智能電網(wǎng)是指一個完全自動化的供電網(wǎng)絡,其中的每一個用戶和節(jié)點都得到實時監(jiān)控,并保證從發(fā)電廠到用戶端電器之間每一點上的電流和信息的雙向流動。智能電網(wǎng)通過廣泛應用的分布式智能和寬帶通信,以及自動控制系統(tǒng)的集成,能保證市場交易的實時進行和電網(wǎng)上各成員之間的無縫連接及實時行動。
智能電網(wǎng)是將信息技術等新型技術融入傳統(tǒng)電網(wǎng)中,使電網(wǎng)在更加易于管理的同時可提高電網(wǎng)的經(jīng)濟效益。數(shù)據(jù)量的激增是傳統(tǒng)電網(wǎng)向智能電網(wǎng)轉型的一個重要特征,當前的電網(wǎng)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出如下特點:
1)數(shù)據(jù)采集多,不同采集點的采樣尺度不同,數(shù)據(jù)斷面不同,每個采集點采集相對固定類別的數(shù)據(jù),且分布在各個電壓等級內;
2)數(shù)據(jù)不健全,數(shù)據(jù)采集存在誤差和漏傳;
3)數(shù)據(jù)分布在不同的應用系統(tǒng)中。
在數(shù)據(jù)量激增的同時,傳統(tǒng)電網(wǎng)的轉型還受一些其他因素的影響,如發(fā)電方式、用電方式等。針對電網(wǎng)中所存在的上述數(shù)據(jù)問題,近幾年引入了云計算來進行數(shù)據(jù)處理,但云計算有其劣勢,如傳輸成本高、實時性差等,為解決這些問題,將邊緣計算引入智能電網(wǎng)中成為了一種必然的趨勢,將邊緣計算應用到智能電網(wǎng)有以下3個優(yōu)勢。
1)改善性能。通過邊緣計算,可以在幾毫秒內分析和處理邊緣收集到的數(shù)據(jù)。例如在風電場中,若風速和風向發(fā)生變化,邊緣計算軟件可以實時地分析這些數(shù)據(jù),并調整渦輪機以優(yōu)化整個風電場的生產,并且只有進行過融合的數(shù)據(jù)才會被發(fā)送到云端,這就大大降低了通信帶寬并縮短了數(shù)據(jù)傳輸時間。此外,渦輪機在工作周期內會產生萬億字節(jié)的數(shù)據(jù),將這些數(shù)據(jù)發(fā)送到云端后進行分析,在技術上是可行的,但其日常操作成本太高。通過邊緣計算,用戶最終可以從渦輪機捕獲流式數(shù)據(jù)并實時處理,以防止意外停機并延長設備壽命,同時可以將數(shù)據(jù)集縮減到更易于管理的大小以便傳輸?shù)皆贫恕?
2)保證數(shù)據(jù)安全和隱私。邊緣計算將計算遷移至靠近設備的地方,避免了將數(shù)據(jù)上傳至云端,這樣可以大大降低隱私數(shù)據(jù)在傳輸過程中泄露或損壞的可能性。
3)減少操作成本。云計算的連接性、數(shù)據(jù)遷移、帶寬和延遲特性造成云計算的使用成本非常昂貴,而邊緣計算通過降低帶寬要求和延遲可以大大減少運行時的成本。邊緣計算是解決電網(wǎng)中所存在數(shù)據(jù)激增問題的最好方法之一,而智能電網(wǎng)也被認為是邊緣計算的最佳落地場景之一。全球已經(jīng)進行了十余年的智能電網(wǎng)建設,隨著新技術的不斷應用,智能電網(wǎng)的內涵也在不斷發(fā)展。在我國,2019年,國家電網(wǎng)有限公司提出要求全面加快泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設的戰(zhàn)略部署。2021年,國家電網(wǎng)有限公司發(fā)布了其行動方案,其中要求推動電網(wǎng)向能源互聯(lián)網(wǎng),著力打造清潔能源優(yōu)化配置平臺。伴隨著國家一系列戰(zhàn)略部署的實施,建立泛在電力物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為一種必然趨勢,而邊緣計算是其重要載體。
邊緣計算技術已經(jīng)與智能電網(wǎng)產生了較為緊密的結合,在智能發(fā)電、智能輸變電、智能配電和智能用電等方面,都已開始逐步搭建基礎性框架和實現(xiàn)簡單的應用。邊緣計算是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的產物,想要實現(xiàn)萬物互聯(lián)就離不開邊緣計算,因此想要建設完備的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)體系就必須引入邊緣計算?傮w來說,現(xiàn)階段電網(wǎng)中對邊緣計算的應用還處在初步階段,主要集中在理論性框架的設計和簡單的邊緣應用,還未形成完整的體系結構,而隨著技術研究的飛速發(fā)展,邊緣計算會在電網(wǎng)中實現(xiàn)越來越重要的作用。