「开放式现场消息总线」与容器化的配网自动化

Posted 2021-04-20 输配电世界

下一代智能电网平台正在进入市场

一年一度的DistribuTech会议是发现电网技术最新进展的地方——也是展示那些即将商业化的长期技术研发成果。

在过去的六年中，公用事业巨头杜克能源公司（Duke Energy）及行业知名合作伙伴一直在研究一种称为「开放式现场消息总线」（Open Field Message Bus，OpenFMB）的技术。该标准旨在允许智能电表、太阳能逆变器、电池控制器、配网控制系统和通信网络节点使用其自身计算能力来解决电网边缘问题，这些问题发生得太快，无法由电网集中控制系统进行管理。

Duke及其不断增长的OpenFMB合作伙伴名单使用了「电网智能手机」的类比来描述他们的长期目标。这个行业长期以来一直依赖于专业的、主要是专有技术，但它正在寻求捕捉信息技术领域最新进展的优势。

Duke于2013年在其位于北卡罗来纳州夏洛特的智能电网试验台上，与六个合作伙伴——Accenture、Alstom、Ambient、Echelon、S＆C电气和Verizon——合作 ^[1]，并将其称为「愿景联盟」。在2015 DistribuTech会议上，Duke又宣布将其联盟扩展到25个企业合作伙伴^[2]，将公用事业公司Southern California Edison和CPS Energy添加到其合作伙伴名单中，并在其位于北卡罗来纳州Mount Holly的微电网试验台上开展了第二次技术现场测试，发布了第一个OpenFMB参考架构。

随后，行业组织「智能电网互操作性委员会」宣布采用OpenFMB，该组织于2017年与「智能电力联盟」（SEPA）合并^[3]。去年，SEPA将OpenFMB开发转移到公用事业通信架构国际用户组，这是下一个该标准迈向商业化的必要阶段。

在DTech上演示基于OpenFMB的商业级设备

上周二（2019年1月29日），在今年新奥尔良举行的DistribuTech开幕日，杜克和OpenFMB的合作伙伴Sierra Wireless宣布推出第一款为运行该标准而构建的商用级设备^[4]——「下一代运行更复杂、集中管理、容器化、边缘应用的智能边缘平台」

具体而言，Sierra对其AirLink MP70蜂窝网关进行了多次硬件更改，这是一种常用的SCADA系统设备，可以在未来支持OpenFMB功能。其中包括双倍内存，结合Sierra的GPS精确对时和定位功能，以及「容器化软件」功能，这些功能可以允许公用事业公司在网关上运行多个软件应用程序，同时还保持关键网格操作的安全性设备。

Sierra Wireless企业解决方案产品副总裁Tom Mueller在接受采访时表示，「我们正在展示近乎商业化的产品，这个产品基于一种已有的设计，已经出货多年，我们将在未来版本中发布新的改进。」

Duke和Sierra在周二的产品发布会上没有宣布任何商业关系。但Duke公司技术开发总监Stuart Laval指出，Sierra新网关的功能基本符合Duke公司部署可支持分布式智能和边缘处理的通信技术的计划。

「这是一种公网无线网关产品，基本上可以与任何资产进行通信，但这不是AMI，也不是智能城市。」

Duke已经与合作伙伴Itron部署了高级计量基础设施（AMI）^[5]，并在其总部的北卡罗来纳州夏洛特市部署了智能城市基础设施作为其计划的一部分^[6]，Laval表示「通常它们都采用其他类型的电网边缘通信」。

他补充说，虽然Sierra新网关的硬件功能与最新的4G以及来自整个行业的新兴5G技术一致，但其软件功能是新的。「OpenFMB更像是一个互操作性框架。它实现了分布式智能。」

解决分布式能源的问题

特别值得一提的是，Duke及其OpenFMB合作伙伴正试图解决如何协调数百、数千甚至更多个别屋顶太阳能光伏系统，用户侧储能、插电式电动车、响应式建筑节能等问题。电网边缘系统与他们所连接的公用事业智能电网平台实时工作。

集中式公用事业控制系统SCADA无法足够快地通信和处理这种网络边缘数据，需要大量协调对这些分布式能源（DER）可能产生的问题，例如当云朵通过大型太阳能时的电压浪涌和下降。然而，如果他们能够在边缘共享数据处理和快速决策，那么他们就可以实现实时控制——如果这一点能够实现，则他们是安全可靠的，足以被信任来完成任务。

译注：
从上面这个图可以看出，新增的节点（nodes）之间使用现场消息总线（Field Message Bus）进行通信，单个节点可以定义为边缘代理网关，即沟通现有的自动化设备，如控制器、逆变器等以及对上与各种前置系统进行通信。「容器化」是节点本身的服务架构，通过新增的节点（容器）及多种应用来贯通不同设备之间的协调与协作。 这与完全替代某一种功能的自动化设备是不同的， Sierra Wireless非常清晰地了解作为通信设备开发者所拥有的核心和关键技术，有效地实现与现有设备的兼容和解耦。

Sierra 副总裁Mueller强调了使用「容器化」来维护设备上关键电网操作安全性的重要性，该设备也可以运行来自多个供应商的多个软件应用程序。Duke和Sierra与总部位于加利福尼亚州圣克拉拉的公司Open Energy Solutions Inc.合作，该公司由日本工业和贸易巨头伊藤忠公司（Itochu Corp.）创建，旨在提供开源平台。

太平洋西北航空公司Avista是OpenFMB的另一个合作伙伴，本月早些时候该公司与Duke联合投资Open Energy Solutions以支持这一发展^[7]。OES的首席执行官是Wade Malcolm，他是Omnetric集团的前负责人，该公司是Siemens与Accenture的合资企业，Omnetric与Accenture是Duke公司OpenFMB项目的两大合作伙伴。

Duke一直在扩大其OpenFMB测试范围，涉及美国能源部的几个国家实验室。去年，能源部向Duke，Avista，GE Grid Solutions，SEPA和太平洋西北国家实验室，橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory）和国家可再生能源实验室NREL拨款600万美元，以现场测试OpenFMB协调分布式能源资源和微电网网络的能力^[8]。目前，合作伙伴已经接近将这项技术安装在南卡罗来纳州安德森的社区中心微电网中^[9]。

访问DistribuTECH的Greentech Media和Wood Mackenzie（展位号10357）。

参考文献：

[1] Duke Energy: From Smart Grid Devices to Grid Computing Platform, https://www.greentechmedia.com/articles/read/duke-energy-from-smart-grid-devices-to-grid-computing-platform#gs.jyPKkqul 

[2] Microgrids Drive Duke’s Coalition for Grid-Edge Interoperability, https://www.greentechmedia.com/articles/read/Microgrids-Drive-Dukes-Coalition-for-Grid-Edge-Interoperability 

[3] DistribuTech Roundup: Distributed Energy Intelligence, AMI as IOT, and Better Bird-on-a-Wire Sensors, https://www.greentechmedia.com/articles/read/ami-as-iot-better-bird-on-a-wire-sensors-and-distributed-energy-intelligenc#gs.mvSnfcuV 

[4] Sierra Wireless Demonstrates Next-Generation Intelligent Edge Technology for Smart Grids at DistribuTECH 2019, https://apnews.com/f52aaa46dbff415fb354b242d36033fc 

[5] Silver Spring and Itron Grow Market Share in Smart Meters and Beyond, https://www.greentechmedia.com/articles/read/silver-spring-and-itron-grow-market-share-in-smart-meters-and-beyond#gs.NgS0uOou 

[6] Building the Connected City of Tomorrow, Today, https://www.greentechmedia.com/articles/read/building-the-city-of-tomorrow-today#gs.TDrLUNuB 

[7] Avista, Duke Energy invest in grid edge software technology to deliver benefits to customers, https://www.marketwatch.com/press-release/avista-duke-energy-invest-in-grid-edge-software-technology-to-deliver-benefits-to-customers-2019-01-09 

[8] In a Season of Storms, DOE Invests $50M in High-Tech Resiliency R&D, https://www.greentechmedia.com/articles/read/in-a-season-of-storms-doe-invests-50m-in-high-tech-resiliency-rd#gs.J6J8lk70 

[9] A USB port for the grid: OpenFMB will provide plug-and-play interoperability and communications for grid-edge DERs, https://sepapower.org/knowledge/a-usb-port-for-the-grid-openfmb-will-provide-plug-and-play-interoperability-and-communications-for-grid-edge-ders/ 

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DistribuTech Notebook: Duke Energy, OpenFMB and Building a ‘Smartphone for the Grid’
Duke’s push for a common technology to allow coordinated responses from distributed energy resources is starting to bear near-commercial fruit.
https://www.greentechmedia.com/articles/read/distributech-notebook-duke-energy-openfmb-grid#gs.ttnv3f

JEFF ST. JOHN | FEBRUARY 05, 2019

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