首款全面国产化电力专用主控芯片“伏羲”实现量产「芯片时代」

时间：2022-12-29 14:05:14来源：搜狐

今天带来首款全面国产化电力专用主控芯片“伏羲”实现量产「芯片时代」，关于首款全面国产化电力专用主控芯片“伏羲”实现量产「芯片时代」很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

“ 把握数字经济发展趋势和规律，推动我国数字经济健康发展”离不开能源数字化，如果说能源数字化是我国建设数字社会的基石，那芯片则是整个基建的大脑！

脆弱的数字电网

2015年，在乌克兰有超过三个区域的电力系统被黑客攻击，导致大规模的停电，成千上万的家庭在黑暗中度过。此次大规模的停电主要是因为电力系统存在设计缺陷，被黑客发现了0day漏洞，黑客利用该漏洞攻击电力系统，从而导致发电站意外关闭。

此次事件发生后，乌克兰的电力专家用了6小时才将全部问题修复。也就是说，乌克兰人们在黑暗之中度过了6个小时。时隔一年，在2016年年底，黑客们再次通过攻击乌克兰的国家电力部门致使其发生了又一次的大规模停电事件，75分钟后才全面恢复。

据世界能源理事会统计，世界各地的电网越来越容易受到攻击，即使北美成熟的电网系统也处于危险中，而这一切都源于类似智能电表和分析软件这样的新技术广泛应用于电网。

对此，麻省理工学院国际研究中心最近发表报告称，由于变压器、输电线等公共设施老化，电网系统迫于压力，急切希望以低成本升级设备，使其实现高效的因特网连接。

西门子全球网络战略总监Leo Simonovich说，大多数公用设备每年会有两三次意外事件需要排查，但是在过去一年中，某类攻击事件发生概率达到了100％，其中约有30％发生在操作物理设备的系统中，而在两年前这一概率才不过5％；无论是交换机还是与中心操作并无关系的老式现场控制，都未能幸免。

考虑到电网容易受到攻击，美国的大型电力公司着手提升网络安全，并且增加了相关培训。行业研究人员估计，到2020年公有事业公司将在软硬件及服务安全方面花费46亿美元，远远超过了本年度35亿美元的开支。

而放眼国内，从2008年开始，Windows就成了电力调度自动化系统的主要选择，然而Windows树大招风，频频遭到各种病毒的“光顾”，提起永恒之蓝（wannacry勒索病毒）相信很多人都仍心有余悸。而且Windows留有的“后门”，更加容易被黑客入侵，也容易造成信息的泄露。这就给电力调度自动化系统留下了安全隐患。

因此，国内已经逐渐掀起了国产化替代的浪潮，越来越多的电力系统底层都开始运行国产操作系统，比如中兴新支点的服务器操作系统等。在这样的背景下，智能电网芯片自研是每个国家需要重视和掌握的领域，而我国自研电力芯片工作也就在这样的背景下推进。

国内自研“伏羲”电力芯片亮相

提到国内自研芯片，人们第一反应往往是华为、百度等科技企业，即便是OPPO、小米等想要在芯片领域发力的企业也被大众熟知，可有多少人关注过南方电网同样在研究芯片呢？

近日，据南方电网数字电网研究院(以下简称“南网数研院”)消息，南网数研院数字电网与人工智能重大科研团队研发的国内首个基于国产指令架构、国产内核的电力专用主控芯片“伏羲”FUXI-H问世，目前已实现量产。

“伏羲”团队首席带头人李鹏介绍称，主控芯片作为电网二次装备核心器件，涉及千万量级的电网关键装置，是电力工业控制的大脑。

他强调：“如果不法分子通过芯片发起网络攻击，将会造成国家大面积停电。”

据悉，在中国工程院院士李立浧的指导下，李鹏2013年带领的南方电网智能芯片团队启动“伏羲”项目预研。

“伏羲”项目团队潜心研究，历经无数次的实验，2019年底，“伏羲”芯片第一版样片顺利交付。

该芯片不仅完全基于国产指令架构和国产内核，从设计到封装全过程均在国内完成，综合性能更是进口同类产品的1.5倍，网络风暴抵御能力提升了60倍。

此后数年，基于芯片研制的芯片化保护装置成功挂网，推动量产研发加速，降本提效，为大规模应用引路。

2021年，历时近十年、多场景验证，国内首个基于国产指令架构、国产内核的电力专用主控芯片“伏羲”实现量产，标志着我国电力工控领域核心芯片从“进口通用”向“自主专用”转变，电力二次设备核心元器件实现了自主可控，保障了近千亿元国产电网设备的供应安全。

能源互联网的基础设施

电力信息化是指应用通信、自动控制、计算机、网络、传感等信息技术，结合企业管理理念，驱动电力工业旧传统工业向知识、技术高度密集型工业转变，为电力企业生产稳定运行和提升管理水平提供支撑和引领变革的过程。

电网智能化包括发电、输电、变电、配电、用电、调度六个环节。电网智能化，也被称为“电网2.0”，它以高速双向的通信集成网络为基础，通过传感、测量、控制、决策等先进技术，实现安全可靠、经济高效、环境友好等目标。

2021 年3 月，我国出台“第十四个五年规划”，规划中明确提出，“加快电网基础设施智能化改造和智能微电网建设”。随后，国家电网表示未来五年计划投入 3500 亿美元，用于电网转型升级，其中配电网建设投资超过1.2 万亿元，占电网建设总投资的60%以上。

11 月，南方电网的发展规划也随之出炉，“规划”指出十四五期间南方电网总体电网建设将规划投资约 6700 亿元，以加快数字电网建设和现代化电网进程。值得注意的是，南方电网也将配电网建设列为工作重点，规划投资达3200 亿元，接近总投资的一半。

与此同时，2021 年碳达峰碳中和成为产业焦点，为助力我国实现“碳达峰、碳中和”目标，电力企业纷纷提出构建以新能源为主题的新型电力系统。然而，新能源发电具有受季节影响较大、电压不稳定、输电技术和输电安全要求高等特点，传统电网难以实现较好的接入效果，因此随着新能源应用的逐渐广泛，对于智能电网的配套需求也变得愈发强烈。

神秘的智能电网

智能电网的本质是物联网，产业链的组成可简单分成感知层、网络层和应用层。在智能电网中，感知层主要功能是感知识别物体或环境状态，并且实时采集、捕获信息。由 RFID 标签、传感器、摄像头、二维码标签、读写器、识读器、GPS 等器件以及传感器网络和传感网关构成，通过传感器获取信息，并通过接收网关获得控制命令。

新型电力系统对数据的广度、深度和密度提出更高的要求，因此新型电力系统感知终端种类多样，且感知设备不断朝向低功耗、高可靠性、智能化等特征发展。物联网发展主要受制于网络接入、数据存储和处理等技术瓶颈。随着NB-IoT 等物联网基础通讯技术的规模化应用，终端设备接入网络、数据存储和处理的成本大大降低。

我国在智能传感领域有了长足进步，传感器产业已初步形成了长三角、珠三角、环渤海以及中西部地区 4 大区域集聚发展的产业空间格局。根据南方电网数字电网研究院技术负责人介绍，我国智能传感领域在新材料、磁阻芯片、微型传感器集成技术、低功耗MEMS 技术等方面，已具备重要的研究基础和核心优势，尤其是在电力行业，部分产品整体技术已达国际领先水平。

而本次电力专用主控芯片“伏羲”FUXI-H问世，意味着智能电网的核心部分也掌握在自己手里，对于未来数字基建而言显然是大有裨益的。

写在最后：值得关注的虚拟电厂

虚拟电厂通过 5G 通信技术、人工智能、边缘计算、区块链等先进技术，实现对城市商业建筑内部分布式资源的有效聚合和协调调控，达成与常规发电厂类似的效果。而在物理空间上，并不需要真正建造一个发电厂。

在用电高峰来临时，部分区域出现用电紧张的现象，可通过 AI 算法调度和远程控制，将周边楼宇中充电桩的充电模式由快充变成慢充；在不影响人体舒适度的情况下，调节空温度；在不影响楼宇安全的情况下，调节电梯的运行方式；调节楼宇中的储能设备、三联供机组等等，通过虚拟电厂将闲散电能集中起来，从而缓解部分地区的用电紧张。而这些提供电能的楼宇，以出售电价的形式获得补偿。