基于电力芯片研发应用的思考：数字电网与“五基”如何协同发展
近日，南方电网公司自主研发的电力专用主控芯片“伏羲”相关专利——“用于并行冗余协议网络中的时钟输出控制方法和系统”获第23届中国专利金奖。这是“伏羲”芯片继去年获评“央企十大国之重器”后，再次获得国家级荣誉。
九层之台，起于累土。芯片的研发应用，是数字电网企业对基础零部件及元器件、基础软件、基础材料、基础工艺和产业技术基础等“五基”工业基础领域的夯实与突破。而“五基”基础领域的有力支撑，又高效赋能数字电网升级。数字电网的建设与“五基”领域的发展，正形成良好的循环迭代效应。
“五基”发展仍面临问题与挑战
《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》指出，深入实施制造强国战略，建设数字中国，加快补齐“五基”的瓶颈短板。“五基”作为产业发展的底层架构，是基础工业和高科技产业的发展基石。中央到地方一再强调并推动的产业基础高级化，就涵盖“五基”等基本支撑要素和底层结构对现代产业体系发展的自我供给、自我保障能力的夯实与提高。
随着西方国家对我国技术出口、投资收紧，“五基”领域发展面临的问题与挑战愈发显著，自主可控不足。中国工程院相关研究表明，我国关键科技在“五基”领域对外依存度仍很高。
以EDA(电子设计自动化)设计软件为例。作为芯片设计的基础软件，它被业内称为“芯片之母”，涵盖集成电路设计、布线、验证和仿真等所有流程。目前，国内EDA设计软件被西门子、新思等企业掌控大多数市场份额，国内企业产品仍处于第二、三梯队。
EDA软件的“卡脖子”直接影响到我国元器件产业发展。当前，我国拥有全球最多的电子元器件生产企业，元器件生产已基本实现类别全覆盖。但是，国产电子元器件被投用于高精端领域较少，较国外先进水平还有较大差距，存在体量大而不强、创新动能不足等问题。
同时，“五基”领域在适配性、兼容性、上下游协作性方面也存在不足，材料、软件、元器件等多以单点局部突破为主。而“五基”各产业间时常是相互支撑、缺一不可的，在某个环节出现瓶颈和薄弱项，很可能会联动产生整体“卡脖子”困境。另外，与“五基”领域相配套的服务体系、要素支撑和制度环境等仍未完善，整体生态体系尚处于初步搭建阶段。
数字电网带动“五基”发展
数字电网，是以“云大物移智链”等新一代数字技术改造现有电网所形成的，以能源和数据为关键要素，以“电力+算力”深度融合为技术路径，具备广泛连接、数智驱动、开放共享等基本特征的电网形态。数字电网的高质量建设，直接拉动“云管边端芯”自主研发与投产使用(编者注：“云”指物联网平台云；“管”指有线、无线通讯方式；“边”指边缘计算；“端”指智能传感、智能终端和智能设备；“芯”指芯片)，参与并促进了“五基”领域补短板、强弱项，提高自身发展水平并培育产业链的核心竞争力，助力培育繁荣有序的新业态新模式。具体作用如下：
一是关联场景丰富，积累多维经验。数字电网建设包含发电、输电、配电、变电、调度、运营、营销服务、数字基建等多领域的数字化改造与建设，在感知层、传输层、平台层、应用层上全覆盖，关联场景的多元化让“五基”领域在实践中得到丰富的检验与积累，助推了基础应用的横向延伸探索及纵向升级迭代。
二是广泛连接，电力数据快速高效反馈。数字电网集成先进的数字技术，可实现源、网、荷、储互联及人、机、物互通，作为超级物联平台连接了产业链上下游主体数以亿计的终端设备。同时，电力数据作为优质的数据要素，其实时性强、连续性高、可信度好、采集自动化等优点与数字电网的广泛连接相结合，为“五基”应用提供了低时延、高可靠的数据反馈。
“五基”保障数字电网高质量建设
电网企业在高质量建设数字电网的同时，推动了“五基”领域的发展，而“五基”领域又进一步“反哺”并保障数字电网的高质量建设。
近年来，电网企业围绕数字电网技术架构开展“云管边端芯”等重大产品布局并形成自主产品品牌，发挥主体支撑和融通带动作用的同时，对材料、软件、工艺、零部件等“五基”领域实现了深层次的提升带动。
以“伏羲”芯片为例，作为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，其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，推动我国电力二次设备核心元器件实现自主可控的同时，更助力保障千亿规模国产电网设备的供应安全。同时，以场景经验积累与技术应用革新为抓手，在共商共建共享的理念下，借力“五基”的基础作用带动产业链关联主体共同成长。
基础研究是整个科学体系的源头，要打好基础、储备长远，实现前瞻性基础研究、引领性原创成果重大突破，夯实世界科技强国建设的根基。企业建设数字电网，在着力打造“状态全感知、设备全连接、数据全融合、业务全智能”电网形态的同时，也拉动“五基”领域持续扎实做好补短强弱、提档升级的基础工作，为建设数字中国、制造强国助力。
(作者张俊龙 单位：南网数字集团数字经济研究中心)
北极星智能电网在线官方微信
