于載波通信技術、RF 通信技術和MBUS 通信技術的戶內顯示單元產品、具在線監測功能的智能計量裝備、智能感知共享用電插座、威勝智能用電云平臺等產品均已走進千家萬戶。截止到目前已累計實現銷售收入超21億元，累計納稅過億元，產生了較好的直接經濟效益。