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1、泓域咨询/开封智能电表MCU芯片项目建议书报告说明除国家电网统招需求外,单相表及单相计量芯片的需求还来自于南方电网及其下属网省公司的招标市场、地方电力公司独立招标市场、部分出口单相表市场以及其他工商企业的社会用表市场。此外,随着水、电、燃气领域均已大范围实行阶梯定价制度,并且计量环节是计算阶梯价格的关键,而传统仪表无法在计算阶梯价格关键时间点上同时抄收全部数据,因此计量芯片的应用已逐步扩展至电表以外的智能仪表。仪表智能化可以节约人工抄表成本、减少产销差。同时,在电测仪器、分布式电源、通讯微基站、电动汽车充电桩、智能楼宇等众多领域,都需要相关的智能计量技术支持。根据谨慎财务估算,项目总投资156
2、90.13万元,其中:建设投资12652.12万元,占项目总投资的80.64%;建设期利息349.71万元,占项目总投资的2.23%;流动资金2688.30万元,占项目总投资的17.13%。项目正常运营每年营业收入26100.00万元,综合总成本费用21901.82万元,净利润3061.84万元,财务内部收益率13.20%,财务净现值1332.10万元,全部投资回收期6.93年。本期项目具有较强的财务盈利能力,其财务净现值良好,投资回收期合理。本项目生产线设备技术先进,即提高了产品质量,又增加了产品附加值,具有良好的社会效益和经济效益。本项目生产所需原料立足于本地资源优势,主要原材料从本地市场
3、采购,保证了项目实施后的正常生产经营。综上所述,项目的实施将对实现节能降耗、环境保护具有重要意义,本期项目的建设,是十分必要和可行的。本报告基于可信的公开资料,参考行业研究模型,旨在对项目进行合理的逻辑分析研究。本报告仅作为投资参考或作为参考范文模板用途。目录第一章 项目概述8一、 项目名称及投资人8二、 编制原则8三、 编制依据9四、 编制范围及内容9五、 项目建设背景10六、 结论分析12主要经济指标一览表14第二章 行业、市场分析16一、 智能电表市场发展概况16二、 进入本行业的壁垒21第三章 背景及必要性24一、 行业的技术水平与发展趋势24二、 我国集成电路设计行业发展概况27三、
4、 电能计量芯片市场概况28四、 强化创新驱动,建设郑州都市圈重要的创新高地33五、 坚持制造立市,建设中原特色产业基地35六、 项目实施的必要性38第四章 选址方案39一、 项目选址原则39二、 建设区基本情况39三、 建设中原城市群一体化高质量发展引领区42四、 项目选址综合评价44第五章 建设内容与产品方案45一、 建设规模及主要建设内容45二、 产品规划方案及生产纲领45产品规划方案一览表45第六章 运营模式47一、 公司经营宗旨47二、 公司的目标、主要职责47三、 各部门职责及权限48四、 财务会计制度52第七章 发展规划分析57一、 公司发展规划57二、 保障措施58第八章 SWO
5、T分析说明61一、 优势分析(S)61二、 劣势分析(W)63三、 机会分析(O)63四、 威胁分析(T)64第九章 工艺技术及设备选型68一、 企业技术研发分析68二、 项目技术工艺分析70三、 质量管理72四、 设备选型方案73主要设备购置一览表73第十章 项目节能分析75一、 项目节能概述75二、 能源消费种类和数量分析76能耗分析一览表77三、 项目节能措施77四、 节能综合评价78第十一章 原辅材料分析79一、 项目建设期原辅材料供应情况79二、 项目运营期原辅材料供应及质量管理79第十二章 劳动安全生产81一、 编制依据81二、 防范措施82三、 预期效果评价85第十三章 项目投资
6、分析86一、 投资估算的依据和说明86二、 建设投资估算87建设投资估算表89三、 建设期利息89建设期利息估算表89四、 流动资金91流动资金估算表91五、 总投资92总投资及构成一览表92六、 资金筹措与投资计划93项目投资计划与资金筹措一览表94第十四章 经济效益评价95一、 基本假设及基础参数选取95二、 经济评价财务测算95营业收入、税金及附加和增值税估算表95综合总成本费用估算表97利润及利润分配表99三、 项目盈利能力分析99项目投资现金流量表101四、 财务生存能力分析102五、 偿债能力分析103借款还本付息计划表104六、 经济评价结论104第十五章 招标及投资方案106一
7、、 项目招标依据106二、 项目招标范围106三、 招标要求106四、 招标组织方式109五、 招标信息发布109第十六章 项目总结110第十七章 附表附件111主要经济指标一览表111建设投资估算表112建设期利息估算表113固定资产投资估算表114流动资金估算表115总投资及构成一览表116项目投资计划与资金筹措一览表117营业收入、税金及附加和增值税估算表118综合总成本费用估算表118固定资产折旧费估算表119无形资产和其他资产摊销估算表120利润及利润分配表121项目投资现金流量表122借款还本付息计划表123建筑工程投资一览表124项目实施进度计划一览表125主要设备购置一览表12
8、6能耗分析一览表126第一章 项目概述一、 项目名称及投资人(一)项目名称开封智能电表MCU芯片项目(二)项目投资人xx集团有限公司(三)建设地点本期项目选址位于xxx(待定)。二、 编制原则1、政策符合性原则:报告的内容应符合国家产业政策、技术政策和行业规划。2、循环经济原则:树立和落实科学发展观、构建节约型社会。以当地的资源优势为基础,通过对本项目的工艺技术方案、产品方案、建设规模进行合理规划,提高资源利用率,减少生产过程的资源和能源消耗延长生产技术链,减少生产过程的污染排放,走出一条有市场、科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少、资源优势得到充分发挥的新型工业化路子,实现可持续发
9、展。3、工艺先进性原则:按照“工艺先进、技术成熟、装置可靠、经济运行合理”的原则,积极应用当今的各项先进工艺技术、环境技术和安全技术,能耗低、三废排放少、产品质量好、经济效益明显。4、提高劳动生产率原则:近一步提高信息化水平,切实达到提高产品的质量、降低成本、减轻工人劳动强度、降低工厂定员、保证安全生产、提高劳动生产率的目的。5、产品差异化原则:认真分析市场需求、了解市场的区域性差别、针对产品的差异化要求、区异化的特点,来设计不同品种、不同的规格、不同质量的产品以满足不同用户的不同要求,以此来扩大市场占有率,寻求经济效益最大化,提高企业在国内外的知名度。三、 编制依据1、国家建设方针,政策和长
10、远规划;2、项目建议书或项目建设单位规划方案;3、可靠的自然,地理,气候,社会,经济等基础资料;4、其他必要资料。四、 编制范围及内容本报告对项目建设的背景及概况、市场需求预测和建设的必要性、建设条件、工程技术方案、项目的组织管理和劳动定员、项目实施计划、环境保护与消防安全、项目招投标方案、投资估算与资金筹措、效益评价等方面进行综合研究和分析,为有关部门对工程项目决策和建设提供可靠和准确的依据。五、 项目建设背景智能电网终端设备芯片设计属于知识密集型行业,不仅需要具备复合型的专业技术背景,还必须通过长时间的实践形成经验积累。同时,芯片产品不是一个孤立的标准化产品,往往需要和其它周边零部件相结合
11、,芯片企业也往往需要向客户提供全面的解决方案或参考方案,必须对相关零部件的性能非常熟悉。因此,智能电网终端设备芯片领域的研发和销售人员不但需要掌握集成电路设计所需的一般知识,还需要掌握下游电力行业的相关技术要求,并了解国内电力行业的基本特征,对相关人才的要求与其他一般集成电路设计行业有所不同。因此,该行业具备较高的人才壁垒。当前和今后一段时期,我市发展仍然处于重要战略机遇期,但机遇和挑战都有新的发展变化。从国际看,世界百年未有之大变局进入加速演变期,新一轮科技革命和产业变革深入发展,全球新冠肺炎疫情大流行带来巨大变量,经济全球化逆流涌动。大国博弈对抗加剧推动国际体系深刻变革,国际环境日趋复杂。
12、从国内看,我国已进入高质量发展阶段,经济长期向好的基本面没有改变,人民对美好生活的向往呈现多样化多层次多方面特点。经济发展格局加快向“国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进”转变;区域发展格局加快向全域统筹、跨区域一体化发展转变;产业转型升级加快向优化和稳定产业链供应链转变;城市发展加快向绿色、智慧、韧性、安全方向转变;公共服务加快向均等化全覆盖提质量转变,更多新的增长动力正在加快形成并不断蓄积力量。从我市自身看,“十四五”时期,开封发展也面临总体发展位势仍要赶超全国全省水平、产业规模结构仍需契合高质量发展要求、城市发展仍需在激烈的区域竞争中奋勇争先的“三大挑战”。同时还面临国家战略叠加为开
13、封发展拓展新空间、郑开同城加快推进重塑区域发展新格局、数字经济蓬勃发展为开封跨越晋升提供新动能、“国内国际双循环”下内需升级为开封发展注入新活力的“四大机遇”。整体呈现出发展位势进入赶超晋位期、创新驱动进入关键成长期、对外开放进入加速突破期、工业化城镇化进入提质发展期、生态环境治理进入深度攻坚期、社会治理能力进入引领提升期的“六期叠加”新特征。综合研判,当前和今后一个时期,开封仍处于重要的战略机遇期,机遇挑战并存,机遇大于挑战。我们要深刻认识我国经济社会发展新阶段、新理念、新格局,准确把握开封发展的阶段性特征,增强机遇意识和风险意识,发挥优势、彰显特色,在危机中育先机、于变局中开新局,努力走出
14、一条具有开封特色的高质量发展之路,奋力谱写新时代中原更加出彩开封绚丽篇章。六、 结论分析(一)项目选址本期项目选址位于xxx(待定),占地面积约37.00亩。(二)建设规模与产品方案项目正常运营后,可形成年产xx颗智能电表MCU芯片的生产能力。(三)项目实施进度本期项目建设期限规划24个月。(四)投资估算本期项目总投资包括建设投资、建设期利息和流动资金。根据谨慎财务估算,项目总投资15690.13万元,其中:建设投资12652.12万元,占项目总投资的80.64%;建设期利息349.71万元,占项目总投资的2.23%;流动资金2688.30万元,占项目总投资的17.13%。(五)资金筹措项目总
15、投资15690.13万元,根据资金筹措方案,xx集团有限公司计划自筹资金(资本金)8553.13万元。根据谨慎财务测算,本期工程项目申请银行借款总额7137.00万元。(六)经济评价1、项目达产年预期营业收入(SP):26100.00万元。2、年综合总成本费用(TC):21901.82万元。3、项目达产年净利润(NP):3061.84万元。4、财务内部收益率(FIRR):13.20%。5、全部投资回收期(Pt):6.93年(含建设期24个月)。6、达产年盈亏平衡点(BEP):11340.59万元(产值)。(七)社会效益经分析,本期项目符合国家产业相关政策,项目建设及投产的各项指标均表现较好,财
16、务评价的各项指标均高于行业平均水平,项目的社会效益、环境效益较好,因此,项目投资建设各项评价均可行。建议项目建设过程中控制好成本,制定好项目的详细规划及资金使用计划,加强项目建设期的建设管理及项目运营期的生产管理,特别是加强产品生产的现金流管理,确保企业现金流充足,同时保证各产业链及各工序之间的衔接,控制产品的次品率,赢得市场和打造企业良好发展的局面。本项目实施后,可满足国内市场需求,增加国家及地方财政收入,带动产业升级发展,为社会提供更多的就业机会。另外,由于本项目环保治理手段完善,不会对周边环境产生不利影响。因此,本项目建设具有良好的社会效益。(八)主要经济技术指标主要经济指标一览表序号项
17、目单位指标备注1占地面积24667.00约37.00亩1.1总建筑面积41270.501.2基底面积14800.201.3投资强度万元/亩328.772总投资万元15690.132.1建设投资万元12652.122.1.1工程费用万元10854.212.1.2其他费用万元1459.692.1.3预备费万元338.222.2建设期利息万元349.712.3流动资金万元2688.303资金筹措万元15690.133.1自筹资金万元8553.133.2银行贷款万元7137.004营业收入万元26100.00正常运营年份5总成本费用万元21901.826利润总额万元4082.457净利润万元3061.
18、848所得税万元1020.619增值税万元964.4410税金及附加万元115.7311纳税总额万元2100.7812工业增加值万元7558.2313盈亏平衡点万元11340.59产值14回收期年6.9315内部收益率13.20%所得税后16财务净现值万元1332.10所得税后第二章 行业、市场分析一、 智能电表市场发展概况智能电表作为智能电网建设的关键终端产品之一,承担着原始电能数据采集、计量和传输的任务,是实现信息集成、分析优化和信息展现的基础,对于电网实现信息化、自动化、互动化具有重要支撑作用。智能电表以智能芯片为核心,通过运用通讯技术以及计算机技术等,能够进行电能计费、电功率的计量和计
19、时,并且能够和上位机进行通讯、用电管理的电能表。相对普通电表,智能电表除具备最基本的用电计量功能以外,还具有双向多种费率计量功能、用户端控制功能、多种数据传输模式的双向数据通信功能、防窃电功能等智能化的功能。1、智能电表产品的发展历程随着我国智能电网建设持续推进,电能表已经从机电一体化电能表、电子式电能表进入到了智能化电能表时代,智能电表的功能及定位不断向智能化、模块化的用电终端发展。智能电表的广泛应用能够提高电力企业的经营效率,促进节能减排,增强电力系统的稳定性。随着智能电网投资的快速增长,智能电表的市场空间也在持续得到拓展。2、智能电表市场的需求变动情况自“坚强智能电网”计划启动以来,我国
20、智能电表招标数量的变化基本可分为三个阶段:第一阶段,2014年以前,随着第一轮智能电表改造开始实施,智能电表的市场需求迅速上升,为智能电表行业快速发展时期,这一阶段的通信产品主要以窄带电力线载波通信产品为主;第二阶段,2015年至2017年,随着智能电表改造的进行,国家电网智能电表的用户覆盖率全面提升,智能电表需求逐渐趋于饱和,智能电表招标量开始逐年下降,并于2017年达到低谷,进入行业调整期;第三阶段,2018年以后,随着“坚强智能电网”计划进入引领提升阶段,国家电网启动新一轮改造,开始对宽带电力线载波通信产品进行招标,同时存量智能电表的更新换代需求拉动了智能电表市场需求的又一轮回升。202
21、0年受新冠肺炎疫情影响,电能表铺设进度放缓,国家电网智能电表招标数量有所下滑,而2021年前述影响消除后招标量又重新回升。与此同时,海外市场也呈现出较快增长的态势。国外智能电表的安装进度不及国内,大规模的全球性智能电网建设为智能电表带来更广阔的市场需求,也为我国智能电表生产企业打开出口市场创造了良好的市场条件。此外,除智能电表的新旧替换需求和海外市场需求外,泛在电力物联网和基于IR46标准的智能物联电能表升级需求也将成为智能电表市场未来扩容的主要驱动力。3、智能电表产品的发展方向泛在电力物联网是指围绕电力系统各环节,充分应用移动互联、人工智能等现代信息技术、先进通信技术,实现电力系统各环节万物
22、互联、人机交互,具有状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活特征的智慧服务系统,包含感知层、网络层、平台层、应用层四层结构。其中,感知层是泛在电力物联网的最底层,主要负责信息采集和信号处理,是泛在电力物联网的基础层和数据源,是终端设备需求最大的环节,而智能电表是典型的感知层终端,是故障抢修、电力交易、客户服务、配网运行、电能质量监测等各项业务的基础数据来源,在感知层终端设备中占据较高比例。根据国家电网发布的泛在电力物联网建设大纲,2021年将初步建成泛在电力物联网,到2024年建成泛在电力物联网,国家电网对感知层终端设备的需求将逐步提升,作为感知层核心设备与主要构成之一,新一代智能电表将直接受
23、益于泛在电力物联网感知层建设带来的新增需求。2016年,国家电网发布了基于IR46理念的“双芯”智能电能表设计方案,借鉴IR46标准设计理念,采用双芯模组设计方案,研究新一代智能电表技术。根据IR46标准下智能电表研究初探,当前智能电表主要采用“单个MCU+专用电能计量芯”,IR46标准体系下将采用两个MCU的设计方案,一个MCU符合智能电表的计量、脉冲和时钟,称为计量芯,另一个称为管理芯,专门负责显示、对外通信、事件管理、数据冻结、负荷控制等功能,双芯设计的电表便于升级,且避免了对计量部分的影响。计量芯包括计量芯片、计量MCU、存储器、RTC、时钟电池、超级电容等;管理芯包括管理MCU、停抄
24、电池、卡、ESAM(嵌入式安全控制模块)、显示、存储器、浮空、通信等。双芯的设计实现了电能计量与电能管理从硬件上分离,为未来新需求下软件升级留足了操作空间。目前我国智能电表均采用IEC标准,与之相比,IR46标准在计量误差要求、功率因素、环境适应性、谐波影响、负载平衡等方面均有更高要求,也是国际法制计量组织(OIML)成员国的通用标准。我国智能电能表从IEC标准向IR46标准发展,不仅可以满足国家智能电网的建设需求,也能支持我国智能电表企业拓展海外市场,进一步拓宽我国智能电表的海外市场空间。IR46标准的实施,是国网智能电表系列企业标准的重大改变,深刻影响了国网新一代智能电表设计方案的制定、样
25、表的开发与试用改进。目前,行业相关部门正加紧制定新一代智能电表的技术规范。2016年2月,国家电网开启了“双芯”模组化智能电表设计方案的制定。2016年9月,国网推出基于IR46理念的“双芯”智能电能表设计方案,指出“IR46标准与我国现行的电能表标准体系存在明显差异”。2019年,针对IR46技术标准的要求以及全社会范围电网运营质量和效率的提升需求,国家电网推出了电表新技术标准草稿,即多芯模组化单相智能电能表技术要求和多芯模组化三相智能电能表技术要求,智能电表技术标准向IR46的转变进程正逐步加快。2020年8月,国家电网正式发布了单、三相智能物联表通用技术规范,智能物联表在产品结构设计上完
26、全符合国际IR46标准并采用模组化设计,区分计量模组、管理模组和扩展模组。随着符合IR46标准的新型智能电表技术规范的落地,将促使我国智能电表技术与国际接轨,有利于我国智能电表进入发达国家市场,市场空间有望进一步扩大。4、智能电表出口市场的发展情况出口方面,东欧、拉美、东南亚、中亚和西非等地区的智能电表和用电信息采集起步较晚,落后国内约5-10年,其使用的用电信息采集系统并未真正实现智能用电,只是实现了预付费、防窃电等基本功能,未来智能用电系统产品成长空间巨大。当前国内智能电表厂商在全球市场具备较强竞争力,随着“一带一路”合作的深入,已参与多个沿线国家的智能电网建设,带动了国内智能电表和用电信
27、息采集设备产品进入“一带一路”沿线国家,成为我国智能电表行业市场规模新的增长点。根据海关出口数据,2019年我国出口单、三相电子式电度表3,934.60万只,同比增长23.37%,2020年进一步增长至4,520.49万只,2017年至2020年的年复合增长率达到10.47%。随着国内电网企业更多地参与“一带一路”沿线国家的电网建设以及国内符合G3-PLC标准和IR46标准的智能电表产品逐步进入发达国家市场,我国智能电表的出口市场有望进入高速发展期。整体而言,我国智能电表市场在2015年至2017年的短暂衰退之后出现多个增长点。在老旧智能电表硬性替代需求、泛在电力物联网建设的新增需求、新一代智
28、能物联表产品升级迭代需求以及“一带一路”和发达国家的出口需求等多方合力下,我国智能电表行业将进入高速增长阶段。二、 进入本行业的壁垒1、技术壁垒智能电网终端设备芯片的设计人员不仅需要掌握一般集成电路设计领域的知识,还需要学习、掌握其周边零部件规格性能及下游应用领域的相关知识。此外,从产业化角度来看,智能电网终端设备芯片往往需要集成多个复杂的功能模块IP,特别是模拟电路,往往要与实际环境相结合,只有依靠多年的经验和产品积累,才能调试出有效的解决方案。因此,企业只有具备了多学科融合的研发人才以及针对中国电力行业和集成电路设计的深厚实践经验,才能够在行业中立足并建立竞争优势。新进企业由于缺乏技术沉淀
29、和经验积累,很难在短期内取得技术竞争优势并对现有竞争格局产生冲击。智能电网终端设备芯片设计高度的系统复杂性和专业性决定了进入本行业具有很高的技术壁垒。2、人才壁垒智能电网终端设备芯片设计属于知识密集型行业,不仅需要具备复合型的专业技术背景,还必须通过长时间的实践形成经验积累。同时,芯片产品不是一个孤立的标准化产品,往往需要和其它周边零部件相结合,芯片企业也往往需要向客户提供全面的解决方案或参考方案,必须对相关零部件的性能非常熟悉。因此,智能电网终端设备芯片领域的研发和销售人员不但需要掌握集成电路设计所需的一般知识,还需要掌握下游电力行业的相关技术要求,并了解国内电力行业的基本特征,对相关人才的
30、要求与其他一般集成电路设计行业有所不同。因此,该行业具备较高的人才壁垒。 3、资金壁垒在智能电网终端设备芯片领域,新产品从开始研发到最终批量销售的周期较长,一般至少需要两年以上的时间。同时,芯片产品设计开发成本较高,企业要在该行业发展并获取丰厚回报,需要投入大量的资金进行研发设计,若无雄厚资金支持,则难以承担较长投资回报期的投资风险。此外,芯片设计企业所培养的芯片设计人才团队,也是通过企业大量资金投入所换来的。4、市场壁垒智能电网终端设备在智能电网运行中发挥着重要作用,智能电网终端设备中电能表的质量直接影响电力公司对用户用电数据计量的精确性,同时,许多终端产品使用环境非常恶劣,电力企业对终端设
31、备的功能、性能、稳定性和可靠性有较高要求。而芯片作为终端设备中的核心元器件,是其功能、性能、稳定性和可靠性的重要决定因素之一。芯片作为电表产品的核心部件,将直接影响最终产品的各项性能指标,客户导入新产品并在该平台上投入相关研发资源之前,往往非常慎重,要经过严苛及长期的验证和测试程序。因此,客户通常会认可质量可靠、技术先进的领先厂商,并对自己认可的芯片品牌形成一定的忠诚度。近年来,优势品牌厂商的产品性能稳定,市场份额持续扩大,已经形成了一定的品牌优势,行业的新进入者通常难以在短期内取得客户认同,突破现有市场竞争格局。第三章 背景及必要性一、 行业的技术水平与发展趋势1、电能计量芯片行业技术水平特
32、点及发展趋势从我国的电能计量芯片技术发展情况来看,在精度水平方面已经从原来的2级、1级水平,发展到0.5S级、0.2S级;在芯片设计方面,其核心技术是高精度模拟信号采样和计量算法,其中模拟信号采样通过高精度ADC实现,计量算法的实现主要有两种方式,一种方式是采用搭建构成硬核算法的专用计量芯片,另一种方式是采用DSP或MCU搭配外部软件编程;在生产工艺方面,目前芯片的整体工艺水平已普遍达到0.11m以下制程,工作电压也从5V逐步降低至3.3V或宽电压。电能计量芯片属于数模混合集成电路,主要应用于智能电表,需适用于我国复杂的电力系统环境,因而要求芯片产品具备较强的稳定性。随着泛在电力物联网的发展,
33、电能计量芯片将应用于更多领域,对芯片产品的功能、性能功耗提出了更高的要求。此外,电能计量芯片的核心功能是电能信息的计量,对计量精度的要求也在不断提升。随着国内晶圆制造工艺水平的进步,小尺寸的芯片将应用于更多领域。整体上,电能计量芯片呈现高可靠性、高精度、多功能、低功耗、产品形态小、高性能的发展趋势。2、智能电表MCU芯片行业技术水平特点及发展趋势国内智能电表行业经过十余年的发展,电表MCU等核心元器件已经基本接近了全面国产化。当前主控MCU芯片普遍采用32位的ARMCortex-M内核,运行频率十几到几十MHz,并普遍采用嵌入式闪存工艺制造,集成了128-512KB大容量嵌入式flash,以及
34、8-64KB嵌入式SRAM,并集成了温度传感器、LCD液晶驱动等接口以及高精度RTC等丰富外设,拥有极低的功耗。此外,智能电表对主控MCU也有较高的可靠性要求,必须满足较大的温度范围并支持宽电压工作,还要求不少于10年的长期稳定运行。随着新一代智能物联表技术规范的实施,电网企业将对智能物联表管理芯(MCU)的运算速度、处理能力、存储容量、外设拓展和工作寿命等方面提出更高的要求,而芯片制程工艺也将向55nm及以下发展。3、电力线载波通信芯片行业技术水平特点及发展趋势电力线载波通信技术利用交流或直流电源线作为通信线路,布线成本低、可以实现网络的大范围覆盖,能够适应智能电网通信的需要。但由于电网结构
35、复杂,信号传输特性极差,在电力线上实现可靠的数据传输较为困难,因此,必须采用先进的技术融合手段才能实现可靠的数据通信。近年来,电力线载波通信技术通过发展中继、扩频和其他先进调制解调和前向纠错编码技术,基本上克服了电力线传输中存在的高衰落、高噪声和高干扰问题,提高了通信的可靠性。目前市场已推广使用的产品包括低速(单载波、简单调制技术,速率500-2kbps)、窄带高速(OFDM多载波技术,速率5k-200kbps)和宽带高速(速率50k-2Mbps)芯片等,不仅能用于普通抄表功能,还能实现远程控制、管理等其他高速业务。目前我国电力线载波通信技术应用领域较为单一,电力线载波通信芯片主要用于智能电表
36、中的通信模块,未来还将向工业控制、物联网、智能家居等领域做进一步扩展,因此载波通信芯片将高度集成以及智能化的方向发展。同时,在集成电路产业发展的影响下,电力线载波通信芯片的设计工艺将逐渐采用低功耗、先进制程等工艺,这将使电力线载波通信芯片达到更高集成度、更低功耗和更小尺寸。此外,由于当前电力线载波通信存在电力线路条件影响大、电力线噪声大、线路高频信号衰减严重等问题,对载波通信的可靠性造成较大影响,无法完全消除通信盲点,而无线通信技术不受电力线信道变化和噪声干扰影响,但受地理环境、天气因素影响较大。因此,二者通信信道特征具有互补特性,可以采用电力线载波与微功率无线融合的通信技术,利于电力线载波与
37、无线双信道部署或者异构组网部署方式,优化组网结构,扩大覆盖范围,消除通信盲点,提高通信网的可靠性,从而实现集抄现场免维护的目标。目前,基于HPLC和微功率无线通信的双模通信技术尚处于研发和试验阶段,但其对芯片的整合能力以及功能、性能都提出了较高的要求,适用于双模通信技术的载波芯片将成为市场的重点研究方向之一。二、 我国集成电路设计行业发展概况集成电路行业可分为集成电路设计、芯片制造、封装测试等子行业。其中,集成电路设计处于集成电路产业链的上游,主要负责芯片的研发设计,是典型的技术密集型行业,是产业链中对科研水平和研发实力要求相对较高的环节。近年来,得益于国家政策的大力扶持和集成电路应用领域的拓
38、展,我国集成电路产业保持快速发展势态,集成电路设计行业也随之迅猛发展。根据中国半导体行业协会统计,2020年集成电路设计行业销售额达到3,778.4亿元,同比增长23.3%,2011年至2020年集成电路设计行业销售额的复合年均增长率达24.48%,近十年来一直保持较快的增速。从产业链发展情况来看,我国芯片制造和封装测试行业也处于高速发展期,市场规模不断扩大。根据中国半导体行业协会统计,2020年我国芯片制造业销售额为2,560.1亿元,同比增长19.1%;封装测试业销售额为2,509.5亿元,同比增长6.8%。目前,我国已经建立起了完备的集成电路产业链,从芯片设计到封装测试均已实现国产化,且
39、国内大陆地区已实现14nm工艺水平的国产化。随着芯片制造和封装测试行业的发展,国内集成电路产业链对芯片设计行业的支撑作用将进一步增强。三、 电能计量芯片市场概况1、电能计量芯片市场现状电能计量芯片作为智能电表的核心器件,直接关系到智能电表的计量精度和工作可靠性、稳定性等产品品质。根据产品构成的不同,电能计量芯片可以分为单芯片产品和SoC芯片产品。其中,单芯片产品只包含了电能计量模块;SoC芯片产品则集成了微处理器(MCU)、时钟芯片(RTC)等电能表所需的各种功能模块,能够提供完整的智能电表方案并有效降低智能电表的芯片成本。目前,国内两网公司招标的智能电表主要采用单芯片设计,SoC芯片则主要应
40、用于出口的智能电表,且以单相智能电表为主。电能计量芯片属于数模混合集成电路,在电力等工业物联领域的运用要求产品具备高度的稳定性,同时产品也存在着向多功能、低功耗、低成本以及SoC架构方向发展的趋势。2009年以来,国家对于智能电网的建设部署持续推动市场对智能电表的采购需求。基于产品用途和我国电力行业的运行机制,我国智能电表、用电信息采集终端的主要客户是国家电网、南方电网及其下属各网省公司,另外还包括部分地方电力公司及其他工商企业客户。国家电网、南方电网主要通过集中招标形式采购智能电表及用电信息采集终端产品。同时,由于覆盖省份更多,智能电表芯片的大部分需求源自于国家电网。根据应用对象的不同,单芯
41、片电能计量产品可以分为单相计量芯片和三相计量芯片。其中,单相计量芯片主要用于居民家庭用的单相电能表,单价相对较低;三相计量芯片主要用于工业企业使用的三相电能表,同时也可用于专变采集终端和集中器等终端设备上,单价相对较高。由于我国家庭用户数量庞大,工业区和办公楼用户相对较少,因此国家电网招标市场以单相表为主,单相计量芯片的市场需求占比更大。从国家电网2020年招标情况来看,单相计量芯片对应的单相表占招标总量的83.30%,三相计量芯片对应的三相表、集中器、采集器以及专变采集终端的招标占比则为16.70%。相比单相计量芯片,三相表和专变采集终端、集中、采集器的招标量相对较少,但与此相对的,三相计量
42、芯片相关设备的需求波动相比单相计量芯片更为平稳。2、电能计量芯片市场空间自2009年以来,国家电网即通过统一招标对智能电表进行采购。2018年至2020年,每年对智能电表的招标次数均为2次。随着智能电网建设规划的推进,国家电网对智能电表的招标数量先快速增长,并在2014年达到招标最高点;随着智能电表渗透率的快速提升并基本达成了全覆盖,2016至2017年国家电网的招标规模出现一定幅度下降;但随着电网智能化建设的持续推进,以及2009年开始铺设的电能表检定周期逐步到期,在之后的2018年和2019年,国家电网智能电表招标规模同比均出现增长。2019年,国家电网两次集中招标共采购单、三相智能电表7
43、,380.19万只,同比增长39.81%。2020年受新冠肺炎疫情及国网采购计划等因素影响,单、三相智能电表的招标总量下降至5,206.60万只,降幅29.45%,在疫情影响下仍然能够维持2018年的需求水平。至2021年,单、三相智能电表的招标量出现明显回升,同比大幅增加28.18%。南方电网方面,根据南方电网发展规划(2013-2020年),南方电网将积极推广建设智能电网,到2020年城市配电网自动化覆盖率达到80%,基本实现电网信息标准化、一体化、实时化、互动化。结合南方电网对于智能电表的采购情况,2016年至2020年,南方电网在智能电能表上的投资金额分别为24.52亿元、27.19亿
44、元、15.64亿元、17.62亿元,在2019年爆发式增长后出现回落。(1)单相计量芯片市场空间单相智能电表作为智能电表中最基本的品种,主要用于居民家庭用户。2018年起智能电表新一轮更换周期的到来,对国内单相智能电表及单相计量芯片的需求量形成持续的支撑。根据国家电网电子商务平台的招标信息,2018年和2019年国家电网各类单相智能电能表总需求数量分别为4,595.60万只和6,509.55万只,同比分别增长40.21%和41.65%。2020年受疫情影响,国网建设进度放缓,单相智能电表需求量下降至4,503.03万只。2021年,市场需求出现明显反弹,国家电网第二次招标结束后单相智能电表累计
45、招标5,775.17万只,同比增长28.25%。除国家电网统招需求外,单相表及单相计量芯片的需求还来自于南方电网及其下属网省公司的招标市场、地方电力公司独立招标市场、部分出口单相表市场以及其他工商企业的社会用表市场。此外,随着水、电、燃气领域均已大范围实行阶梯定价制度,并且计量环节是计算阶梯价格的关键,而传统仪表无法在计算阶梯价格关键时间点上同时抄收全部数据,因此计量芯片的应用已逐步扩展至电表以外的智能仪表。仪表智能化可以节约人工抄表成本、减少产销差。同时,在电测仪器、分布式电源、通讯微基站、电动汽车充电桩、智能楼宇等众多领域,都需要相关的智能计量技术支持。(2)三相计量芯片市场空间随着三相智
46、能电表的应用领域从基本的用电计量计费、配电变压器扩展到变电站的经营管理、用电需求侧管理的计量、发电厂上网电量、跨省电网联络线交换电量的计费等领域,从大工业用户计费扩展至商业、非工业、普通工业户的计费,三相智能电表的需求不断扩大,配套三相电能表的三相计量芯片有着巨大的市场发展空间。根据国家电网电子商务平台的招标信息,2018年和2019年国家电网各类三相表总需求数量分别为682.97万只和870.64万只,同比分别增长26.20%和27.48%。2020年受疫情影响,三相智能电表需求量下降至703.57万只,降幅相比单相智能电表更为缓和。至2021年的两次招标,三相智能电表需求量重新回升至898
47、.84万只,同比回升27.75%。3、电能计量芯片市场的发展趋势未来,随着基于IR46标准的下一代智能物联表技术规范的完善及逐步实施,电表方案将发生本质的变化,双芯模组设计方案将成为智能电表技术的升级方向。双芯模组设计方案中,原先的单、三相计量芯片将全部升级为搭配独立MCU的SoC芯片,而以SoC结构设计的单、三相计量芯片的售价将大幅提升,市场容量将快速扩充。2020年,国家电网第二批电能表招标中已经出现了基于双芯设计的智能物联表的试点需求,未来智能电表市场将重新步入由智能电能表向智能物联表大规模迭代的发展轨道。另外在出口市场,随着“一带一路”合作的持续推进以及国内电表企业综合实力和产品竞争力的不断提升,海外电表市场也将带来更多的增量需求。