【技术】电力新概念之“电网边缘”

时间： 2022-07-25 来源：Keysight

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随着现代社会的发展，电力行业正在发生改革与变化，由此出现了很多新的技术和新的趋势。例如技术的进步，不断变化的消费者偏好以及新政策推动了太阳能、储能、微电网的发展。本篇文章讲的就是在这种发展下应运而生的概念——电网边缘。

什么是“电网边缘”技术？

电网边缘英文原名“Grid Edge”最早是在2013年由Green Tech Media提出。在以前，电力市场由集中式发电站组成，对电网进行集中、自上而下的控制，即电力的流动是单向的，发电厂产生电力，通过运营商传递给最终用户。随着分布式电网技术的兴起，整个发电模式和运输模式开始去中心化，创造了一种双向传输的新模式。

创新和颠覆通常在传统上稳定且广为人知的行业的边界或边缘发挥作用。随着时间的推移，变化向内移动。Green Tech Media 将电力行业的这种现象称为“电网边缘”。“电网边缘”概念包括了技术、解决方案和商业模式，他们都推动电网向分散、分布式和交互的形式过渡。下图能更好地帮你了解“电网边缘”的概念：

电网边缘带来的机遇？

上文提到过，如今电力行业的变革带来了很多新的技术与趋势，我们可以将其分为三大类：

· 电气化：

能源结构从传统的燃料向新能源转变，包括光伏，风能等等，此项转变带动了电气化的趋势，据统计，在美国，二氧化碳排放量的前三位分别为，交通运输，商业/工业制造和家庭供暖，电气化的转变也将在以上场景中得到应用。过去数十年来，我们长期依赖大型发电厂和电网维持电力供应，但这一局面很快将产生变化。

· 分散化：

电力供应和储存将不再依赖主要电网，而将更多储存在更靠近用电场所的地方。分散化发电和储电的好处包括减少能源传输损耗、以及减少碳排放等。由于供电来源将变得更多更分散，其稳定性也将上升，停电也会减少。分散化同时能让电力供应商更轻松的控制平峰和高峰用电。

· 数字化：

数字技术将会越来越多地应用在电力行业中，包括跨电网的设备互相通信，并通过提供有效数据用于电网管理和运营，智能电表、新型物联网传感器就是数字化的一个具体表现。未来这一行业内将建成一个智能电网，通过收集处理大数据以最大程度改善供电效率。

这三种趋势带动了新技术的发展，如智能负载管理，微电网，电动汽车等等，但同时电网边缘的应用也面临着挑战。

“电网边缘”技术面临的挑战？

电网边缘的兴起带来机遇的同时，也带来了法规，标准，商业模式，以及技术上的挑战，本篇文章我们以测试为切入点，主要列举几个在技术上碰到的难题。

挑战一分布式能源与电网的互操作性

如下示意图，在不同的国家有不同的电网标准，且这些标准也随着时间在不断演变，这些标准定义了电网的特性，由于当地的分布式电源要并网运行，所以需要满足当地的电网标准，因此在正式运行前，需要测试二者的互操作性。

挑战二种类繁多的逆变器测试需求

作为电源形式转换的重要环节，逆变器承担了直转交的任务，如果分布式能源增加，必然会导致逆变器的数量和种类增加，这将导致一个问题，不同类型的逆变器参数跨度大，测试内容以及参照标准也各不相同，需要灵活的测试方案来应对不同种类的逆变器测试需求。

挑战三万物互联=万物互联测试

随着电网边缘技术的普及和发展，用电单位（分布式能源）与电网的关系不再是单一的供电和用电的关系，用电单位会回馈电网，去动态的平衡电网在不同时段的用电负荷的波动。在一天的不同时间段里，越来越多的用电单位可能会在用电和供电的角色间切换，也就意味着，用电单位不再单一的向电网支付电费，电网也需要在某些场景下向用电单位支付电费。而随着这类互联互操作的应用场景越来越多，只有平台化的测试解决方案才能应对各类复杂的互操作测试场景。

“电网边缘”测试难题如何解决？

面对上文提到的“电网边缘”技术发展所带来的各类测试难题，电网模拟器给出了答案。基于“电网边缘”技术所衍生典型测试场景包括：电动车直流充电桩逆变器测试，电动车车载充电器测试，太阳能光伏逆变器测试，储能系统测试。不难发现，无论是在上述的哪一个测试场景中，都要求测试设备能够模拟电网的特性，以满足不同的测试需求。如下图所示：

KEYSIGHT SL1200A系列电网模拟器可以满足高达1200VAC，30kVA到810kVA的各种三相交流测试需求。

该系列有两个电压量程：600和1200VAC。600VAC型号适合用于低压逆变器测试以及EV和EVSE充电测试应用。1200VAC型号允许在IEC LV-AC限值下进行（HVRT）测试，无需使用额外的变压器。

而面对更加复杂的不同类型被试件与电网之间的互联互操作测试应用，还需要电网模拟器搭配其他测试设备组成一个平台化的测试解决方案：

1.电网模拟器+CDS充电测试系统，搭配组合成为充电测试解决方案。

2.电网模拟器+PV/RP光伏模拟器，搭配组合成为光伏逆变器测试解决方案。

3.电网模拟器+电池模拟器，搭配组合成为车载充电器/储能系统测试解决方案。

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