《電子技術(shù)應(yīng)用》
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智能电网中能量收集技术及应用综述
2023年电子技术应用第2期
李德建1，2
1.北京智芯微电子科技有限公司，北京 102200；2.清华大学 集成电路学院，北京 100084
摘要： 电力传感器需求快速增长，其能源补给需求愈加明显，传统的单蓄电池供电方案的弊端愈加明显。同时，动能、温差、光伏、电磁等能量收集技术及集成电路技术的发展，给电力传感器能源供给问题提供新思路。促进智能电网中能量收集技术及电力传感器耦合能够提高社会效益，形成多方共赢的局面。首先对智能电网对能量收集技术的迫切需求进行分析；其次，分析能量收集技术及相关集成电路的发展现状；最后，根据能量收集技术在智能电网中应用的不足，提出适用于智能电网的能量收集技术研究方向。
中圖分類號：TN4
文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.223134
中文引用格式： 李德建. 智能電網(wǎng)中能量收集技術(shù)及應(yīng)用綜述[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2023，49(2)：1-8.
英文引用格式： Li Dejian. Review of energy harvesting technologies and applications in smart grid[J]. Application of Electronic Technique，2023，49(2)：1-8.
Review of energy harvesting technologies and applications in smart grid
Li Dejian1，2
1.Beijing Smartchip Microelectronics Technology Co.， Ltd.， Beijing 102200， China； 2.School of Integrated Circuits， Tsinghua University， Beijing 100084， China
Abstract： The demand for power sensors is growing rapidly, and the demand for energy supply is becoming more and more obvious. The disadvantages of the traditional single-battery power supply scheme are becoming more and more obvious. At the same time, with the development of kinetic energy, temperature difference, photovoltaic, electromagnetic and other energy collection technologies and integrated circuit technologies, new ideas are put forward for the energy supply of power sensors. Promoting energy harvesting technology and power sensor coupling in smart grids can improve social benefits and form a win-win situation for all parties. This paper firstly analyzes the urgent demand of smart grid for energy harvesting technology. Secondly, the development status of energy harvesting technology and related integrated circuits is analyzed. Finally, according to the shortcomings of energy harvesting technology in smart grid, the research direction of energy harvesting technology suitable for smart grid is proposed.
Key words : energy harvesting technology；smart grid；integrated circuit；power sensor

0　引言

    在過去的十多年里，計(jì)算、存儲和通信等技術(shù)領(lǐng)域得到飛速發(fā)展，但是電池技術(shù)進(jìn)步的速度要慢得多[1-2]。具體而言，無線通信和集成電路領(lǐng)域的豐碩成果，使得傳感器節(jié)點(diǎn)在尺寸上越來越小。傳統(tǒng)電池在體積和能量密度上的劣勢越來越明顯。此外，電池可用壽命一般為3~5年時(shí)間，同時(shí)還會發(fā)生漏液等安全問題。因此，無源無線網(wǎng)絡(luò)的能源供給需求迫切。目前，國際上對能量收集技術(shù)的研究已經(jīng)持續(xù)多年[3-4]，國內(nèi)也開展了許多能量收集相關(guān)技術(shù)研究[5-7]。

    以智能電網(wǎng)為例，為實(shí)現(xiàn)信息的快速、廣泛、準(zhǔn)確采集，需要研究低成本、低冗余、高可靠、可擴(kuò)展、可定制的新型海量信息采集技術(shù)體系架構(gòu)與高效傳輸處理核心技術(shù)[8]。電力傳感器作為新型海量信息采集技術(shù)體系的“神經(jīng)末梢”，是感知電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的基礎(chǔ)單元。其長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，需要持續(xù)可靠的電源保障。通過能量收集技術(shù)，將電力應(yīng)用場景中的振動、溫差、光伏、電磁等能量收集、累積下來提供給電力傳感器，是有效解決電力應(yīng)用中傳感器供電問題的重要途徑之一。

    隨著智能電網(wǎng)中電力傳感器的廣泛應(yīng)用，對能量收集技術(shù)的需求也愈顯迫切，有必要對兩者間的耦合進(jìn)行更加深入的研究。本文首先對智能電網(wǎng)對能量收集技術(shù)的迫切需求進(jìn)行分析；其次，分析能量收集技術(shù)及相關(guān)集成電路的發(fā)展現(xiàn)狀；最后，根據(jù)能量收集技術(shù)在智能電網(wǎng)中應(yīng)用的不足，提出適用于智能電網(wǎng)的能量收集技術(shù)研究方向。




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作者信息：

李德建1，2

（1.北京智芯微電子科技有限公司，北京 102200；2.清華大學(xué) 集成電路學(xué)院，北京 100084）




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