隨著“雙碳”目標的深入推進，風電、光伏等新能源裝機容量激增，正逐漸成為電力系統(tǒng)的主力軍。然而，新能源固有的間歇性、波動性和隨機性，給電網(wǎng)的穩(wěn)定運行帶來了巨大挑戰(zhàn)。電網(wǎng)調(diào)度中心需要通過自動發(fā)電控制（AGC）和自動電壓控制（AVC）系統(tǒng)，對并網(wǎng)場站進行實時功率和電壓指令的下發(fā)，以維持電網(wǎng)的功率平衡與電壓穩(wěn)定。

傳統(tǒng)的新能源場站通常采用工控機或簡單的PLC作為本地控制器，其算力有限、智能化程度低，在面對以下新需求時已力不從心：

• 響應(yīng)速度要求更高：電網(wǎng)對AGC的響應(yīng)時間要求日益嚴苛，從分鐘級向秒級邁進。

• 控制精度要求更優(yōu)：需要更精準地跟蹤調(diào)度指令，減少考核與罰款。

• 智能化決策需求：單純被動響應(yīng)指令已不夠，場站需要具備“前瞻性”和“主動性”，結(jié)合功率預(yù)測進行優(yōu)化控制。

在此背景下，基于ARM架構(gòu)的邊緣計算機應(yīng)運而生，成為構(gòu)建新一代智能化新能源場站控制系統(tǒng)的理想核心。

場景應(yīng)用分析：為何需要ARM邊緣計算？

在新能源場站的AGC/AVC調(diào)控場景中，引入ARM邊緣計算機的核心價值在于將“云計算”的能力下沉到“場站邊緣側(cè)”，實現(xiàn)“云邊協(xié)同”。

1. 核心任務(wù)：AGC/AVC調(diào)控

• AGC（自動發(fā)電控制）：接收調(diào)度下發(fā)的有功功率指令，快速、精準地分配給場站內(nèi)的每臺逆變器或風機，確?？傒敵龉β逝c指令一致。

• AVC（自動電壓控制）：接收調(diào)度下發(fā)的電壓或無功功率指令，通過調(diào)節(jié)逆變器、SVG等設(shè)備的無功輸出，將并網(wǎng)點的電壓穩(wěn)定在目標范圍內(nèi)。

2. 關(guān)鍵賦能：功率預(yù)測算法在邊緣側(cè)運行
功率預(yù)測算法（尤其是超短期預(yù)測）是提升AGC/AVC性能的“大腦”。傳統(tǒng)模式下，預(yù)測算法多在云端或遠方主站運行，結(jié)果再下發(fā)給場站。這種方式存在延遲，且無法充分利用場站本地實時數(shù)據(jù)。

將功率預(yù)測算法部署在ARM邊緣計算機上，帶來了革命性的變化：

• 數(shù)據(jù)融合與實時推理：邊緣計算機可以實時采集場站本地的氣象數(shù)據(jù)（輻照度、風速、溫度、云層影像）、設(shè)備運行狀態(tài)等，利用內(nèi)置的AI模型進行分鐘級甚至秒級的超短期功率預(yù)測。

• 前瞻性控制：通過預(yù)測未來15分鐘到4小時的功率變化，AGC系統(tǒng)可以提前預(yù)知功率的上升或下降趨勢。例如，當預(yù)測到一片云即將遮擋光伏區(qū)時，邊緣計算機可以提前指令A(yù)GC系統(tǒng)適當降低功率設(shè)定，或準備好儲能系統(tǒng)進行補充，實現(xiàn)平滑過渡，避免功率陡降對電網(wǎng)的沖擊。

• 協(xié)同優(yōu)化：AVC系統(tǒng)結(jié)合功率預(yù)測，可以預(yù)判無功需求的變化。例如，在光伏出力即將驟降時，電壓可能會升高，AVC可以提前減少容性無功輸出，防止電壓越限。

應(yīng)用場景示例：

解決方案：基于ARM邊緣計算機的一體化智能控制系統(tǒng)

本方案構(gòu)建了一個集感知、計算、決策、控制于一體的邊緣智能平臺。

1. 硬件核心：ARM邊緣計算機

• 高性能與低功耗：采用多核ARM處理器，提供足夠的算力來并行運行Linux系統(tǒng)、控制邏輯和AI預(yù)測模型，同時功耗遠低于傳統(tǒng)X86工控機，適合現(xiàn)場惡劣環(huán)境長期運行。

• 豐富接口：具備多個網(wǎng)口、串口、DI/DO等，可輕松接入氣象站、逆變器、電表、保護裝置等各類現(xiàn)場設(shè)備。

• 堅固耐用：寬溫設(shè)計、無風扇架構(gòu)，能夠適應(yīng)新能源場站高溫、高濕、寬電壓波動等嚴苛環(huán)境。

• 邊緣原生：原生支持容器化技術(shù)（如Docker），使得算法和應(yīng)用可以像“應(yīng)用商店”一樣被快速部署、更新和管理。

2. 軟件架構(gòu)：云邊端協(xié)同

• 邊緣側(cè)軟件棧：

• 操作系統(tǒng)：輕量化的Linux發(fā)行版。

• 容器引擎：Docker/ containerd，用于封裝和運行應(yīng)用。

• 核心應(yīng)用：

• 數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控：通過Modbus TCP/RTU、IEC-104等協(xié)議采集全場數(shù)據(jù)。

• AGC/AVC控制引擎：內(nèi)置先進的控制算法（如比例分配、優(yōu)化分配等）。

• 功率預(yù)測AI模型：容器化的預(yù)測算法，定期自動訓練和更新。

• 智能決策模塊：融合實時數(shù)據(jù)與預(yù)測結(jié)果，生成最優(yōu)控制策略。

• 本地HMI：提供現(xiàn)場可視化操作界面。

• 云端協(xié)同：

• 云端管理平臺：負責所有場站邊緣計算機的集中監(jiān)控、應(yīng)用遠程部署、模型更新、大數(shù)據(jù)分析和長期功率預(yù)測（短期、超短期）。

• 數(shù)據(jù)上行：邊緣計算機將關(guān)鍵數(shù)據(jù)、事件和模型運行結(jié)果上傳至云端。

• 指令與模型下行：云端將調(diào)度指令、優(yōu)化后的AI模型下發(fā)至邊緣側(cè)。

3. 工作流程

• 數(shù)據(jù)感知：邊緣計算機實時采集并網(wǎng)點功率、電壓、各發(fā)電單元狀態(tài)、氣象數(shù)據(jù)等。

• 邊緣預(yù)測：內(nèi)置的功率預(yù)測模型利用本地實時數(shù)據(jù)，滾動執(zhí)行超短期預(yù)測。

• 智能決策：控制引擎結(jié)合調(diào)度指令與功率預(yù)測結(jié)果，綜合考慮場站約束（如設(shè)備限值、儲能SOC），生成最優(yōu)的功率分配（AGC）和無功調(diào)節(jié)（AVC）指令。

• 精準執(zhí)行：將控制指令下發(fā)給各個逆變器、風機或SVG設(shè)備。

• 閉環(huán)反饋：持續(xù)監(jiān)測執(zhí)行效果，進行閉環(huán)校正，確?？刂凭?。

• 云邊同步：將運行數(shù)據(jù)上傳云端，并接收云端下發(fā)的模型更新和優(yōu)化策略。

方案核心優(yōu)勢

• 響應(yīng)更快，控制更精準：邊緣側(cè)閉環(huán)控制，擺脫網(wǎng)絡(luò)延遲，實現(xiàn)毫秒級指令分發(fā)與秒級全場響應(yīng)，顯著提升AGC/AVC考核指標。

• 從“被動響應(yīng)”到“主動支撐”：通過本地功率預(yù)測，使場站具備“預(yù)見未來”的能力，化被動執(zhí)行為主動優(yōu)化，平滑功率波動，提升電網(wǎng)友好性。

• 高可靠性與穩(wěn)定性：ARM架構(gòu)與無風扇設(shè)計保障了硬件在惡劣環(huán)境下的長期穩(wěn)定運行。邊緣側(cè)自治能力確保即使在網(wǎng)絡(luò)中斷時，場站依然能基于最新預(yù)測數(shù)據(jù)進行安全、合理的本地智能控制。

• 低成本、低功耗：相比傳統(tǒng)工控機方案，ARM邊緣計算機在采購成本和長期運行電費上均有顯著優(yōu)勢，契合新能源場站的降本增效需求。

• 靈活擴展與遠程運維：容器化技術(shù)使得新功能（如儲能協(xié)調(diào)控制、一次調(diào)頻）的部署如同安裝手機APP一樣簡單，支持遠程一鍵升級與運維，極大降低了后期維護成本。

在新能源成為主體電源的時代，場站的定位正從簡單的“能源供應(yīng)商”向“電網(wǎng)智能節(jié)點”轉(zhuǎn)變?；贏RM邊緣計算機的AGC/AVC與功率預(yù)測一體化解決方案，通過將算力、算法和數(shù)據(jù)下沉到場站邊緣，構(gòu)建了一個集快速響應(yīng)、智能預(yù)測、協(xié)同優(yōu)化于一體的本地“智能中樞”。這不僅是應(yīng)對電網(wǎng)考核的有效技術(shù)手段，更是提升新能源消納水平、增強電網(wǎng)運行彈性的關(guān)鍵路徑，為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)奠定了堅實的場站基礎(chǔ)。