基于邊緣計算的低壓能源管理體系

李璐 李曉江 劉巖 劉耀文

摘要：邊緣計算是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，就近提供最近端服務。可實現快速高效地能源消費雙控，促進能源側并網設備“可觀可測可調可控”式管理，響應消費側用電需求，保障電網側穩定運行，解決能源-電網-消費側調控矛盾，本文對基于邊緣計算的低壓能源管理體系進行分析。

關鍵詞：邊緣計算;低壓能源管理體系;智慧管理

自2020年9月22日習近平主席提出雙碳目標，公司進一步明確加快調整優化產業結構、能源結構，大力發展新能源，完善能源側消費側雙控制度。而目前公司能源側消費側：

能源側：集中式、分布式可再生能源大規模并網，輸電網阻塞，造成棄風棄光率抬高，可再生能源-電網間矛盾增加。究其原因，大規模集中式可再生能源存在間歇性與波動性，對電網安全穩定壓力較大，同步配置的調頻調峰和備用資源（各種儲能裝置）需要實時有效的監測調控，能源-電網間矛盾突出。

消費側：電網同時肩負保證用電量增長重任，正向因素為終端能源消費中的電能替代、電動車負荷接入等，同樣具有不可預測性和沖擊性，本質上都需要在電網側進行風險對沖，而目前電網運行監控系統數據采集顆粒度低，且消費側用戶技術大，個性化需求較多，調控運算壓力較大，電網-消費側矛盾突出。

由此可知，大規模新能源并網下的新型電力系統，能源-電網-消費側調控矛盾突出，缺乏高速實時有效的能源消費雙控技術手段，制約能源結構優化調整，造成供需失衡。

一、邊緣計算低壓能源管理特征

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，就近提供最近端服務。本項目通過邊緣計算技術研制新型量測開關，設備層采用量測開關作為電網側邊緣數據處理大腦，同步實現能源側并網設備運行狀態監測、并網設備剛柔控制、能源側-電網側-消費側負荷本地消納;采集層采用高速載波（HPLC）通信，滿足新能源消費用戶負荷分鐘級響應需求;應用層只需處理量測開關運算結果，運行壓力大大降低，快速高效地實現能源消費雙控，促進能源側并網設備“可觀可測可調可控”式管理，響應消費側用電需求，保障電網側穩定運行，解決能源-電網-消費側調控矛盾，構建低壓智慧能源管理體系。

二、邊緣計算低壓能源管理體系構建的必要性

對甘肅現運行的能源消費雙控策略研究發現：

1.應用層：甘肅消費側運行960萬余用戶，能源側接入光伏2萬余用戶，而負荷預測，錯峰調度，節電分析等能源側消費側智能化相關應用上架，主站數據運行的精度，廣度及深度將成為新的挑戰，運行壓力極大;

2.采集層：數據采集顆粒度低，現有用電信息采集體系據后臺從采集終端批量召測數據，僅能實現“T+1h”數據采集，實時性差。而類似光伏等新能源要實現“可觀可測可調可控”，至少需分鐘級數據采集密度。

3.設備層：能源側并網設備規范不統一，制約設備的運行狀態在線觀測體系建立;光伏并網設備不具備遠程剛性控制和柔性控制能力，無法實現逆變器交流側出力柔性控制;能源側-電網側-消費側尚不具備統一調度能力，無法實現本地能源消納。

三、邊緣計算低壓能源管理體系構建的優勢

（一）產品技術優勢

1.實現能源消費雙控技術在低壓配電網的全面運用

應用量測開關等智能感知、智能控制裝置，基于HPLC、5G等高速通訊技術，構建集智慧能源管理、智慧安防、智慧用能服務為一體的智慧能源管理系統，實現物聯網技術配電網建設中的全面運用。

2.實現邊緣計算設備功能軟件化，打造應用應用生態鏈

采用模塊化的設計理念，不同的功能模塊，對應的程序APP可快速開發、自由擴展，更好實現能源側、電網側、消費側相關功能管理和應用。

3.采用“國網芯”核心板，處于行業領先

基于“國網芯”核心板、操作系統和物聯管理平臺打造電力物聯網設備的技術平臺，統一設備技術路線，使用性能滿足行業和國家要求，設備取得國網公司入網許可。

（二）產品性能優勢

實現“一個體系，兩個控制”：基于量測開關為邊緣計算中心的智慧能源管理體系，可實現快速高效地能源消費雙控，促進能源側并網設備“可觀可測可調可控”式管理，響應消費側用電需求，保障電網側穩定運行，解決能源-電網-消費側調控矛盾。

（三）業務模式優勢

實現能源側、電網側、消費側的數據實時共享，實現了對電網業務管控從“信息化”向“智慧化”的轉變，同時依托雙碳目標實現，可快速實現產品再能源行業的應用拓展。

四、邊緣計算低壓能源管理體系構建的前景分析及預測

量測開關作為電網側邊緣數據處理大腦，將計量、控制及通信等功能融于一體，使電力設備的模塊化、系統化成為可能。智能電網布局成為國家搶占未來低碳經濟制高點的重要戰略措施，也是推進未來碳達峰、碳中和目標的重要一環。而以量測開關為核心大腦的低壓能源智慧管理體系必將成為智能電網布局過程中廣泛應用的基礎。

量測開關為核心大腦的低壓能源智慧管理體系也是物聯網與垂直行業融合下新的藍海市場。作為融合了物聯網、人工智能、大數據、移動互聯網等新技術的新興產業，廣泛應用于很多場景，小到家庭的日常生活、大到工業園區的生產等各個領域，在用電市場上起著舉足輕重的作用，幾乎所有用電領域都離不開量測開關為核心大腦的低壓能源智慧管理。

五、結語

由此可知，進行邊緣計算的低壓能源管理體系能在一定程度上解決消費者側用電需求，保障電網側穩定運行，解決能源-電網-消費側調控矛盾，為電領域低壓能源智慧管理提供幫助。

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