0 引言
在过去的十多年里,计算、存储和通信等技术领域得到飞速发展,但是电池技术进步的速度要慢得多[1-2]。具体而言,无线通信和集成电路领域的丰硕成果,使得传感器节点在尺寸上越来越小。传统电池在体积和能量密度上的劣势越来越明显。此外,电池可用寿命一般为3~5年时间,同时还会发生漏液等安全问题。因此,无源无线网络的能源供给需求迫切。目前,国际上对能量收集技术的研究已经持续多年[3-4],国内也开展了许多能量收集相关技术研究[5-7]。
以智能电网为例,为实现信息的快速、广泛、准确采集,需要研究低成本、低冗余、高可靠、可扩展、可定制的新型海量信息采集技术体系架构与高效传输处理核心技术[8]。电力传感器作为新型海量信息采集技术体系的“神经末梢”,是感知电网运行状态的基础单元。其长时间稳定运行,需要持续可靠的电源保障。通过能量收集技术,将电力应用场景中的振动、温差、光伏、电磁等能量收集、累积下来提供给电力传感器,是有效解决电力应用中传感器供电问题的重要途径之一。
随着智能电网中电力传感器的广泛应用,对能量收集技术的需求也愈显迫切,有必要对两者间的耦合进行更加深入的研究。本文首先对智能电网对能量收集技术的迫切需求进行分析;其次,分析能量收集技术及相关集成电路的发展现状;最后,根据能量收集技术在智能电网中应用的不足,提出适用于智能电网的能量收集技术研究方向。
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作者信息:
李德建1,2
(1.北京智芯微电子科技有限公司,北京 102200;2.清华大学 集成电路学院,北京 100084)