2020年能源资源计量服务示范项目入围项目连载1

智慧能源计量技术创新示范项目介绍

威胜控股有限公司（HK3393）成立于2000年，2005年在香港主板成功上市，是国内领先、国际先进的能源计量与能效管理服务商。威胜集团有限公司是威胜控股有限公司核心子公司，现有员工1700余人。威胜以高效、专业的综合能源解决方案广泛服务于以电力运营商、水气热公用事业运营商等国家重点工程和项目，服务于工商业及居民用户。业务范围已覆盖全国所有省份及地区，并出口至全球近40个国家和地区，与70多个国家和地区建立业务联系，产品品质得到用户的广泛认可。威胜科技园占地460亩，建筑面积15万平方米，是目前中国先进的能源计量与能效管理产品研发制造基地之一。

图1 威胜集团有限公司鸟瞰图

威胜集团控股有限公司自上市以来在湖南累计投资37亿元，累计产值400亿元，累计纳税28亿元。威胜获得国家级科技进步二等奖1项，中国专利优秀奖1项，湖南省科学技术进步一等奖1项，其他的省、市级科技奖多项。2016年威胜荣获国家工信部“2016年智能制造试点示范项目”、全国“质量标杆企业”称号，2017年荣获第五届湖南省省长质量奖。2018年5月，威胜集团荣获“全国五一劳动奖状”、2019年荣获“2018年度全国青年安全生产示范岗”、获得国家电网公司第五届“青年创新创意大赛”铜奖、三相电子式电能表获国家工业和信息化部颁发的“单项冠军”称号。

二、项目实施背景

电力人工智能是人工智能的相关理论、技术和方法与电力系统的物理规律、技术与知识融合创新形成的“专用人工智能”。针对电网的波动性、间歇性和不确定性等问题，在电网发展中引入人工智能思维，将有效促进电网向新一代电力系统和能源互联网发展。电力人工智能可广泛应用在电网安全控制、输变电、配用电、新能源和企业管理发展等方面。2019 年国家电网的“泛在电力物联网”和南方电网的“透明电网”提出，利用全国范围内的5.4 亿只智能电能表得天独厚的资源优势、充分发挥智能电能表对用户用能信息的采集、监测能力。

图2 威胜集团有限公司研发大楼

未来，人工智能、大数据等新技术的结合将重塑整个能源供给产业链，助推智慧能源计量领域的快速发展。基于此，威胜集团开展了人工智能、大数据领域的相关能源计量技术研究，包括下一代智能计量技术、电气安全检测技术、非侵入式负荷识别技术、电能质量监测技术、供需双向互动技术、在线监测与自诊断技术等关键共性技术研究，以实现智慧能源计量技术的整合，研制具有自主知识产权的智慧能源计量装备。如满足电力系统电能计量、计费、管理的新一代多芯模组式电能表；具有电气安全检测功能、非侵入式负荷识别功能、电能质量监测功能、双向互动功能、在线监测自诊断功能的智能计量装备；促进安全用电的智能插座；适用于新基建的电能计量计费控制装备等。

三、具体创新措施

1.技术创新投入

威胜集团每年将营业收入的7%以上投入到研发和技术创新方面，以确保领先一步的技术与产品；拥有实力强大的技术研发团队，共有研发工程技术人员600余名，硕士学历及以上（含博士）高级人才占36%。截至2020年底，威胜集团拥有538件有效专利，其中发明专利60件、实用新型233件、外观设计245件，软件著作权559件；拥有全国电工仪器仪表等标准化技术委员会委员2名，省级标准化技术委员会委员8名，主持或参与制修订国家、行业标准38项。

图3 威胜集团有限公司CNAS实验室

2.创新平台搭建

威胜集团拥有国家认定企业技术中心、国家级博士后科研工作站、国家示范院士专家工作站、湖南省电测仪表工程技术研究中心和企业科协等多个创新平台，并于2012年6月成立了威胜研究院，成为引领威胜未来技术方向和推进威胜事业稳健发展的引擎器。围绕威胜发展亟需解决的重大关键技术难题，通过引入前沿科学技术和创新理念，邀请行业专家提供决策咨询、引进专家团队、与行业相关高校共建联合实验室、开展产学研合作，优势互补、平等合作、互惠互利、共同发展。如，威胜捐资500万元，在院士所在单位华中科技大学共建了占地面积为500平米的能源计量与能效管理联合实验室，共享高校平台和资源，同时培养出企业高层次的技术人才和管理人才。 

3.能源资源计量技术创新

（1）新一代智能计量技术

   结合国、南网智能电能表挂网运行经验，借鉴国外高端表的优先设计理念，融合智能制造的工艺技术，研制基于新标准体系的新一代国、南网智能电能表装备，通过产品架构设计、接口定义建立平台模块化结构，使平台由一系列的通用模块、改型模块、新功能模块组成，通过模块组合来实现产品派生，获得基于模块的产品系列，满足不同的需求。研究满足自动化生产需求的产品零部件及工艺流程设计与测试技术，包括一体化端子排设计、机器人自动插件后焊、自动覆膜、自动耐压、自动校验、自动后加工、自动螺丝安装、AGV自动物料配送等。

图4 威胜集团有限公司电能表自动化生产线

 （2）电气安全检测技术

电气安全关键技术难度较大，按照制定的特征库建设——智能感知算法研究——线路负载识别AI 算法加持——标准建设——产品研制与应用的技术路线，对用电侧故障电弧灾害发生机理、特征提取与分类技术研究，建立起用电侧典型故障电弧特征库与单一负载及多负载组合条件下典型电气安全灾害特征库与用电安全评价模型，研究基础故障电弧感知方案；研究负载特性感知AI算法，实现算法的自适应、自调节；研制故障电弧智能感知算法的评价方法和技术,主导或参与复杂用电条件下的故障电弧检测标准或相关电气安全规程的建设；研制故障电弧检测装置并推广应用，建设云端数据监测系统，搭建安全用电生态平台。

（3）非侵入式负荷识别技术

智能电表作为能源互联网基础数据的重要来源，必须突破目前用户家用电表只能读取用电总量，不能深入分析用户内部负荷成分，获取负荷信息有限的这一瓶颈，以完善用电信息采集系统和智能用电系统，非侵入式负荷识别技术从电负荷电气特征、用电负荷状态切换实时检测方法、用电负荷分类识别方法、用电负荷能耗分项统计方法等四个方面开展研究，完美适配能源行业负荷信息获取的发展趋势与应用需求。

（4）电能质量监测技术

通过深入研究电能质量指标参数监测原理，探索电能质量检测新理论方法，研究硬件电路对谐波测量和计量精度的影响，提出高性能补偿校正模型；研究非同步采样对谐波分析精度的影响，提出高精度的同步化方案；研制带电能质量监测功能的新型模块化智能计量装备。

以标准国南网智能电表为载体，对电能质量基础理论和电能质量检测测量新理论方法进行探索，集成电能质量监测模块，扩展电能质量数据监测和统计分析功能并得到应用。

（5）供需双向互动关键技术

双向互动技术的研究包含物理层设计和数据链路层（即通信协议）的设计两部分。物理层，即通信技术的选择。物理层主要建立底层通信技术媒介，为实现表计与户内显示单元的数据流连接提供载体。双向交互机制设计，表计与户显之间通信机制和协议数据帧的设计是双向互动设计的一个重点，包括表计更新上报机制、户内显示单元自动同步机制、户内显示单元手动查询机制、户内显示单元负荷控制机制、表计更新上报机制、户内显示单元自动同步机制、户内显示单元手动查询机制等，以实现供需双方的互动。

（6）在线监测、自诊断技术

研究在线监测与自诊断技术包括基于高频信号数字信号处理技术的在线监测技术，基于高频信号数字信号处理技术的防窃电功能技术，计量装备准确度、运行状况及时钟自诊断技术。

利用在线监测技术，可实现监测传感器回路阻抗的变化，而普遍窃电行为都是通过短接电能表电流检测端子，使得大部电流不会流经电能表电流传感器，使得电能表少计电量或不计电量，这种窃电行为将改变电流传感器回路阻抗，通过在线监测技术可以感知这种变化。

四、项目取得成效

1.项目实施成效

本项目实施期内（2017.7-2020.6）实现销售收入215592万元，净利润19394万元。截至2020年底，通过本项目获得有效专利97件，获得软件著作权102件。起草或参与技术标准制修订8项。

2.节能减排情况

本项目从产品设计方案的优化和元器件选用，到自动化生产工艺流程设计、智能制造技术与装备研发使用，均力求做到绿色设计、绿色生产和低碳使用，整个生产制造流程无工业废水排出，固体废弃物得到合理处置，污染物含量低，噪声分贝控制合理，将生态设计理念始终贯穿于产品设计的整个生命周期。项目实施期间，项目承担单位威胜集团有限公司获得了“湖南省绿色工厂”和“国家绿色工厂”荣誉称号。

3.经济、环境和社会效益

本项目研发出的新产品基本都已批量上市，研发出的智能制造系统与装备均可面向制造业企业提供服务，在新一代智能计量、电气安全检测、非侵入式负荷识别、电能质量监测、双芯交互、在线监测自诊断、模块化等多个技术领域，推出的新一代国南网智能电表、非侵入式负荷感知智能电表、基于载波通信技术、RF 通信技术和MBUS 通信技术的户内显示单元产品、具在线监测功能的智能计量装备、智能感知共享用电插座、威胜智能用电云平台等产品均已走进千家万户。截止到目前已累计实现销售收入超21亿元，累计纳税过亿元，产生了较好的直接经济效益。