基于边缘计算的低压能源管理体系

李璐 李晓江 刘岩 刘耀文

摘要：边缘计算是靠近物或数据源头的一侧，采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放平台，就近提供最近端服务。可实现快速高效地能源消费双控，促进能源侧并网设备“可观可测可调可控”式管理，响应消费侧用电需求，保障电网侧稳定运行，解决能源-电网-消费侧调控矛盾，本文对基于边缘计算的低压能源管理体系进行分析。

关键词：边缘计算;低压能源管理体系;智慧管理

自2020年9月22日习近平主席提出双碳目标，公司进一步明确加快调整优化产业结构、能源结构，大力发展新能源，完善能源侧消费侧双控制度。而目前公司能源侧消费侧：

能源侧：集中式、分布式可再生能源大规模并网，输电网阻塞，造成弃风弃光率抬高，可再生能源-电网间矛盾增加。究其原因，大规模集中式可再生能源存在间歇性与波动性，对电网安全稳定压力较大，同步配置的调频调峰和备用资源（各种储能装置）需要实时有效的监测调控，能源-电网间矛盾突出。

消费侧：电网同时肩负保证用电量增长重任，正向因素为终端能源消费中的电能替代、电动车负荷接入等，同样具有不可预测性和冲击性，本质上都需要在电网侧进行风险对冲，而目前电网运行监控系统数据采集颗粒度低，且消费侧用户技术大，个性化需求较多，调控运算压力较大，电网-消费侧矛盾突出。

由此可知，大规模新能源并网下的新型电力系统，能源-电网-消费侧调控矛盾突出，缺乏高速实时有效的能源消费双控技术手段，制约能源结构优化调整，造成供需失衡。

一、边缘计算低压能源管理特征

边缘计算，是指在靠近物或数据源头的一侧，采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放平台，就近提供最近端服务。本项目通过边缘计算技术研制新型量测开关，设备层采用量测开关作为电网侧边缘数据处理大脑，同步实现能源侧并网设备运行状态监测、并网设备刚柔控制、能源侧-电网侧-消费侧负荷本地消纳;采集层采用高速载波（HPLC）通信，满足新能源消费用户负荷分钟级响应需求;应用层只需处理量测开关运算结果，运行压力大大降低，快速高效地实现能源消费双控，促进能源侧并网设备“可观可测可调可控”式管理，响应消费侧用电需求，保障电网侧稳定运行，解决能源-电网-消费侧调控矛盾，构建低压智慧能源管理体系。

二、边缘计算低压能源管理体系构建的必要性

对甘肃现运行的能源消费双控策略研究发现：

1.应用层：甘肃消费侧运行960万余用户，能源侧接入光伏2万余用户，而负荷预测，错峰调度，节电分析等能源侧消费侧智能化相关应用上架，主站数据运行的精度，广度及深度将成为新的挑战，运行压力极大;

2.采集层：数据采集颗粒度低，现有用电信息采集体系据后台从采集终端批量召测数据，仅能实现“T+1h”数据采集，实时性差。而类似光伏等新能源要实现“可观可测可调可控”，至少需分钟级数据采集密度。

3.设备层：能源侧并网设备规范不统一，制约设备的运行状态在线观测体系建立;光伏并网设备不具备远程刚性控制和柔性控制能力，无法实现逆变器交流侧出力柔性控制;能源侧-电网侧-消费侧尚不具备统一调度能力，无法实现本地能源消纳。

三、边缘计算低压能源管理体系构建的优势

（一）产品技术优势

1.实现能源消费双控技术在低压配电网的全面运用

应用量测开关等智能感知、智能控制装置，基于HPLC、5G等高速通讯技术，构建集智慧能源管理、智慧安防、智慧用能服务为一体的智慧能源管理系统，实现物联网技术配电网建设中的全面运用。

2.实现边缘计算设备功能软件化，打造应用应用生态链

采用模块化的设计理念，不同的功能模块，对应的程序APP可快速开发、自由扩展，更好实现能源侧、电网侧、消费侧相关功能管理和应用。

3.采用“国网芯”核心板，处于行业领先

基于“国网芯”核心板、操作系统和物联管理平台打造电力物联网设备的技术平台，统一设备技术路线，使用性能满足行业和国家要求，设备取得国网公司入网许可。

（二）产品性能优势

实现“一个体系，两个控制”：基于量测开关为边缘计算中心的智慧能源管理体系，可实现快速高效地能源消费双控，促进能源侧并网设备“可观可测可调可控”式管理，响应消费侧用电需求，保障电网侧稳定运行，解决能源-电网-消费侧调控矛盾。

（三）业务模式优势

实现能源侧、电网侧、消费侧的数据实时共享，实现了对电网业务管控从“信息化”向“智慧化”的转变，同时依托双碳目标实现，可快速实现产品再能源行业的应用拓展。

四、边缘计算低压能源管理体系构建的前景分析及预测

量测开关作为电网侧边缘数据处理大脑，将计量、控制及通信等功能融于一体，使电力设备的模块化、系统化成为可能。智能电网布局成为国家抢占未来低碳经济制高点的重要战略措施，也是推進未来碳达峰、碳中和目标的重要一环。而以量测开关为核心大脑的低压能源智慧管理体系必将成为智能电网布局过程中广泛应用的基础。

量测开关为核心大脑的低压能源智慧管理体系也是物联网与垂直行业融合下新的蓝海市场。作为融合了物联网、人工智能、大数据、移动互联网等新技术的新兴产业，广泛应用于很多场景，小到家庭的日常生活、大到工业园区的生产等各个领域，在用电市场上起着举足轻重的作用，几乎所有用电领域都离不开量测开关为核心大脑的低压能源智慧管理。

五、结语

由此可知，进行边缘计算的低压能源管理体系能在一定程度上解决消费者侧用电需求，保障电网侧稳定运行，解决能源-电网-消费侧调控矛盾，为电领域低压能源智慧管理提供帮助。

参考文献：

[1]祁兵，夏琰，李彬，等.基于边缘计算的家庭能源管理系统：架构、关键技术及实现方式[J].电力建设，2018（3）：33-41.

[2]官国飞、宋庆武、刘恢、徐妍、蒋峰、李春鹏.基于边缘计算的配网管理和运维体系研究[J].电网与清洁能源，2020，v.36;No.255（10）：94-100.

[3]梁松，王亚真，任湘君.浅析边缘计算在泛在电力物联网中的重要作用[J].科技风，2019（30）：1.