淺析邊緣計算在泛在電力物聯網中的重要作用

梁松 王亞真 任湘君

摘?要：在國家電網提出的“三型兩網、世界一流”下的泛在電力物聯網的發展中，邊緣計算起著非常重要的作用，隨著電網的迅速發展，分布式發電、儲能、用戶微網等復雜、難實時監控管理的情況會越來越嚴重，利用邊緣計算就可以實現優化新能源管理，實時源荷預測和協調控制，實現分布式新能源的有序并網，同時快速推進清潔能源消納和綠色能源轉型。

關鍵詞：泛在電力;邊緣技術;分布式;邊緣計算;區域性;物聯網

國家電網有限公司在2019年工作會議上首次提出“三型兩網、世界一流”的全新目標，泛在電力物聯網建設目標浮出水面，相關建設的序幕也已正式拉開。

國家重點發展泛在電力物聯網的目標是實現電力系統各環節萬物互聯、人機交互，形成具有狀態全面感知、信息高效處理、應用便捷靈活特征的智慧服務系統。而就目前電網的運算和分析能力來看，其能力還十分欠缺。因此，國家電網公司就泛在電力物聯網提出了“芯-端-邊-網-云”的總體架構，其中的邊就指的是通過部署邊緣計算裝置、分布式數據中心等，提升電網的整體計算能力。

一、邊緣計算的概念

那么，什么是邊緣計算呢？邊緣計算在泛在電力物聯網中處于何種重要作用呢？下面就以上問題展開闡述。

所謂邊緣計算，是指在靠近物或數據源頭的一側，采用網絡、計算、存儲、應用核心能力為一體的開放平臺，提供就近服務。依托各類應用程序在邊緣側發起，產生更快的網絡服務響應，滿足行業在實時業務、應用智能、安全與隱私保護等方面的基本需求。

邊緣計算技術的應用意味著許多控制將通過本地設備實現而無需交由云端，處理過程將在本地邊緣計算層完成。可以大大提升處理效率，減輕云端的負荷。由于更加靠近用戶，還可為用戶提供更快的響應，將需求在邊緣端解決。這樣可以大大減少反應時間，在一些重大故障需要緊急處理的時候，反應快慢變得尤為重要！

邊緣計算還可以根據現場進行個性化定制，針對不同的用戶需求進行功能設計，針對用戶的操作習慣制定流程。可以讓每一個物聯網應用更加切合實際！

二、邊緣計算的重要作用

邊緣計算在泛在電力物聯網中的重要作用及優勢可以通過其在電力系統的應用場景來體現。

在傳統的電力計算中，各個電力終端采集到的數據將傳輸到主站統一集中處理。而在泛在電力物聯網中，各種增長的電力終端設備和業務應用會產生海量的數據，這些數據傳輸和處理將給主站造成巨大的壓力，且高時延和安全性也無法滿足新業務形態的要求。而邊緣計算就近用戶側提供服務，將大量的計算下放到執行端降低主站壓力，滿足實時數據的分析處理和低時延的業務要求，降低運維成本，提高系統效率。同時，邊緣的智能化可以保證數據的安全，幫助電網規避風險。

比如，對輸電線路實時監測，輸電線路很多位于偏遠地區，網絡環境差、人工難以實時監控。用邊緣計算設備對傳感器、監控攝像頭等數據直接分析，識別潛在威脅電網安全的物體，包括人、車、火和電擊等，通過邊緣計算最終只將需要進行預警的信息上傳至云端，從而大幅降低通信帶寬開銷和計算延遲。

再比如，將邊緣計算應用在低壓故障主動研判上，低壓故障主動研判由于涉及到大量的終端，傳統集中到主站再進行信息處理的方式效率低下，實時性不高，難以達到預期的設計效果。那么在電網內采用基于邊緣計算的設備進行區域性智能運檢處理，則可以實現較好的實時性，從而獲得更佳的用戶體驗。在實際應用中，把電能表及配變的運行信息及停復電上報事件，結合低壓線路、配變、中壓線路支線開關的狀態信息，利用供電服務指揮系統智能研判功能，實現故障范圍自動判定及時應對故障和風險，同時可降低運維成本，充分體現了邊緣計算的重要性。

此外，邊緣計算還可以普遍運用在低時延、受帶寬限制、海量接入的場景中，比如應用于家庭能源網關、有序用電管理系統、實現配電變壓臺狀態全面感知、低壓故障主動研判、電力需求側響應、分布式光伏“孤島”預警、電動汽車有序充電及用戶用能監測、非侵入式負荷監測等應用。

三、邊緣計算的前景展望

邊緣計算應用場景產業發展空間大，未來邊緣計算將成為泛在電力物聯網的關鍵技術。有關數據表明：目前國家電網已擁有龐大的聯網設備規模與海量數據接入智能電表等各類終端5.4億臺，采集數據日增量超過60TB，覆蓋全國約4.71億客戶的用電信息實現在線采集，車聯網接入充電樁超過28萬個。規劃到2030年，接入系統的設備數量將達到20億，整個泛在電力物聯網有望成為接入設備最多的物聯網生態圈，而其中40%-50%的數據需要在網絡邊緣側分析、處理和存儲。

四、結語

面對未來，隨著電網的迅速發展，分布式發電、儲能、用戶微網等復雜、難實時監控管理的情況會越來越嚴重，利用邊緣計算就可以實現優化新能源管理，實時源荷預測和協調控制，實現分布式新能源的有序并網，同時快速推進清潔能源消納和綠色能源轉型。由此可見，邊緣計算技術的應用在泛在電力物聯網的整個發展過程中的作用是非常重要的。其應用的前景也是非常廣闊的。

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