Tại giao điểm của các mục tiêu đô thị hóa và trung lập carbon toàn cầu, việc xây dựng các thành phố thông minh đang tăng tốc từ các bản thiết kế khái niệm đến thực tế. Theo dự báo của Liên Hợp Quốc, đến năm 2050, 68% dân số thế giới sẽ sống ở các thành phố, tiêu thụ tới 78% năng lượng và chiếm 70% lượng khí thải carbon toàn cầu. Trong bối cảnh này, vai trò của các công ty đồng hồ năng lượng đã vượt qua "đo sáng năng lượng" truyền thống và phát triển thành "kết thúc thần kinh" của các thành phố thông minh carbon bằng không-trở thành cơ sở hạ tầng cốt lõi để chuyển đổi carbon thấp của các hệ thống năng lượng đô thị thông qua khả năng kiểm soát dữ liệu năng lượng chính xác, đa chiều và thời gian thực.

1 Tái thiết về nhu cầu cơ bản về đồng hồ đo năng lượng điện ở các thành phố thông minh
Hệ thống năng lượng của các thành phố thông minh bằng carbon không có ba đặc điểm chính: phân cấp (quang điện phân phối, lưu trữ năng lượng, truy cập rộng rãi V2G), hợp tác đa năng lượng (ghép dòng năng lượng của điện, nhiệt, hydro, v.v.) và đáp ứng thời gian thực (cân bằng năng động giữa cung và cầu). Điều này đặt ra các yêu cầu mới cho cơ sở hạ tầng đo lường:
Độ chính xác nhận thức toàn cầu
Cần phải hỗ trợ đo sáng lai DC/AC (độ chính xác bên DC quang điện ± 0,2%), chuyển đổi tương đương điện nhiệt (hiệu chuẩn thời gian thực của giá trị COP bơm nhiệt) và đồng hồ đo lưu lượng khối lượng năng lượng hydro (độ chính xác ở mức Kg/H) để đạt được định lượng thống nhất của nhiều nguồn năng lượng.
Khả năng đáp ứng cấp độ mili giây
Để đối phó với tác động tải thoáng qua như cọc sạc nhanh xe điện và trạm gốc 5G, thiết bị đầu cuối đo được cần có tốc độ làm mới dữ liệu là 10ms và mô-đun tính toán cạnh tích hợp để thực hiện điều khiển cục bộ (như xếp hạng ưu tiên tải).
Giao diện hợp tác hệ thống chéo
Thông qua các giao thức như IEC 61850 và IEEE 2030.5, nó được kết nối với các hệ thống tín hiệu giao thông, hệ thống quản lý tòa nhà (BMS) và mạng lưới giám sát môi trường để hình thành khả năng điều phối năng lượng cấp độ thành phố.
Những nhu cầu này thúc đẩy việc nâng cấp các mét năng lượng điện từ các thiết bị độc lập lên các nút dữ liệu cơ bản của cặp song sinh kỹ thuật số đô thị. Ví dụ, trong dự án "Quốc gia thông minh" tại Singapore, việc tích hợp dữ liệu đồng hồ điện thời gian thực với lưu lượng giao thông và thông tin khí tượng đã cải thiện độ chính xác dự đoán phát điện của các microgrid khu vực lên 95%.

2 Đột phá đột phá trong kiến ​​trúc kỹ thuật
Để đáp ứng nhu cầu của các thành phố bằng không carbon, kiến ​​trúc công nghệ của thế hệ máy đo năng lượng điện mới được cải cách khoảng ba chiều:

1. Đất hợp nhất đa phương thức
Giám sát tăng cường chất lượng năng lượng: thu thập đồng bộ các tham số như sóng hài 2-150, sag điện áp, mất cân bằng ba pha, v.v., với độ chính xác của tiêu chuẩn IEC 61000-4-30 lớp S;
Đồng hồ đo kết hợp đa năng lượng: Máy đo nhiệt tích hợp và giao diện đồng hồ đo lưu lượng khí, hỗ trợ chuyển đổi tương đương của hydro nhiệt điện (chẳng hạn như hydro 1kg = 39,4kWh điện);
Yếu tố môi trường nhúng: Được xây dựng về nhiệt độ và độ ẩm, cảm biến PM2.5, liên quan đến dữ liệu tiêu thụ năng lượng và xây dựng tình trạng môi trường.
2. Tính toán hợp tác trên đám mây cạnh
Ra quyết định thông minh địa phương: Sử dụng chip gia tốc NPU để thực hiện dự báo tải (thuật toán LSTM) và đánh giá sức khỏe thiết bị (mô hình rừng ngẫu nhiên) ở đầu mét;
Digital Twin dựa trên đám mây: Xây dựng mô hình gương năng lượng thành phố dựa trên các nền tảng như AWS IoT Twinmaker, mô phỏng các đường phát thải carbon theo các chính sách khác nhau.
3. Mạng lưới an toàn và đáng tin cậy
Đo lường và chứng nhận blockchain: Bằng cách sử dụng các thuật toán đồng thuận nhẹ như IOTA Tangle, dữ liệu không thể bị giả mạo, đáp ứng nhu cầu truy xuất nguồn gốc của giao dịch carbon;
Truyền thông an toàn lượng tử: Mô -đun mã hóa điện toán lượng tử được cài đặt trước (thuật toán mật mã lượng lượng tử tiêu chuẩn NIST) để ngăn chặn các cuộc tấn công điện tính trong tương lai.
Những đột phá công nghệ như vậy đã tăng giá trị dữ liệu của một đồng hồ điện duy nhất lên hơn 20 lần. Sau khi triển khai tại một thành phố châu Âu, tỷ lệ tiêu thụ năng lượng tái tạo của lưới điện khu vực đã tăng từ 61% lên 89%.

3 Kịch bản ứng dụng cốt lõi và phát hành giá trị
1. Tối ưu hóa hợp tác của kiến ​​trúc, giao thông và lưới điện
Máy đo năng lượng điện thu thập dữ liệu tải thời gian thực của điều hòa không khí, thang máy, v.v., và được liên kết với tình trạng của các cọc sạc xe điện và hướng dẫn điều phối lưới để tự động thực hiện các chiến lược:
Giá năng lượng động: Dự đoán nhu cầu sạc dựa trên dữ liệu tắc nghẽn đường bộ và tạo thời gian sử dụng tín hiệu giá điện;
Tương tác của phương tiện đến mạng (V2G): Trong thời gian sử dụng điện cao điểm, việc gọi ngược lại lưu trữ năng lượng pin trên tàu có thể dẫn đến doanh thu trung bình hàng ngày lên tới 3,2 đô la mỗi xe;
Theo dõi dòng carbon: Đo chính xác sự phát điện của các tòa nhà, tỷ lệ điện xanh cho sạc xe điện và tạo ra các chứng từ bù carbon.
2. Nhà máy điện ảo cấp độ thành phố (VPP)
Các tài nguyên tổng hợp như các tòa nhà thương mại, lưu trữ năng lượng phân tán và tải trọng công nghiệp bị gián đoạn thông qua dữ liệu đồng hồ đo điện để đạt được:
Đáp ứng nhu cầu cấp hai: Hoàn thành quy định tải 100MW trong vòng 2 giây khi tần số lưới dao động;
Trọng tài thị trường chéo: Báo giá và giải quyết tự động trong thị trường SPOT SPOT và Thị trường dịch vụ phụ trợ điều chỉnh tần số;
Tăng cường khả năng phục hồi: Nhanh chóng xây dựng các đảo microgrid trong điều kiện thời tiết để đảm bảo tải trọng quan trọng trong các bệnh viện và trung tâm dữ liệu.
3. Quản lý và giao dịch tài sản carbon
Giám sát phát thải carbon thời gian thực: Dựa trên dữ liệu đồng hồ điện và các yếu tố cường độ carbon lưới, tính toán dấu chân carbon mức phút của các tòa nhà/doanh nghiệp;
Truy xuất nguồn gốc công suất xanh: Ghi lại sản xuất năng lượng quang điện và đường dẫn phân phối chứng chỉ xanh thông qua blockchain, hỗ trợ các giao dịch năng lượng xanh ngang hàng;
Tuân thủ thuế quan carbon: Tự động tạo các báo cáo kiểm toán tuân thủ các hướng dẫn xác minh carbon của EU CBAM và Trung Quốc để tránh các rào cản thương mại.

4 、 Thử thách và con đường đột phá
Các yêu cầu của các thành phố carbon bằng không đối với cơ sở hạ tầng đo lường đã làm lộ ra những thiếu sót về khả năng của các công ty đồng hồ năng lượng truyền thống
Tích hợp công nghệ kỷ luật chéo
Chúng ta cần tích hợp kiến ​​thức từ nhiều ngành như đo lường, khoa học dữ liệu và kế hoạch đô thị để xây dựng một nhóm R & D tổng hợp. Một doanh nghiệp đã rút ngắn 40% chu kỳ phát triển của mình bằng cách mua một công ty thuật toán AI và CO xây dựng một phòng thí nghiệm thành phố thông minh với các trường đại học.
Tiêu chuẩn hóa và khả năng tương tác
Hệ thống cấp thành phố bao gồm hơn 30 loại giao thức thiết bị và đồng hồ đo năng lượng cần tương thích với các giao diện không đồng nhất như Modbus, DNP3, MQTT, làm tăng 25%chi phí phát triển. Áp dụng thiết kế mô -đun (như các mô -đun giao tiếp có thể cắm) là một giải pháp khả thi.
Cân bằng quyền riêng tư và bảo mật
Dữ liệu điện dân dụng liên quan đến quyền riêng tư và yêu cầu phát triển khung học tập liên kết - trích xuất tính năng được hoàn thành tại địa phương và chỉ các giá trị tính năng được giải mẫn cảm được tải lên đám mây để đào tạo mô hình.

5 Tầm nhìn trong tương lai: Xác định hệ điều hành năng lượng đô thị
Mục tiêu cuối cùng của các công ty đo điện là trở thành "bộ điều khiển cốt lõi" của các hệ thống năng lượng đô thị. Thông qua chiến lược ba bước:
Đến năm 2025, hoàn thành việc chuyển đổi thông minh các thiết bị đầu cuối đo lường và đạt được giám sát phát thải carbon 1 giờ;
Đến năm 2030, xây dựng một cặp song sinh kỹ thuật số năng lượng cấp độ thành phố hỗ trợ đáp ứng giá điện động 15 phút;
Đến năm 2040, một bộ não năng lượng đô thị tự phát triển sẽ được hình thành để đạt được tối ưu hóa đường phát thải carbon quy mô chéo trong năm thông qua việc học củng cố.
Khi mọi đồng hồ đo năng lượng điện có thể tự chủ nhận thức, phân tích và đưa ra quyết định, các thành phố sẽ không còn là "lỗ đen" trong tiêu thụ năng lượng, mà là hình thành cuộc sống hữu cơ trong các chu kỳ carbon bằng không. Vai trò của các công ty đồng hồ điện trong quá trình chuyển đổi này cũng đã chuyển từ các nhà cung cấp thiết bị sang các đối tác chiến lược để phát triển bền vững đô thị - giá trị của chúng không còn được đo bằng doanh số bán hàng, mà bằng "tương đương với carbon trung lập". Trong trận chiến trong tương lai này, chỉ các doanh nghiệp nhúng sâu vào công nghệ đo lường vào dòng máu đô thị mới có thể giành được sức mạnh diễn ngôn để xác định các quy tắc của ERA không có carbon.