為(wèi)什麽需要台區(qū)自治

在雙碳戰略和(hé)新型電(diàn)力系統建設背景下，大(dà)量分布式新能源及電(diàn)力電(diàn)子裝備逐步接入配電(diàn)網，對電(diàn)力系統的安全穩定運行(xíng)帶來(lái)極大(dà)挑戰。配電(diàn)台區(qū)作(zuò)為(wèi)電(diàn)力系統的末端最小(xiǎo)神經元，數(shù)量龐大(dà)，其電(diàn)力電(diàn)量平衡和(hé)負荷特性将對整個(gè)系統的運行(xíng)産生(shēng)不可(kě)忽視(shì)的影(yǐng)響，且其供電(diàn)可(kě)靠性和(hé)電(diàn)能質量直接影(yǐng)響用戶滿意度，因此在用戶側大(dà)量分布式電(diàn)源接入形勢下，實現台區(qū)自治将是新型電(diàn)力系統建設的必然需求。

現有(yǒu)能量管理(lǐ)系統（EMS）的集中式控制(zhì)方式難以實現負荷側大(dà)量用戶和(hé)海量分布式資源的控制(zhì)，而目前國內(nèi)外對于用戶負荷控制(zhì)技(jì)術(shù)和(hé)終端裝備研發尚處于起步階段，配電(diàn)網台區(qū)智能融合終端尚不具備能量管理(lǐ)功能，僅能實現定制(zhì)化的簡單計(jì)算(suàn)和(hé)控制(zhì)功能，無法适應新型電(diàn)力系統建設背景下配電(diàn)台區(qū)分布式資源的自治靈活調節需要。為(wèi)此，亟需開(kāi)展台區(qū)自治技(jì)術(shù)和(hé)裝備研制(zhì)，以支持配電(diàn)台區(qū)智能感知和(hé)優化控制(zhì)。

嵌入式EMS為(wèi)台區(qū)智能融合終端提供最強大(dà)腦(nǎo)

極簡物控團隊緻力于打造零碳時(shí)代能源台區(qū)最強大(dà)腦(nǎo)，讓國家(jiā)雙碳戰略成為(wèi)一項千萬用戶共同參與的事業。團隊已成功研發了可(kě)集成于台區(qū)智能融合終端的嵌入式EMS技(jì)術(shù)和(hé)系統。嵌入式EMS是隻需單一硬件設備、軟硬件高(gāo)度集成且可(kě)裁剪、交互方式友(yǒu)好的能量管理(lǐ)系統，它以微內(nèi)核結構和(hé)模塊化結構進行(xíng)設計(jì)，基于控制(zhì)組态技(jì)術(shù)實現控制(zhì)問題建模與計(jì)算(suàn)的解耦，支持以最直觀的數(shù)學公式形式配置控制(zhì)模型，支持多(duō)種通(tōng)信協議且協議棧可(kě)裁剪，具有(yǒu)成本低(dī)、體(tǐ)積小(xiǎo)、性能高(gāo)、部署速度快等特點，兼具專用性和(hé)靈活性，能夠完成數(shù)據采集與監視(shì)、調度控制(zhì)等多(duō)種能量管理(lǐ)高(gāo)級應用功能。

傳統EMS需要包括服務器(qì)、數(shù)據網關、控制(zhì)器(qì)等多(duō)層多(duō)級設備協同組成，對于台區(qū)有(yǒu)限的成本預算(suàn)和(hé)管理(lǐ)規模，這樣的設備架構就顯得(de)更加繁瑣複雜，并相應的帶來(lái)了許多(duō)問題。一來(lái)，不同設備之間(jiān)的兼容性難以得(de)到保證，需要有(yǒu)針對、有(yǒu)計(jì)劃的選擇産品。二來(lái)，數(shù)目繁多(duō)的設備往往涉及諸多(duō)廠家(jiā)和(hé)供應商，價格空(kōng)間(jiān)被層層擠占，常常需為(wèi)此付出更高(gāo)價格或犧牲部分性能，甚至被動購買輔助服務等。其次，諸多(duō)的設備具體(tǐ)安裝部署的空(kōng)間(jiān)位置，也是不得(de)不考慮的一方面因素，加之部分服務器(qì)等設備體(tǐ)量較大(dà)，實際使用過程中還(hái)需要為(wèi)其單獨開(kāi)辟一塊運行(xíng)場(chǎng)地。最後，分層設備間(jiān)的通(tōng)訊交互，不可(kě)避免的帶來(lái)了數(shù)據洩露的安全風險，還(hái)需要為(wèi)此進行(xíng)額外的處理(lǐ)和(hé)保障。

嵌入式EMS直接從源頭上(shàng)解決了上(shàng)述問題，隻使用單一的硬件設備，軟硬件高(gāo)度集成，即插即用，方便靈活，還(hái)能夠輕松部署于台區(qū)智能融合終端、控制(zhì)櫃、開(kāi)關櫃等已有(yǒu)設備空(kōng)間(jiān)中，同時(shí)支持國産芯片和(hé)國産系統，為(wèi)台區(qū)提供了更安全、更自主、更可(kě)控、更多(duō)樣的能量管理(lǐ)解決方案。

嵌入式EMS與台區(qū)智能融合終端結合的架構如下圖所示，自下而上(shàng)分為(wèi)硬件層、操作(zuò)系統層和(hé)應用層。操作(zuò)系統層包括操作(zuò)系統內(nèi)核、硬件驅動程序框架、啓動程序、系統組件、硬件抽象層和(hé)系統接口。操作(zuò)系統通(tōng)過系統接口為(wèi)功能應用程序提供系統調用接口。硬件設備訪問接口通(tōng)過硬件抽象層提供。系統組件通(tōng)過消息總線與應用層通(tōng)信。應用層包括基本應用程序、業務應用程序和(hé)相應的容器(qì)。應用程序之間(jiān)通(tōng)過消息總線進行(xíng)數(shù)據交換。

嵌入式EMS架構與台區(qū)智能融合終端架構

嵌入式EMS的基礎應用功能包括數(shù)據采集、狀态監測和(hé)受控設備的控制(zhì)指令下發等。業務應用功能包括能量管理(lǐ)應用，如拓撲分析、異常判斷和(hé)告警、調度計(jì)劃安排、報表文件生(shēng)成，以及基于控制(zhì)優化組态技(jì)術(shù)的個(gè)性化控制(zhì)策略開(kāi)發應用。應用程序生(shēng)成的實時(shí)數(shù)據和(hé)曆史數(shù)據存儲在EMS的嵌入式數(shù)據庫中。嵌入式數(shù)據庫消除了額外客戶機-服務器(qì)配置相關的開(kāi)銷，需要的內(nèi)存更少(shǎo)、速度更快、性能更高(gāo)，允許通(tōng)過結構化查詢語言而不是原始文本文件來(lái)管理(lǐ)數(shù)據。

嵌入式EMS可(kě)賦予現有(yǒu)智能融合終端強大(dà)的能量管理(lǐ)功能，為(wèi)實現台區(qū)自治提供最強大(dà)腦(nǎo)。

控制(zhì)組态技(jì)術(shù)實現低(dī)門(mén)檻配置融合終端個(gè)性化功能

極簡物控團隊研發嵌入式EMS基于AOE網絡事件驅動的控制(zhì)組态技(jì)術(shù)實現功能搭建，控制(zhì)組态支持靈活擴展台區(qū)個(gè)性化分析控制(zhì)功能，通(tōng)過所提供的線性方程組求解、非線性方程組求解、混合整數(shù)線性規劃、非線性規劃等功能強大(dà)、通(tōng)用的計(jì)算(suàn)組态，可(kě)實現智能融合終端控制(zhì)功能簡便、靈活配置。應用人(rén)員僅需專注于其較為(wèi)熟悉的業務相關數(shù)學模型，無需學習具體(tǐ)的計(jì)算(suàn)求解算(suàn)法即可(kě)實現相關功能，應用門(mén)檻極低(dī)，可(kě)顯著降低(dī)開(kāi)發工作(zuò)量、人(rén)力和(hé)時(shí)間(jiān)成本。

基于控制(zhì)組态拓展融合終端功能的主要過程如下：

（1）建立控制(zhì)對象的數(shù)學模型，并确定要收集的數(shù)據點變量；

（2）根據控制(zhì)目标設計(jì)事件驅動的控制(zhì)策略，并将其轉換為(wèi)邊緣活動（AOE）網絡結構；

（3）以标準格式設計(jì)AOE網絡配置文件，定義控制(zhì)網絡的基本信息、變量、事件和(hé)動作(zuò)，并支持非定制(zhì)控制(zhì)策略的實現；

（4）在嵌入式EMS的前端操作(zuò)界面中導入配置文件。

台區(qū)智能融合終端結合嵌入式EMS實現台區(qū)自治

在台區(qū)智能融合終端中融入嵌入式EMS，可(kě)實現台區(qū)的全面自治，包括：提升設備智能感知水(shuǐ)平，實現配用電(diàn)設備廣泛互聯，支持配電(diàn)與用采業務，實現不同設備間(jiān)數(shù)據交互共享；控制(zhì)台區(qū)儲能合理(lǐ)分配台區(qū)供電(diàn)容量；控制(zhì)V2G充電(diàn)站(zhàn)治理(lǐ)台區(qū)重過載、低(dī)壓不平衡問題，平抑可(kě)再生(shēng)能源波動與充分消納配網台區(qū)分布式清潔能源；低(dī)壓台區(qū)的精益管控，對台區(qū)線損進行(xíng)精益管理(lǐ)、反竊電(diàn)精準定位，精準識别異常點；自動計(jì)算(suàn)展示台區(qū)可(kě)開(kāi)放容量，支撐快速業擴報裝；台區(qū)拓撲識别、故障主動研判和(hé)搶修等。

後續，團隊将在嵌入式EMS中集成更全面的高(gāo)級能量管理(lǐ)應用，采用人(rén)工智能框架，實現台區(qū)負荷預測、新能源預測、态勢感知、狀态估計(jì)等需求功能，支撐台區(qū)能源自治、互聯與共享服務，為(wèi)新型電(diàn)力系統建設提供分布自治與整體(tǐ)協同控制(zhì)能力保障。