随着“双碳”目标的深入推进，风电、光伏等新能源装机容量激增，正逐渐成为电力系统的主力军。然而，新能源固有的间歇性、波动性和随机性，给电网的稳定运行带来了巨大挑战。电网调度中心需要通过自动发电控制（AGC）和自动电压控制（AVC）系统，对并网场站进行实时功率和电压指令的下发，以维持电网的功率平衡与电压稳定。

传统的新能源场站通常采用工控机或简单的PLC作为本地控制器，其算力有限、智能化程度低，在面对以下新需求时已力不从心：

• 响应速度要求更高：电网对AGC的响应时间要求日益严苛，从分钟级向秒级迈进。

• 控制精度要求更优：需要更精准地跟踪调度指令，减少考核与罚款。

• 智能化决策需求：单纯被动响应指令已不够，场站需要具备“前瞻性”和“主动性”，结合功率预测进行优化控制。

在此背景下，基于ARM架构的边缘计算机应运而生，成为构建新一代智能化新能源场站控制系统的理想核心。

场景应用分析：为何需要ARM边缘计算？

在新能源场站的AGC/AVC调控场景中，引入ARM边缘计算机的核心价值在于将“云计算”的能力下沉到“场站边缘侧”，实现“云边协同”。

1. 核心任务：AGC/AVC调控

• AGC（自动发电控制）：接收调度下发的有功功率指令，快速、精准地分配给场站内的每台逆变器或风机，确保总输出功率与指令一致。

• AVC（自动电压控制）：接收调度下发的电压或无功功率指令，通过调节逆变器、SVG等设备的无功输出，将并网点的电压稳定在目标范围内。

2. 关键赋能：功率预测算法在边缘侧运行
功率预测算法（尤其是超短期预测）是提升AGC/AVC性能的“大脑”。传统模式下，预测算法多在云端或远方主站运行，结果再下发给场站。这种方式存在延迟，且无法充分利用场站本地实时数据。

将功率预测算法部署在ARM边缘计算机上，带来了革命性的变化：

• 数据融合与实时推理：边缘计算机可以实时采集场站本地的气象数据（辐照度、风速、温度、云层影像）、设备运行状态等，利用内置的AI模型进行分钟级甚至秒级的超短期功率预测。

• 前瞻性控制：通过预测未来15分钟到4小时的功率变化，AGC系统可以提前预知功率的上升或下降趋势。例如，当预测到一片云即将遮挡光伏区时，边缘计算机可以提前指令AGC系统适当降低功率设定，或准备好储能系统进行补充，实现平滑过渡，避免功率陡降对电网的冲击。

• 协同优化：AVC系统结合功率预测，可以预判无功需求的变化。例如，在光伏出力即将骤降时，电压可能会升高，AVC可以提前减少容性无功输出，防止电压越限。

应用场景示例：

解决方案：基于ARM边缘计算机的一体化智能控制系统

本方案构建了一个集感知、计算、决策、控制于一体的边缘智能平台。

1. 硬件核心：ARM边缘计算机

• 高性能与低功耗：采用多核ARM处理器，提供足够的算力来并行运行Linux系统、控制逻辑和AI预测模型，同时功耗远低于传统X86工控机，适合现场恶劣环境长期运行。

• 丰富接口：具备多个网口、串口、DI/DO等，可轻松接入气象站、逆变器、电表、保护装置等各类现场设备。

• 坚固耐用：宽温设计、无风扇架构，能够适应新能源场站高温、高湿、宽电压波动等严苛环境。

• 边缘原生：原生支持容器化技术（如Docker），使得算法和应用可以像“应用商店”一样被快速部署、更新和管理。

2. 软件架构：云边端协同

• 边缘侧软件栈：

• 操作系统：轻量化的Linux发行版。

• 容器引擎：Docker/ containerd，用于封装和运行应用。

• 核心应用：

• 数据采集与监控：通过Modbus TCP/RTU、IEC-104等协议采集全场数据。

• AGC/AVC控制引擎：内置先进的控制算法（如比例分配、优化分配等）。

• 功率预测AI模型：容器化的预测算法，定期自动训练和更新。

• 智能决策模块：融合实时数据与预测结果，生成最优控制策略。

• 本地HMI：提供现场可视化操作界面。

• 云端协同：

• 云端管理平台：负责所有场站边缘计算机的集中监控、应用远程部署、模型更新、大数据分析和长期功率预测（短期、超短期）。

• 数据上行：边缘计算机将关键数据、事件和模型运行结果上传至云端。

• 指令与模型下行：云端将调度指令、优化后的AI模型下发至边缘侧。

3. 工作流程

• 数据感知：边缘计算机实时采集并网点功率、电压、各发电单元状态、气象数据等。

• 边缘预测：内置的功率预测模型利用本地实时数据，滚动执行超短期预测。

• 智能决策：控制引擎结合调度指令与功率预测结果，综合考虑场站约束（如设备限值、储能SOC），生成最优的功率分配（AGC）和无功调节（AVC）指令。

• 精准执行：将控制指令下发给各个逆变器、风机或SVG设备。

• 闭环反馈：持续监测执行效果，进行闭环校正，确保控制精度。

• 云边同步：将运行数据上传云端，并接收云端下发的模型更新和优化策略。

方案核心优势

• 响应更快，控制更精准：边缘侧闭环控制，摆脱网络延迟，实现毫秒级指令分发与秒级全场响应，显著提升AGC/AVC考核指标。

• 从“被动响应”到“主动支撑”：通过本地功率预测，使场站具备“预见未来”的能力，化被动执行为主动优化，平滑功率波动，提升电网友好性。

• 高可靠性与稳定性：ARM架构与无风扇设计保障了硬件在恶劣环境下的长期稳定运行。边缘侧自治能力确保即使在网络中断时，场站依然能基于最新预测数据进行安全、合理的本地智能控制。

• 低成本、低功耗：相比传统工控机方案，ARM边缘计算机在采购成本和长期运行电费上均有显著优势，契合新能源场站的降本增效需求。

• 灵活扩展与远程运维：容器化技术使得新功能（如储能协调控制、一次调频）的部署如同安装手机APP一样简单，支持远程一键升级与运维，极大降低了后期维护成本。

在新能源成为主体电源的时代，场站的定位正从简单的“能源供应商”向“电网智能节点”转变。基于ARM边缘计算机的AGC/AVC与功率预测一体化解决方案，通过将算力、算法和数据下沉到场站边缘，构建了一个集快速响应、智能预测、协同优化于一体的本地“智能中枢”。这不仅是应对电网考核的有效技术手段，更是提升新能源消纳水平、增强电网运行弹性的关键路径，为构建新型电力系统奠定了坚实的场站基础。