“智慧城市”（Smart City）建设已成为当今国际社会城市发展的主要目标，其信息化、智能化和弹性化必将成为未来城市发展的主要趋势。作为智慧城市能源配置的基础平台与综合能源枢纽的核心载体，配电网是保证城市电力供应、提升城市能源供给弹性的关键所在。

随着国家“碳达峰、碳中和”战略目标的推进，未来分布式能源（Distributed Generator, DG）和电动汽车将广泛接入配电网，逐步构成以新能源为主导的深度低碳新型电力系统，给传统电网的稳定控制带来挑战。为了平抑分布式电源和电动汽车负荷的随机性带来的能量供需不平衡，一些研究提出采用储能系统快速平衡系统中的不平衡功率，提高电网安全稳定性。

然而，城市配电网台区数量极大，随着分布式能源等在低压台区中的渗透率不断攀升，在每个台区部署相当容量的储能系统是不现实的，所付出的成本将难以接受。而且，部署储能系统不仅代价高昂，一旦管理失当，极易引发火灾、环境污染等次生灾害。

一些研究提出，可以利用电动汽车作为有功功率调节、辅助电网进行削峰填谷的工具，然而，电动汽车电池极其昂贵，往往采用动力性较磷酸铁锂更好的三元锂电池，如长期使其深度充放电，对电池寿命影响较大，用户难以接受。因此，如何经济、高效地消纳广泛接入配电网的分布式能源，是配电网发展过程中亟需解决的一大问题。

同时，随着大量的DG、电动汽车等广泛接入电网，产生了巨大的信息流量，通信数据量将达泽字节（ZB）级别。电力系统传统的集中式调度模式已经不能高效处理这些DG、电动汽车等产生的数据，传统的电网调控方式和信息处理模式将难以为继。因此，边缘计算模式应运而生，边缘计算是针对集中式处理的云计算模式演化出来的新型计算模式，它的基本理念是通过将部分计算任务迁移到接近数据源的计算资源上就地运行处理，解决云计算资源不足的问题。

在配电网中，智能配变终端（Distribution Trans-former supervisory Terminal Unit, TTU）是实现边缘计算的具体载体，它是一种新型的配电终端设备。TTU不仅监测配电变压器电压、电流、功率等物理量，而且它本身具有一定的计算能力，相当于一个就地进行数据汇聚、清洗、处理的平台，并且能够实现一些就地的控制功能。通过将TTU部署在380V低压配电台区，就可以利用该终端的边缘计算能力实现对台区内DG、电动汽车和负荷等的有效管理。为此，长沙理工大学科研人员提出了一种边缘计算架构下含高比例DG和电动汽车的配电网台区运行的模式和相应的控制方法。

图1 本文所提出的虚拟电站架构

首先，将各380V变压器台区所辖的负荷、分布式能源及电动汽车定义为一个虚拟电站。在各台区变压器低压侧部署具有边缘计算能力的智能配电变压器监测终端（简称配变终端）（TTU）。然后，利用配变终端的边缘计算能力，根据监测的配电变压器各物理量信息，感知各台区计及分布式电源（DG）和电动汽车的等效广义负荷（源），并在此基础上，边缘计算对各台区接入配电网的电动汽车并网工况进行就地控制。对于有功功率，基于混沌优化算法对电动汽车充电/空闲的工作状态进行调控，在尽量消纳本台区新能源发电的同时兼顾大电网的调峰需求；对于无功功率，将处于空闲态的电动汽车控制为虚拟的同步调相机，用以支撑本地电压，实现就地的无功无偿。

图2 变压器二次侧部署的配变监测终端

仿真结果表明，所提出的方法能够为接入大量分布式能源、电动汽车的配电网提供一种就地化的控制方案。所提出的优化模型及控制策略在完成就地消纳DG发电功率的同时，也使虚拟电站在峰值负荷时期保留跨台区供电的容量。同时，空闲态的电动汽车为本地台区提供无功功率补偿，实现就地支撑本地电网的功能。

以上研究成果发表在2021年第13期《电工技术学报》，论文标题为“边缘计算架构下配电台区虚拟电站的控制策略”，作者为刘东奇、曾祥君 等。