عند تقاطع أهداف التحضر العالمي والحياد الكربون ، يتسارع بناء المدن الذكية من المخططات المفاهيمية إلى الواقع. وفقًا لتوقعات الأمم المتحدة ، بحلول عام 2050 ، سيعيش 68 ٪ من سكان العالم في مدن ، والتي تستهلك ما يصل إلى 78 ٪ من الطاقة ويبلغون 70 ٪ من انبعاثات الكربون العالمية. في هذا السياق ، تجاوز دور شركات عدادات الطاقة "قياس الطاقة" التقليدي وتطور إلى "النهايات العصبية" للمدن الذكية الكربونية الصفر-التي تصبح البنية التحتية الأساسية لتحويل بيانات الطاقة المنخفضة الكربون من خلال إدراك بيانات الطاقة العالية ، ومكافحة الأبعاد في الوقت الفعلي ، وقدرات الطاقة في الوقت الفعلي.

1 、 إعادة بناء الطلب الأساسي على عدادات الطاقة الكهربائية في المدن الذكية
يقدم نظام الطاقة في المدن الذكية الكربونية صفرية ثلاث خصائص رئيسية: اللامركزية (الألواح الكهروضوئية الموزعة ، وتخزين الطاقة ، والوصول على نطاق واسع في V2G) ، والتعاون متعدد الطاقة (اقتران تدفق الطاقة متعدد الطاقة ، والحرارة ، والهيدروجين ، وما إلى ذلك) ، والاستجابة في الوقت الفعلي (التوازن الديناميكي بين التوريد والطلب). هذا يطرح متطلبات جديدة للبنية التحتية للقياس:
دقة التصور العالمي
من الضروري دعم القياس الهجين DC/AC (دقة جانبية DC الكهروضوئية ± 0.2 ٪) ، وتحويل مكافئ كهربائي حراري (معايرة في الوقت الفعلي لقيمة شرطي مضخة الحرارة) ، ومقياس تدفق كتلة طاقة الهيدروجين (دقة مستوى كجم/ساعة) لتحقيق الكمية الموحدة لمصادر طاقة متعددة.
قدرة استجابة مستوى ميلي ثانية
من أجل التعامل مع تأثير الحمل العابر مثل كومة الشحن السريع للسيارات الكهربائية ومحطة قاعدة 5G ، تحتاج محطة القياس إلى معدل تحديث البيانات 10 مللي ثانية ووحدة حوسبة مدمجة لأداء التحكم المحلي (مثل ترتيب أولوية الحمل).
واجهة التعاونية عبر النظام
من خلال البروتوكولات مثل IEC 61850 و IEEE 2030.5 ، يتم ربطها بأنظمة إشارات المرور وأنظمة إدارة المباني (BMS) وشبكات المراقبة البيئية لتشكيل إمكانات إرسال الطاقة على مستوى المدينة.
هذه المطالب تدفع ترقية عدادات الطاقة الكهربائية من الأجهزة المستقلة إلى عقد البيانات الأساسية لتوائم التوائم الرقمية الحضرية. على سبيل المثال ، في مشروع "الأمة الذكية" في سنغافورة ، قام التكامل في الوقت الفعلي لبيانات عداد الكهرباء مع تدفق حركة المرور ومعلومات الأرصاد الجوية إلى تحسين دقة توليد الطاقة من microgrids الإقليمية إلى 95 ٪.

2 、 اختراق التخريبية في الهندسة المعمارية التقنية
لتلبية احتياجات صفر مدن الكربون ، يتم إصلاح الهندسة المعمارية التكنولوجية للجيل الجديد من عدادات الطاقة الكهربائية حول ثلاثة أبعاد:

1. اندماج القياس متعدد الوسائط
مراقبة تحسين جودة الطاقة: جمع المعلمات بشكل متزامن مثل التوافقيات 2-150 ، SAG الجهد ، عدم التوازن ثلاثي الطور ، وما إلى ذلك ، مع دقة معيار الفئة IEC 61000-4-30 ؛
مقياس اقتران متعدد الطاقة: واجهة مترات حرارة متكاملة ومقياس تدفق الغاز ، مما يدعم التحويل المكافئ للهيدروجين الحراري للكهرباء (مثل الهيدروجين 1 كجم = 39.4 كيلو واط ساعة من الكهرباء) ؛
التضمين العامل البيئي: بنيت في درجة الحرارة والرطوبة ، أجهزة استشعار PM2.5 ، المرتبطة ببيانات استهلاك الطاقة وبناء الحالة البيئية.
2. الحوسبة التعاونية السحابة Edge
اتخاذ القرارات الذكية المحلية: استخدام رقاقة تسريع NPU لأداء التنبؤ بالحمل (خوارزمية LSTM) وتقييم صحة المعدات (نموذج الغابات العشوائية) في نهاية العداد ؛
Twin Digital Twin القائم على السحابة: بناء نموذج مرآة للطاقة في المدينة يعتمد على منصات مثل AWS IoT Twinmaker ، ومحاكاة مسارات انبعاثات الكربون في ظل سياسات مختلفة.
3. شبكة آمنة وجديرة بالثقة
القياس وشهادة blockchain: باستخدام خوارزميات إجماع خفيفة الوزن مثل تشابك IOTA ، لا يمكن العبث بالبيانات ، مع تلبية احتياجات التتبع لتداول الكربون ؛
الاتصالات الآمنة الكمومية: وحدة تشفير الحوسبة الكمومية المثبتة مسبقًا (خوارزمية تشفير كمية قياسية NIST) لمنع هجمات طاقة الحوسبة المستقبلية.
زادت هذه الاختراقات التكنولوجية من قيمة بيانات مقياس الكهرباء الواحد بأكثر من 20 مرة. بعد النشر في مدينة أوروبية ، قفز معدل استهلاك الطاقة المتجدد لشبكة الطاقة الإقليمية من 61 ٪ إلى 89 ٪.

3 、 سيناريوهات التطبيق الأساسية وإصدار القيمة
1. التحسين التعاوني للهندسة المعمارية والنقل وشبكة الطاقة
يجمع متر الطاقة الكهربائية بيانات الحمل في الوقت الفعلي لبناء تكييف الهواء والمصاعد ، وما إلى ذلك ، ويرتبط بحالة أكوام شحن المركبات الكهربائية وتعليمات إرسال الشبكة لتنفيذ الاستراتيجيات تلقائيًا:
تسعير الطاقة الديناميكي: التنبؤ بطلب الطلب على أساس بيانات احتقان الطرق وتوليد وقت لاستخدام إشارات أسعار الكهرباء تقسيم المناطق ؛
مركبة إلى تفاعل الشبكة (V2G): خلال فترات استخدام الكهرباء الذروة ، يمكن أن يؤدي الاتصال العكسي لتخزين طاقة البطارية على متن الطائرة إلى متوسط ​​إيرادات يومية يصل إلى 3.2 دولار لكل مركبة ؛
تتبع تدفق الكربون: قياس بدقة توليد الطاقة الكهروضوئية للمباني ، ونسبة الكهرباء الخضراء لشحن السيارات الكهربائية ، وتوليد قسائم إزاحة الكربون.
2. محطة توليد الطاقة الافتراضية على مستوى المدينة (VPP)
إجمالي الموارد مثل المباني التجارية ، وتخزين الطاقة الموزعة ، والأحمال الصناعية المقاطعة من خلال بيانات عداد الكهرباء لتحقيق:
استجابة الطلب من المستوى الثاني: إكمال تنظيم الحمل 100 ميجاوات في غضون ثانيتين عندما يتقلب تردد الشبكة ؛
مراجحة السوق المتقاطعة: الاقتباس التلقائي والتسوية في سوق الكهرباء الفوريين وتنظيم الترددات خدمة الخدمة المساعدة ؛
تعزيز المرونة: بناء بسرعة جزر microgrid في ظل الظروف الجوية لضمان الأحمال الحرجة في المستشفيات ومراكز البيانات.
3. إدارة أصول الكربون والتداول
مراقبة انبعاثات الكربون في الوقت الحقيقي: استنادًا إلى بيانات عداد الكهرباء وعوامل شدة الكربون الشبكة ، احسب بصمة الكربون من المستوى الدقيقة للمباني/المؤسسات ؛
قابلية تتبع الطاقة الخضراء: سجل توليد الطاقة الكهروضوئية ومسارات توزيع الشهادات الخضراء من خلال blockchain ، ودعم معاملات الطاقة الخضراء من نظير إلى نظير ؛
امتثال تعريفة الكربون: قم بإنشاء تقارير تدقيق تلقائيًا تتوافق مع إرشادات التحقق من الكربون في الاتحاد الأوروبي والكربون في الصين لتجنب الحواجز التجارية.

4 、 تحدي ومسار اختراق
كشفت متطلبات مدن الكربون الصفر للبنية التحتية القياس عن قصص قدرة شركات عدادات الطاقة التقليدية
تكامل التكنولوجيا التأديبية
نحتاج إلى دمج المعرفة من تخصصات متعددة مثل قياس المقاييس وعلوم البيانات والتخطيط الحضري لبناء فريق R&D مركب. قامت مؤسسة بتخفيض دورة تطويرها بنسبة 40 ٪ من خلال الحصول على شركة خوارزمية منظمة العفو الدولية وشارك في بناء مختبر مدن ذكي مع الجامعات.
التوحيد والتشغيل البيني
يتضمن نظام مستوى المدينة أكثر من 30 نوعًا من بروتوكولات الأجهزة ، ويجب أن يكون مقياس الطاقة متوافقًا مع واجهات غير متجانسة مثل Modbus و DNP3 و MQTT ، مما يزيد من تكاليف التطوير بنسبة 25 ٪. يعد اعتماد تصميم وحدات (مثل وحدات الاتصالات القابلة للتوصيل) حلًا ممكنًا.
موازنة الخصوصية والأمن
تتضمن بيانات الكهرباء السكنية الخصوصية وتتطلب تطوير إطار تعليمي فدرالي - يتم الانتهاء من استخراج الميزات محليًا ، ويتم تحميل قيم الميزات الحساسية فقط على السحابة للتدريب على النماذج.

5 、 الرؤية المستقبلية: تحديد أنظمة تشغيل الطاقة الحضرية
الهدف النهائي لشركات العدادات الكهربائية هو أن تصبح "وحدة التحكم الأساسية" لأنظمة الطاقة الحضرية. من خلال استراتيجية من ثلاث خطوات:
بحلول عام 2025 ، أكمل التحول الذكي لمحطات القياس وتحقيق رصد انبعاثات الكربون لمدة ساعة ؛
بحلول عام 2030 ، قم بإنشاء Twin Digital Twin على مستوى المدينة يدعم استجابة أسعار الكهرباء الديناميكية لمدة 15 دقيقة ؛
بحلول عام 2040 ، سيتم تشكيل دماغ الطاقة الحضرية المتطورة ذاتيا لتحقيق تحسين مسار انبعاثات الكربون على نطاق واسع من خلال التعلم التعزيز.
عندما يتمكن كل مقياس طاقة كهربائي من إدراك القرارات وتحليلها واتخاذها بشكل مستقل ، فلن تكون المدن "ثقوبًا سوداء" في استهلاك الطاقة ، ولكن تتشكل الحياة العضوية في دورات الكربون الصفرية. انتقل دور شركات العدادات الكهربائية في هذا التحول أيضًا من موردي المعدات إلى الشركاء الاستراتيجيين للتنمية المستدامة في المناطق الحضرية - لم تعد قيمتها مقاسة من خلال مبيعات العدادات ، ولكن من خلال "مكافئة حيادية الكربون المدارة". في هذه المعركة المستقبلية ، يمكن فقط للمؤسسات التي تضمنت تقنية القياس بعمق في خط الدم الحضري الفوز بقدرة الخطاب لتحديد قواعد عصر الكربون صفر .