恩智浦半導體提供創新解決方案推動節能革命發展

以現有電網技術為基礎進行改良後形成智慧電網。

無論對消費者或企業而言，節能皆為當務之急。然而對於目前大多數電子設備，我們仍無法即時得知其實際耗電量。可測量並顯示自身能耗的智慧設備具備強大的應用潛力，並即將成為重要的能耗管理工具。如同社交網路連結至數億個使用者，目前工程師正致力於設計可將數10億台設備連接的智慧電網、智慧電表和智慧插頭。

目前主要的發展方向有三方面，降低總能耗量，促進能源供需平衡(減少尖峰負載值)，提高風能和太陽能等具週期性特點的綠色能源利用效率。上述三個目標皆需要對配電網的實際情況進行深入瞭解，而配電網的基本架構在近百年的歷史中未曾出現重大改變。在不久的將來，電能資訊將可與電能同時穿梭於智慧電網中。為了有效利用這些電能資訊，工程師已著手開發具下列功能的應用程式。

平衡用電高峰，因為用電高峰要求的發電容量(power generation capacity)往往遠超過實際需求。舉例而言，如果在離峰時段為電動汽車充電，並無需為此增加一千瓦的發電容量。透過智慧電表與智慧插頭控制電熱水壺或烤箱的用電情形。此種控制方法可用於平衡電量負荷。但從長遠看來，可採用與客戶簽約的方式將閒置的家用電器、工廠設備和辦公室照明暫時設為休眠狀態，進而減少整體能耗。辨別企業、社區以及家庭的用電模式。如此一來，能源管理機構即可推算實際用電量，確保隨時供應適量的低成本電能，並使石化燃料發電廠的發電量達成最佳化。

秉持50年來在消費電子、通訊網路和微控制器領域的技術傳承，恩智浦半導體(NXP Semiconductors)為家庭、辦公室、商業區以及所有高能耗場所提供創新解決方案。晶片是智慧電表、智慧插頭和超低功耗無線通訊設備的心臟，也是恩智浦迅速擴大的產品組合中的重要成員，在不影響人們日常生活的前提下，晶片正悄悄推動節能革命的發展。儘管智慧能源具備高度的環境和經濟價值，但重建電網需花費高昂的成本。所幸電網無須因此重建， 只需增加資訊技術網路即可，無線網路即為其中的一部分，加上單價平實的智慧電表和智慧插頭，投資成本可快速回收。上述範例正是恩智浦在資訊技術、通訊技術中發揮作用的領域。例如將調溫器變成智慧調溫器，使建築物間的照明控制系統相互連結，照明與溫度控制最終將合為一體。

恩智浦為智慧電網中低功耗、無線及窄頻通訊解決方案的領導供應商。可提供包含協議棧、收發器、接收器和發射器在內的全套符合M-bus的解決方案，M-bus是針對以868MHz頻寬為基礎的電表、天然氣表、水錶與暖氣表所建立的歐洲遠端通訊標準。恩智浦亦同時為包括ZigBee在內的802.15.4無線通訊協定提供業界領先的低功耗解決方案。

綠化電網

智慧電網是網路駭客攻擊的主要目標。恩智浦在智慧卡和電子護照領域擁有豐富經驗，其領先的技術可有效對付諸如此類的攻擊威脅。智慧電網應用需要低功耗的無線和窄頻通訊解決方案。恩智浦提供的解決方案採用M-Bus以及802.15.4無線網路技術。
恩智浦EM773能量計量晶片具備完整功能，充分符合智慧插頭對於封裝、功能和成本限制等要求。該晶片為市場上整合度最高、最具成本優勢的解決方案，其計量精確度超過1%，大幅超越市場要求。

家庭網路、鄰近網路與廣域網路

網路是不同領域如住宅與電網之間的最佳資訊交換平台。在綜合性智慧能源策略中，廣域網路(wide-area-network，WAN)透過智慧電網在電能管理資料中心與家庭網路(home-area-network，HAN)之間進行來回資訊傳遞，而家庭網路則利用鄰近網路(neighborhood-area-network，NAN)達成資料聚合。操作性資訊(如開？關或調暗電燈，以及將電流負荷從高成本或高碳生產方式轉變成更環保的生產方式)在網路中來回流動。

智慧電表

千里之行始於足下，節電億瓦始於邁開的第一步。就電力公司而言，此第一步即為智慧電表。控制代表測量，能源測量是智慧電表及其嬌小的近親智慧插頭的主要使命。為使能源消耗達成最佳化，感測器不僅需測量能源，同時還須測量濕度、熱量、光、空氣品質等因素，以減少節能對日常生活的影響。沒有人願意為了節約能源使霜淇淋融化，走廊陷入黑暗或室內植物死亡。

當電力公司意識到上述議題時，首要任務即是安裝採用高精確度半導體元件的電表，此種電表即使在非線性負載的條件下仍可維持極高的精確度。智慧電表整合了總諧波失真、功率因數、電壓下降感測等基本的功率品質測量技術，有助於電力公司在平衡電流負荷上大步邁進。

恩智浦智慧電表產品組合包括微控制器、網路晶片、即時時鐘、液晶顯示器驅動器和電源供應器，所有產品皆針對不同用途達成最佳化，並提供最理想的性能與價格。與通訊技術相配合，智慧電表可發揮其強大的優勢。可選擇的方案包含遠端讀取電表、負載控制以及自動連接？切斷、停電檢測、緊急接地故障等目前仍需技術人員到府服務的操作。

由於擁有數十億個接入點，智慧電網也因此成為損壞電網、偷電等網路犯罪攻擊的主要目標。恩智浦在智慧卡和電子護照領域累積了豐富防駭經驗，其領先技術可有效對付諸如此類的攻擊威脅。全世界有80%的電子護照專案皆採用恩智浦技術。例如恩智浦為銀行金融卡和NFC支付服務提供的安全微控制器。其SmartMX微控制器被廣泛應用於高安全性可編程式的多應用智慧卡中。

智慧插頭

以屋主和企業主的角度看來，智慧電表是接入公有設備與智慧電網的介面。就此方面而言，電表要求房屋的內部系統具節能效果。為有效達成此目標，需完成兩件事：一是需要來自家庭或企業內部的資訊，二是可在細微層面上改變照明、設備、馬達和溫度調節系統的工作狀態例如開？關、調暗及減緩。

此即為智慧插頭的功用，用工程學術語而言，智慧插頭即為支援計量引擎的設備。換言之，智慧插頭提供更為經濟的方式使智慧和通訊功能可整合至每個設備中。如何製造一個智慧插頭？取下智慧電表中與功率調節和電力公司計價相關的元件，再將剩餘部分縮小至姆指大小就告完成。

此方法看似相當容易，但若要真正實行卻並非如此。但對於電器、照明系統和制熱、通風與空調控制(Heating, Ventilating, and Air Conditioning, HVAC)系統的設計工程師而言卻非常實用，因為最終將可能產生一款隨插即用式的解決方案。產品上市時間將更短，具有支援標準協定的軟體和通訊功能，皆使得智慧插頭深具吸引力。依據應用的不同，智慧插頭的功能既可直接應用於插頭，也可以整合至電器中。

只要重新配置線路系統的成本在可接受的範圍內，企業主或屋主就可利用智慧插頭和智慧電表控制能源消耗。此外，智慧插頭亦可應用於監控房間或整棟建築的用電情況。由於製造標準洗衣機或HVAC設備的公司並非智慧電表製造公司，因此在設計智慧插頭或電器時採用標準應用程式介面(application programming interface，API)相當實用。儘管智慧電表製造商可能擁有大量計量學工程師，但白色家電製造商仍需要一款標準相容的模組，使其產品可達成隨插即用。

恩智浦EM773電能計量晶片整合完整功能，充分符合智慧插頭對封裝、功能、成本限制和易用性等各方面的要求。該產品簡單易用，具備成本優勢，高整合度，且其計量精確度低於1%，遠高於市場要求。其餘的改裝成本問題可藉由超低功耗無線技術加以解決。支援ZigBee等標準協定且功耗極低的智慧插頭，可使牆壁保持完好，維護成本也因此降低，事後若想重新布置房間也輕鬆許多。恩智浦JN5148低功耗ZigBee晶片充分達成上述要求。恩智浦ZigBee解決方案功耗極低，使得生產可隨意移動、不受地點限制的無線免電池照明開關成為可能。其中通訊所需的能量是利用按鈕時產生的機械能，此種能量可以電能的形式儲存於小型電容中。

為減少二氧化碳排放，降低使用能源且盡可能不影響日常生活，必須將智慧電網、智慧電表和智慧插頭視為一整體的生態系統，而非相互獨立的技術。此為恩智浦的願景，秉持在消費電子、無線通訊和控制領域的深厚技術，恩智浦具備完全的能力達成此願景。