电力行业边缘计算白皮书（2022年）-中国信通院_82页_2mb

报告摘要

电力行业边缘计算白皮书（2022年）总结

一、产业发展现状
边缘计算已成为电力行业数字化转型的核心引擎，通过与AI、大数据、5G等技术融合，满足电力系统全环节对低时延、大带宽、智能分析等需求。

产业格局：电力行业边缘计算涵盖芯片、设备、软件、网络、解决方案及服务六大板块，产业链上下游协同推动技术产业化。
应用需求：覆盖发电、输电、变电、配电、用电及源网荷储协同互动六大场景，实现对设备状态、环境数据、运行参数的实时感知与智能决策。
市场增长：2021年中国边缘计算市场规模达4364亿元，预计2024年将突破1.8万亿元，年均增速超50%。
政策支持：国内外标准组织（如ETSI、CCSA）加快边缘计算标准化研究，中国已发布《边缘计算总体架构与要求》等多份标准。

二、参考架构与关键技术
电力行业边缘计算架构分为端侧、边缘侧、网络、云侧、安全及运维六大模块：

端侧：部署物联网设备（如传感器、监控终端），通过多种协议（Modbus TCP、MQTT、5G等）与边缘侧数据交互，实现本地数据采集与智能分析。
边缘侧：
- 基础资源：包括通用服务器、存储设备、网络设备及加速硬件（GPU/NPU/FPGA），支持复杂计算需求。
- 资源虚拟化：采用虚拟机与容器技术实现灵活的算力与网络资源调配，提升部署效率。
- 资源管理调度：支持用户自助管理虚拟机/容器生命周期、网络配置及智能资源分配，优化运行效率。
- 边缘电力应用：涵盖电厂设备状态监测、电网实时控制、设备自控等，提升系统可靠性与智能化水平。
网络：
- 接入网络：支持高实时性、高可靠性的数据传输，满足电网监控、控制等场景需求，采用网络切片技术实现差异化服务。
- 互联网络：通过云边协同保障数据双向流动，支持安全可信的通信与边缘节点自治能力。
云侧：负责节点管理、应用与设备管理、数据管理等功能，提供统一平台对边缘计算资源进行调度与监控。
安全体系：涵盖数据安全（加密、脱敏）、应用安全（代码防护）、平台安全（访问控制）、网络安全（正向隔离）及物理安全，构建端到端防护机制。
运维能力：包括在线监测、智能预警、设备管理、运行管理及故障处理，结合AI与大数据技术实现系统智能化运维。

三、应用场景与典型案例

发电场景：
- 风机故障诊断系统：通过边缘计算对风机运行数据实时分析，实现故障预测与预警，降低维修成本，提高发电效率。
- 风光电站协同管控：依托云边协同技术，融合分布式光伏、储能及负荷资源，优化能源调度与消纳能力。
输电场景：
- 防鸟刺故障检测：利用YOLOv3算法与深度可分离卷积网络，提升无人机巡检中电力设施识别精度，减少人工巡检依赖。
- 异常目标监测：通过边缘计算终端实时分析输电线路视频与声纹数据，实现山火、异物等风险的快速响应。
变电场景：
- 变电站智能巡视系统：结合无人机、机器人及视频监控技术，实现设备状态全自动分析与风险预警，降低运维成本。
- 变电站物联网平台：构建边缘计算框架，支持局部放电检测与设备健康状态评估，提升变电侧智能化水平。
配电场景：
- 台区边缘计算网关：通过数据汇集与本地计算，实现低压配电网运行状态实时监控、线损分析及用户需求预测。
- 放电定位检测：应用高性能声纹分析技术，快速识别配电设备异常，提升运维效率。
用电场景：
- 建筑能源管理系统：基于边缘计算与机器学习，实现楼宇空调、光伏等设备的智能控制，年节碳量达21159万吨。
源网荷储协同互动：
- 园区一体化管控系统：通过源网荷储边缘协控网关实现动态负荷调节与储能策略优化，提升新能源消纳比例超50%。
- 绿色电站项目：采用多协议数据采集与边缘计算平台（如eKuiper），实现风能、光伏与储能系统的高效协同运行。