电力行业中分布式能源管理（Distributed Energy Management System, DEMS）的实现

以下是电力行业中分布式能源管理（Distributed Energy Management System, DEMS）的实现方案，涵盖系统架构、关键技术、核心功能及实施路径，结合典型场景与代码示例：

一、系统架构设计

采用云-边-端三层架构，实现分布式能源的高效协同管理：

1. 终端层（感知层）

• 设备组成：
  • 分布式电源：光伏逆变器、风机控制器（支持RS485/Modbus协议）。
  • 储能系统：BMS（电池管理系统），支持CAN总线或Modbus。
  • 智能电表：双向计量设备（如DL/T 645协议）。
  • 负荷控制器：支持远程开关控制（如MQTT协议）。

2. 边缘层

• 边缘计算节点：

  # 示例：边缘节点数据预处理逻辑
  def preprocess_data(raw_data):
      # 滤波处理
      filtered = butter_lowpass_filter(raw_data, cutoff=0.5, fs=10)
      # 数据归一化
      normalized = (filtered - np.min(filtered)) / (np.max(filtered) - np.min(filtered))
      return normalized
  

  • 本地存储：SQLite或TimescaleDB（时间序列数据库）。
  • 协议转换：Modbus → MQTT，支持多设备接入。

3. 云端平台

• 核心组件：
  • 消息队列：Apache Kafka处理高并发数据。
  • 流处理引擎：Apache Flink实现实时调度决策。
  • 机器学习平台：TensorFlow/PyTorch训练预测模型。
  • 数据库：InfluxDB存储时间序列数据，HBase存储非结构化数据。

二、关键技术实现

1. 多源数据整合

• 数据采集接口：

  # 示例：通过pymodbus读取光伏逆变器数据<