为什么需要台区自治

在双碳战略和新型电力系统建设背景下，大量分布式新能源及电力电子装备逐步接入配电网，对电力系统的安全稳定运行带来极大挑战。配电台区作为电力系统的末端最小神经元，数量庞大，其电力电量平衡和负荷特性将对整个系统的运行产生不可忽视的影响，且其供电可靠性和电能质量直接影响用户满意度，因此在用户侧大量分布式电源接入形势下，实现台区自治将是新型电力系统建设的必然需求。

现有能量管理系统（EMS）的集中式控制方式难以实现负荷侧大量用户和海量分布式资源的控制，而目前国内外对于用户负荷控制技术和终端装备研发尚处于起步阶段，配电网台区智能融合终端尚不具备能量管理功能，仅能实现定制化的简单计算和控制功能，无法适应新型电力系统建设背景下配电台区分布式资源的自治灵活调节需要。为此，亟需开展台区自治技术和装备研制，以支持配电台区智能感知和优化控制。

嵌入式EMS为台区智能融合终端提供最强大脑

极简物控团队致力于打造零碳时代能源台区最强大脑，让国家双碳战略成为一项千万用户共同参与的事业。团队已成功研发了可集成于台区智能融合终端的嵌入式EMS技术和系统。嵌入式EMS是只需单一硬件设备、软硬件高度集成且可裁剪、交互方式友好的能量管理系统，它以微内核结构和模块化结构进行设计，基于控制组态技术实现控制问题建模与计算的解耦，支持以最直观的数学公式形式配置控制模型，支持多种通信协议且协议栈可裁剪，具有成本低、体积小、性能高、部署速度快等特点，兼具专用性和灵活性，能够完成数据采集与监视、调度控制等多种能量管理高级应用功能。

传统EMS需要包括服务器、数据网关、控制器等多层多级设备协同组成，对于台区有限的成本预算和管理规模，这样的设备架构就显得更加繁琐复杂，并相应的带来了许多问题。一来，不同设备之间的兼容性难以得到保证，需要有针对、有计划的选择产品。二来，数目繁多的设备往往涉及诸多厂家和供应商，价格空间被层层挤占，常常需为此付出更高价格或牺牲部分性能，甚至被动购买辅助服务等。其次，诸多的设备具体安装部署的空间位置，也是不得不考虑的一方面因素，加之部分服务器等设备体量较大，实际使用过程中还需要为其单独开辟一块运行场地。最后，分层设备间的通讯交互，不可避免的带来了数据泄露的安全风险，还需要为此进行额外的处理和保障。

嵌入式EMS直接从源头上解决了上述问题，只使用单一的硬件设备，软硬件高度集成，即插即用，方便灵活，还能够轻松部署于台区智能融合终端、控制柜、开关柜等已有设备空间中，同时支持国产芯片和国产系统，为台区提供了更安全、更自主、更可控、更多样的能量管理解决方案。

嵌入式EMS与台区智能融合终端结合的架构如下图所示，自下而上分为硬件层、操作系统层和应用层。操作系统层包括操作系统内核、硬件驱动程序框架、启动程序、系统组件、硬件抽象层和系统接口。操作系统通过系统接口为功能应用程序提供系统调用接口。硬件设备访问接口通过硬件抽象层提供。系统组件通过消息总线与应用层通信。应用层包括基本应用程序、业务应用程序和相应的容器。应用程序之间通过消息总线进行数据交换。

嵌入式EMS架构与台区智能融合终端架构

嵌入式EMS的基础应用功能包括数据采集、状态监测和受控设备的控制指令下发等。业务应用功能包括能量管理应用，如拓扑分析、异常判断和告警、调度计划安排、报表文件生成，以及基于控制优化组态技术的个性化控制策略开发应用。应用程序生成的实时数据和历史数据存储在EMS的嵌入式数据库中。嵌入式数据库消除了额外客户机-服务器配置相关的开销，需要的内存更少、速度更快、性能更高，允许通过结构化查询语言而不是原始文本文件来管理数据。

嵌入式EMS可赋予现有智能融合终端强大的能量管理功能，为实现台区自治提供最强大脑。

控制组态技术实现低门槛配置融合终端个性化功能

极简物控团队研发嵌入式EMS基于AOE网络事件驱动的控制组态技术实现功能搭建，控制组态支持灵活扩展台区个性化分析控制功能，通过所提供的线性方程组求解、非线性方程组求解、混合整数线性规划、非线性规划等功能强大、通用的计算组态，可实现智能融合终端控制功能简便、灵活配置。应用人员仅需专注于其较为熟悉的业务相关数学模型，无需学习具体的计算求解算法即可实现相关功能，应用门槛极低，可显著降低开发工作量、人力和时间成本。

基于控制组态拓展融合终端功能的主要过程如下：

（1）建立控制对象的数学模型，并确定要收集的数据点变量；

（2）根据控制目标设计事件驱动的控制策略，并将其转换为边缘活动（AOE）网络结构；

（3）以标准格式设计AOE网络配置文件，定义控制网络的基本信息、变量、事件和动作，并支持非定制控制策略的实现；

（4）在嵌入式EMS的前端操作界面中导入配置文件。

台区智能融合终端结合嵌入式EMS实现台区自治

在台区智能融合终端中融入嵌入式EMS，可实现台区的全面自治，包括：提升设备智能感知水平，实现配用电设备广泛互联，支持配电与用采业务，实现不同设备间数据交互共享；控制台区储能合理分配台区供电容量；控制V2G充电站治理台区重过载、低压不平衡问题，平抑可再生能源波动与充分消纳配网台区分布式清洁能源；低压台区的精益管控，对台区线损进行精益管理、反窃电精准定位，精准识别异常点；自动计算展示台区可开放容量，支撑快速业扩报装；台区拓扑识别、故障主动研判和抢修等。

后续，团队将在嵌入式EMS中集成更全面的高级能量管理应用，采用人工智能框架，实现台区负荷预测、新能源预测、态势感知、状态估计等需求功能，支撑台区能源自治、互联与共享服务，为新型电力系统建设提供分布自治与整体协同控制能力保障。