電力線載波通信在物聯網領域應用的不斷深入（附報告目錄）
1、電力線載波通信行業概況
電力系統通信網絡是電力系統的重要組成部分，其貫穿發電、輸電、變電、配電、用電及調度等各個環節，是電力系統安全穩定運行的重要基礎設施和支柱。經過長期發展，目前我國已形成了以光纖通信為主，微波通信、電力線載波通信等多種方式并存的電力系統通信網絡格局。其中，電力線載波通信是利用電力線作為信息傳輸媒介，加載經過調制的高頻載波信號進行語音或數據傳輸的一種通信方式，也是電力系統特有的通信方式，其最大的特點是無需重新布線，可以利用現有電力線實現數據傳輸，因此在電力系統被廣泛使用。此外，隨著物聯網技術的發展，電力線載波通信還可應用于智慧路燈、智慧家居、智慧樓宇及工業控制等領域，但目前最主要的應用領域為智能電網用電信息采集領域。
相關報告：北京普華有策信息咨詢有限公司《2021-2026年電力線載波通信行業專項調研及投資前景預測報告》
電力線載波通信行業主要應用
資料來源：普華有策
電力線載波通信具有無需重新布線、可靠性較好且運行維護量較小等優勢，目前已成為國內智能電網用電信息采集領域本地通信的最主要方式。
2、電力線載波通信在物聯網領域應用的不斷深入
電力線載波通信技術在智能電網用電信息采集領域的應用，極大帶動了我國電力線載波通信行業的發展。目前，國家電網用電信息采集系統正處于新一輪智能化改造過程中，一般而言，智能電表的更換周期在 5-8 年左右，本輪改造對智能電表的更換需求預計可在未來3-5年內逐步釋放。另一方面，國家電網正在進行泛在電力物聯網的建設，其對于智能電表滿足新能源接入、能效管理、居室防盜、儲能管理等泛在業務的性能方面提出了更高要求，同時，國家電網還在加快“全覆蓋、全采集、全控費”的建設，積極推進雙向互動和水表、電表、氣表、熱量表“四表集抄”等新業務的應用，用電信息采集系統也開始向支持雙向通信、實時電價模式的高級測量體系過渡，智能電表的升級也將進一步拉動市場對智能電表的需求。
電力線載波通信不僅可以應用于智能電網用電信息采集領域，還可應用于智慧城市、智慧家居和工業控制領域。例如，電力線載波通信可用于智慧路燈以實現實時控制、故障監測和節能控制，可用于智慧家居以實現網上控制和互聯，可用于智能化小區對高層樓宇用電、小區公共照明等進行遠程智能化管理，還可以用于光伏能源接入進行分布式光伏發電逆變控制和管理等，此外，電力線載波通信也可應用于停車場管理系統、公共信息顯示系統、安全防盜及消防報警系統等。目前，隨著物聯網的迅速發展，物聯網領域已成為電力線載波通信的重要應用領域，而泛在電力物聯網的建設，有望在未來成為電力線載波通信應用的另一個爆發點。
3、電力線載波通信技術現狀及趨勢
電力線載波通信具有無需重新布線、易于維護等優點，是目前電網用電信息采集領域本地通信方式的首選，從所使用的載波信號頻率、頻帶寬度角度劃分，電力線載波通信分為窄帶電力線載波通信與寬帶電力線載波通信，其中，窄帶采用的頻帶寬度為 10kHz-500kHz，寬帶采用的頻帶寬度為 2MHz-20MHz。電力線不同于普通的數據通信線路，其初衷是為了進行電能而非數據的傳輸，也并非一個穩定的數據傳輸信道，具體表現為噪聲顯著且信號衰減嚴重，因此，要想實現可靠的電力線高速數據通信，必須通過合理的調制解調技術予以解決。
第一輪電網智能化改造過程中，窄帶電力線載波通信技術不斷發展進步，從傳統的單載波技術（基于 FSK、BPSK 等）向正交頻分復用（OFDM）多載波技術發展。與單載波技術相比，OFDM 技術通過多個子載波傳輸信息，對脈沖噪聲和信道快衰落有較強的抵抗力，通過子載波聯合編碼，可使抵抗力進一步增強，其允許重疊的正交子載波作為子信道，大大提高了頻帶利用率，同時，OFDM 技術的自適應調制機制，使不同的子載波可以根據信道情況和噪音背景的情況選擇不同調制方式，更適應高速數據傳輸，OFDM 技術抗碼間干擾能力也更強。
隨著智能電網的發展，電力系統對數據采集實時性要求越來越高，所需傳輸的數據越來越多，數據形式越來越復雜，對于計量以外的其他功能性要求也越來越多，窄帶電力線載波通信由于自動采集成功率低、通信速率慢等原因，已無法滿足智能電網及泛在電力物聯網建設的需要。2017 年 6 月，國家電網正式發布《低壓電力線寬帶載波通信互聯互通技術規范》，并于 2018 年四季度開始對HPLC 模塊產品進行招標，而南方電網也發布了《計量自動化系統寬帶載波通信技術要求》，對寬帶電力線載波通信的技術要求、通信協議等進行了規定，寬帶電力線載波通信技術成為目前的主流技術。
寬帶電力線載波通信的調制方式以 OFDM 技術為主，通信速率在 1Mbps 以上，遠高于窄帶電力線載波通信 10kbps 以下的通信速率，可以保證數據在短時間內完成傳輸，從而大大降低突發干擾的影響，確保了數據的可靠性，同時，寬帶電力線載波通信具備更強的擴展能力，可以加載更多網絡應用。在具體應用性能方面，寬帶電力線載波通信可實現實時抄表和遠程控制通斷電功能，且抄表效率更高，可以實現自動上報、信道監測與管理、用電特征及習慣分析、新能源接入、多表合一等傳統方式難以實現的功能，能更好地支撐電網智能化改造目標所需的高速雙向通信網絡建設，有力地支持企業用電和能效管理、智能家庭互聯，更符合泛在電力物聯網的發展要求。
未來，隨著電力線載波通信的進一步發展，電力線載波通信與微功率無線通信相結合的雙模通信將有望解決載波信號衰減、信號孤島等問題，成為下一個發展方向，目前雙模通信技術的標準正在制定當中。
總體看來，從窄帶電力線載波通信到寬帶電力線載波通信，寬帶電力線載波通信再到雙模通信，是目前及未來幾年內電力線載波通信技術的主要發展趨勢。