隨著“雙碳”目標(biāo)的深入推進(jìn)，風(fēng)電、光伏等新能源裝機(jī)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(dòng)性和隨機(jī)性，給電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。電網(wǎng)調(diào)度中心需要通過(guò)自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）和自動(dòng)電壓控制（AVC）系統(tǒng)，對(duì)并網(wǎng)場(chǎng)站進(jìn)行實(shí)時(shí)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(chǎng)站通常采用工控機(jī)或簡(jiǎn)單的PLC作為本地控制器，其算力有限、智能化程度低，在面對(duì)以下新需求時(shí)已力不從心：

• 響應(yīng)速度要求更高：電網(wǎng)對(duì)AGC的響應(yīng)時(shí)間要求日益嚴(yán)苛，從分鐘級(jí)向秒級(jí)邁進(jìn)。

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

• 智能化決策需求：?jiǎn)渭儽粍?dòng)響應(yīng)指令已不夠，場(chǎng)站需要具備“前瞻性”和“主動(dòng)性”，結(jié)合功率預(yù)測(cè)進(jìn)行優(yōu)化控制。

在此背景下，基于ARM架構(gòu)的邊緣計(jì)算機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，成為構(gòu)建新一代智能化新能源場(chǎng)站控制系統(tǒng)的理想核心。

場(chǎng)景應(yīng)用分析：為何需要ARM邊緣計(jì)算？

在新能源場(chǎng)站的AGC/AVC調(diào)控場(chǎng)景中，引入ARM邊緣計(jì)算機(jī)的核心價(jià)值在于將“云計(jì)算”的能力下沉到“場(chǎng)站邊緣側(cè)”，實(shí)現(xiàn)“云邊協(xié)同”。

1. 核心任務(wù)：AGC/AVC調(diào)控

• AGC（自動(dòng)發(fā)電控制）：接收調(diào)度下發(fā)的有功功率指令，快速、精準(zhǔn)地分配給場(chǎng)站內(nèi)的每臺(tái)逆變器或風(fēng)機(jī)，確?？傒敵龉β逝c指令一致。

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

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

將功率預(yù)測(cè)算法部署在ARM邊緣計(jì)算機(jī)上，帶來(lái)了革命性的變化：

• 數(shù)據(jù)融合與實(shí)時(shí)推理：邊緣計(jì)算機(jī)可以實(shí)時(shí)采集場(chǎng)站本地的氣象數(shù)據(jù)（輻照度、風(fēng)速、溫度、云層影像）、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等，利用內(nèi)置的AI模型進(jìn)行分鐘級(jí)甚至秒級(jí)的超短期功率預(yù)測(cè)。

• 前瞻性控制：通過(guò)預(yù)測(cè)未來(lái)15分鐘到4小時(shí)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(shì)。例如，當(dāng)預(yù)測(cè)到一片云即將遮擋光伏區(qū)時(shí)，邊緣計(jì)算機(jī)可以提前指令A(yù)GC系統(tǒng)適當(dāng)降低功率設(shè)定，或準(zhǔn)備好儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)平滑過(guò)渡，避免功率陡降對(duì)電網(wǎng)的沖擊。

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

應(yīng)用場(chǎng)景示例：

解決方案：基于ARM邊緣計(jì)算機(jī)的一體化智能控制系統(tǒng)

本方案構(gòu)建了一個(gè)集感知、計(jì)算、決策、控制于一體的邊緣智能平臺(tái)。

1. 硬件核心：ARM邊緣計(jì)算機(jī)

• 高性能與低功耗：采用多核ARM處理器，提供足夠的算力來(lái)并行運(yùn)行Linux系統(tǒng)、控制邏輯和AI預(yù)測(cè)模型，同時(shí)功耗遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)X86工控機(jī)，適合現(xiàn)場(chǎng)惡劣環(huán)境長(zhǎng)期運(yùn)行。

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

• 堅(jiān)固耐用：寬溫設(shè)計(jì)、無(wú)風(fēng)扇架構(gòu)，能夠適應(yīng)新能源場(chǎng)站高溫、高濕、寬電壓波動(dòng)等嚴(yán)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(yùn)行應(yīng)用。

• 核心應(yīng)用：

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

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

• 功率預(yù)測(cè)AI模型：容器化的預(yù)測(cè)算法，定期自動(dòng)訓(xùn)練和更新。

• 智能決策模塊：融合實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與預(yù)測(cè)結(jié)果，生成最優(yōu)控制策略。

• 本地HMI：提供現(xiàn)場(chǎng)可視化操作界面。

• 云端協(xié)同：

• 云端管理平臺(tái)：負(fù)責(zé)所有場(chǎng)站邊緣計(jì)算機(jī)的集中監(jiān)控、應(yīng)用遠(yuǎn)程部署、模型更新、大數(shù)據(jù)分析和長(zhǎng)期功率預(yù)測(cè)（短期、超短期）。

• 數(shù)據(jù)上行：邊緣計(jì)算機(jī)將關(guān)鍵數(shù)據(jù)、事件和模型運(yùn)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(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)采集并網(wǎng)點(diǎn)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(cè)：內(nèi)置的功率預(yù)測(cè)模型利用本地實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，滾動(dòng)執(zhí)行超短期預(yù)測(cè)。

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

• 精準(zhǔn)執(zhí)行：將控制指令下發(fā)給各個(gè)逆變器、風(fēng)機(jī)或SVG設(shè)備。

• 閉環(huán)反饋：持續(xù)監(jiān)測(cè)執(zhí)行效果，進(jìn)行閉環(huán)校正，確?？刂凭?。

• 云邊同步：將運(yùn)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(shì)

• 響應(yīng)更快，控制更精準(zhǔn)：邊緣側(cè)閉環(huán)控制，擺脫網(wǎng)絡(luò)延遲，實(shí)現(xiàn)毫秒級(jí)指令分發(fā)與秒級(jí)全場(chǎng)響應(yīng)，顯著提升AGC/AVC考核指標(biāo)。

• 從“被動(dòng)響應(yīng)”到“主動(dòng)支撐”：通過(guò)本地功率預(yù)測(cè)，使場(chǎng)站具備“預(yù)見(jiàn)未來(lái)”的能力，化被動(dòng)執(zhí)行為主動(dòng)優(yōu)化，平滑功率波動(dòng)，提升電網(wǎng)友好性。

• 高可靠性與穩(wěn)定性：ARM架構(gòu)與無(wú)風(fēng)扇設(shè)計(jì)保障了硬件在惡劣環(huán)境下的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。邊緣側(cè)自治能力確保即使在網(wǎng)絡(luò)中斷時(shí)，場(chǎng)站依然能基于最新預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)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(jī)方案，ARM邊緣計(jì)算機(jī)在采購(gòu)成本和長(zhǎng)期運(yùn)行電費(fèi)上均有顯著優(yōu)勢(shì)，契合新能源場(chǎng)站的降本增效需求。

• 靈活擴(kuò)展與遠(yuǎn)程運(yùn)維：容器化技術(shù)使得新功能（如儲(chǔ)能協(xié)調(diào)控制、一次調(diào)頻）的部署如同安裝手機(jī)APP一樣簡(jiǎn)單，支持遠(yuǎn)程一鍵升級(jí)與運(yùn)維，極大降低了后期維護(hù)成本。

在新能源成為主體電源的時(shí)代，場(chǎng)站的定位正從簡(jiǎn)單的“能源供應(yīng)商”向“電網(wǎng)智能節(jié)點(diǎn)”轉(zhuǎn)變?；贏RM邊緣計(jì)算機(jī)的AGC/AVC與功率預(yù)測(cè)一體化解決方案，通過(guò)將算力、算法和數(shù)據(jù)下沉到場(chǎng)站邊緣，構(gòu)建了一個(gè)集快速響應(yīng)、智能預(yù)測(cè)、協(xié)同優(yōu)化于一體的本地“智能中樞”。這不僅是應(yīng)對(duì)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(qiáng)電網(wǎng)運(yùn)行彈性的關(guān)鍵路徑，為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)奠定了堅(jiān)實(shí)的場(chǎng)站基礎(chǔ)。