開(kāi)放式自動(dòng)需求響應(yīng)

　　對(duì)電網(wǎng)而言，最為緊迫和普遍的壓力之一即對(duì)短期峰值需求的管理。各式各樣的示范工程已經(jīng)表明，消費(fèi)者響應(yīng)來(lái)自電網(wǎng)服務(wù)提供商請(qǐng)求從而減少電力消費(fèi)的需求響應(yīng)項(xiàng)目有助于降低高峰負(fù)荷。OpenADR 1.0為了實(shí)現(xiàn)DR信號(hào)和響應(yīng)的自動(dòng)化而發(fā)展起來(lái)。自動(dòng)化提供了一種同時(shí)增加DR項(xiàng)目規(guī)模（參與響應(yīng)的消費(fèi)者數(shù)量）和確保響應(yīng)更為可靠且可預(yù)測(cè)的方法。從OpenADR 1.0的部署所學(xué)到的經(jīng)驗(yàn)促進(jìn)了對(duì)其的改進(jìn)，并發(fā)展出了OpenADR 2.0.

　　OpenADR 2.0是一種用于DR和價(jià)格信號(hào)的通信協(xié)議，并定義了安全性配置文件。OpenADR的設(shè)計(jì)初衷是為電網(wǎng)域和設(shè)施域之間的DR事件所涉及到的重要信息的通信提供服務(wù)（圖2）。OpenADR中涉及電力、能源相關(guān)的信息要素均符合IEC的通用信息模型（Common Information Model ，CIM)標(biāo)準(zhǔn)。目前，IEC PC 118正在考慮接納OpenADR為IEC標(biāo)準(zhǔn)。OpenADR 2.0是OASIS EI 1.0的一個(gè)子集，除了一項(xiàng)詳盡的執(zhí)行規(guī)范之外，還有擴(kuò)展以支持零售DR需求。

　　OpenADR是應(yīng)用層的數(shù)據(jù)模型，擁有簡(jiǎn)單的面向服務(wù)的架構(gòu)/網(wǎng)絡(luò)服務(wù)協(xié)議，能夠使用任意的傳輸機(jī)制。測(cè)試和認(rèn)證項(xiàng)目支持兩種傳輸機(jī)制：簡(jiǎn)單的RESTful網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和可擴(kuò)展通信和表示協(xié)議服務(wù)，包含安全性測(cè)試。OpenADR聯(lián)盟正致力于其他傳輸綁定的研究。

　　OpenADR聯(lián)盟是一個(gè)專門(mén)研制詳細(xì)的OpenADR執(zhí)行規(guī)范的工業(yè)協(xié)會(huì)，同時(shí)也支持一致性、測(cè)試和認(rèn)證等套件。該聯(lián)盟有超過(guò)120個(gè)成員，已認(rèn)證通過(guò)了超過(guò)60個(gè)的符合OpenADR 2.0的產(chǎn)品。OpenADR聯(lián)盟已經(jīng)研發(fā)出了兩種滿足DR的不同產(chǎn)品和市場(chǎng)需求的協(xié)議。OpenADR 2.0a適用于簡(jiǎn)單的DR應(yīng)用，包括了全面的安全性解決方案。OpenADR 2.0b協(xié)議增加了能夠支持更為復(fù)雜的DR客戶端的內(nèi)容。

　　2030.5 智慧能源協(xié)議2.0

　　IEEE 2030.5 智能能源協(xié)議2.0（ Smart Energy Profile 2.0 ，SEP 2.0)使用互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，利用有線和無(wú)線連接，使家庭能源信息、控制和應(yīng)用程序管理以及電力設(shè)施到家中裝置的通信成為可能。SEP 2.0是由ZigBee聯(lián)盟、HomePlug聯(lián)盟、Wi-Fi聯(lián)盟等協(xié)作開(kāi)發(fā)的。SEP 2.0為家庭域控制網(wǎng)絡(luò)中執(zhí)行的而設(shè)計(jì)的，涵蓋范圍從表計(jì)（或其他連接至電力設(shè)施的實(shí)體，比如互聯(lián)網(wǎng)）到家庭中的裝置。

　　SEP 2.0提供了多種功能，包括能源使用信息、價(jià)格、需求響應(yīng)信號(hào)和負(fù)荷控制信號(hào)的通信。SEP 2.0可以與多種裝置交互，包括智能電表、恒溫控制器、池泵、智能家電、太陽(yáng)能逆變器、插電式電動(dòng)汽車、前提下的顯示器、移動(dòng)設(shè)備和與支付終端。

　　SEP 2.0的測(cè)試和認(rèn)證是由SEP 2.0互操作聯(lián)盟（Consortium for SEP 2.0 Interoperability，CSEP)提供支持的。CSEP的根本使命是通過(guò)定義用于SEP 2.0一致性和認(rèn)證的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)幫助具有互操作性的SEP 2.0產(chǎn)品的交付。在2015年1月，CSEP發(fā)布了首個(gè)用于SEP 2.0一致性和認(rèn)證的官方SEP 2.0測(cè)試工具，使眾多的認(rèn)證實(shí)驗(yàn)室能夠開(kāi)展SEP 2.0產(chǎn)品具有統(tǒng)一的認(rèn)證程序。

　　為了支持互操作性，并廣泛地應(yīng)用SEP 2.0，標(biāo)準(zhǔn)中的需求不依賴于任何特別的物理網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。SEP 2.0構(gòu)建于IP堆棧和其他常見(jiàn)的基礎(chǔ)協(xié)議之上。

　　SEP 2.0是按IEC CIM設(shè)計(jì)而成的一個(gè)配置文件，直接映射于可能之處，在所需之處使用子集和擴(kuò)展。SEP 2.0使用RESTful架構(gòu)。該標(biāo)準(zhǔn)包括一個(gè)UML模型，衍生出的架構(gòu)（XSD）和一個(gè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用描述語(yǔ)言（Web Application Description Language ，WADL)文檔。XSD和WADL屬于規(guī)范性文檔，都可以公開(kāi)獲取和參考。

　　綠色按鈕

　　綠色按鈕是一個(gè)行業(yè)主導(dǎo)努力的名稱，它使電力客戶簡(jiǎn)易、安全地獲取能源使用信息 [17]。這個(gè)叫法源自于客戶從網(wǎng)絡(luò)上獲取數(shù)據(jù)時(shí)只需簡(jiǎn)單地用鼠標(biāo)點(diǎn)擊字面意思上的綠色按鈕。綠色按鈕計(jì)劃基于北美能源標(biāo)準(zhǔn)局開(kāi)發(fā)的能源服務(wù)提供商接口（Energy Services Provider Interface ，ESPI)標(biāo)準(zhǔn)。

　　ESPI標(biāo)準(zhǔn)包含兩部分：一個(gè)用于能源使用信息的XML格式和一個(gè)數(shù)據(jù)交換協(xié)議?？蛻艨梢灾苯荧@取并下載他們的詳細(xì)的能源使用情況，或通過(guò)使用“連接我的數(shù)據(jù)”的功能，客戶能夠授權(quán)電力企業(yè)使得是由客戶選擇的第三方服務(wù)供應(yīng)商獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。

　　一個(gè)叫做綠色按鈕聯(lián)盟的產(chǎn)業(yè)集團(tuán)已經(jīng)建立了起來(lái)，用以技術(shù)支持并為綠色按鈕的實(shí)實(shí)施提供測(cè)試和認(rèn)證。自2015年3月起，大約有6000萬(wàn)的美國(guó)電力客戶和250萬(wàn)的加拿大客戶通過(guò)使用綠色按鈕獲取到了他們的能源使用信息。這一數(shù)字仍在快速增長(zhǎng)，其他的國(guó)家也正在考慮采用這一計(jì)劃。

　　設(shè)施智能電網(wǎng)信息模型

　　美國(guó)采暖、制冷與空調(diào)工程師學(xué)會(huì)（American Society of Heating， Refrigerating， and Air-Conditioning Engineers ，ASHRAE)與全國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)（National Electrical Manufacturers Association ，NEMA)已經(jīng)聯(lián)合開(kāi)發(fā)設(shè)施智能電網(wǎng)信息模型標(biāo)準(zhǔn)（Facility Smart Grid Information Model Standard ，F(xiàn)SGIM) [7]。該標(biāo)準(zhǔn)草案定義了一種公共信息模型，能夠使家用電器、空間空調(diào)系統(tǒng)和家庭控制系統(tǒng)、非住宅樓宇和工業(yè)設(shè)施來(lái)管理電力負(fù)荷和發(fā)電資源，以響應(yīng)智能電網(wǎng)的通信。該信息模型具備的功能包括：

　　現(xiàn)場(chǎng)發(fā)電管理

　　需求響應(yīng)

　　電力儲(chǔ)能管理

　　峰值需求管理

　　前向功率使用估值

　　負(fù)荷削減能力估值

　　終端負(fù)荷監(jiān)測(cè)（輔助計(jì)量）

　　電能質(zhì)量服務(wù)監(jiān)測(cè)

　　歷史能源消費(fèi)數(shù)據(jù)利用率

　　直接負(fù)荷控制

　　標(biāo)準(zhǔn)草案中的一個(gè)重要概念即“設(shè)施”，此處“設(shè)施”的定義很寬泛，從一個(gè)獨(dú)立的家庭住宅到一個(gè)商業(yè)樓宇或用作公共設(shè)施的樓宇或工業(yè)、制造業(yè)的設(shè)施。借由開(kāi)發(fā)一個(gè)適用于以上所有類型設(shè)施的公共信息模型，電力供應(yīng)商能夠以同一種方式與所有的客戶進(jìn)行信息交互，從而從中獲益。該公共信息模型也能夠使消費(fèi)者獲益，因?yàn)椴煌N類的設(shè)施之間的分界線并不總是清晰的。使用通用信息模型能夠使產(chǎn)品在設(shè)計(jì)之初就能更容易的從一種類型的設(shè)備應(yīng)用至其他類型的設(shè)備。同時(shí)也能夠?yàn)橹圃焐虅?chuàng)造一種機(jī)遇，使他們更有意地設(shè)計(jì)出能不僅僅適用于一種設(shè)備領(lǐng)域的產(chǎn)品或軟件應(yīng)用。

　　所設(shè)計(jì)的FSGIM與OASIS EI、OpenADR 2.0、SEP 2.0和綠色按鈕是兼容的。它的角色主要是提供一種用于不同種類設(shè)施的控制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)方式以增加功能性，這將會(huì)利用到經(jīng)由接口交換的信息，此處的接口基于本文所討論到的標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)際上，它增加了客戶控制系統(tǒng)的所需功能，是客戶設(shè)備管理及控制的一部分。

　　國(guó)際反應(yīng)

　　本文所討論的所有標(biāo)準(zhǔn)都有一個(gè)國(guó)際組件。OpenADR 2.0和綠色按鈕在美國(guó)之外已經(jīng)有了實(shí)施。IEC PC 118智能電網(wǎng)用戶接口也正在考慮接納OASIS EI和OpenADR 2.0為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)草案。IEC PC 118同時(shí)也正在考慮將SEP 2.0改進(jìn)并發(fā)展為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，但該項(xiàng)決議仍未最終通過(guò)。ISO TC/205樓宇環(huán)境設(shè)計(jì)正在將FSGIM發(fā)展為一項(xiàng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)草案。

　　圖3展示了圖2 所描述接口概念的一種更為細(xì)致入微的視圖，把本文所提到的標(biāo)準(zhǔn)都考慮了進(jìn)來(lái)。圖3表明就接口自身而言，擁有共通的邏輯概念，但在現(xiàn)實(shí)世界，這將最終是一系列標(biāo)準(zhǔn)來(lái)完成這個(gè)角色。

　　圖3 電網(wǎng)域與用戶域之間的用戶接口（藍(lán)線）的詳細(xì)視圖

　　要實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的愿景，就需要將電網(wǎng)域與用戶域連接起來(lái)。這需要以一種方式來(lái)完成，即需要承認(rèn)在這兩個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)產(chǎn)生的重大的歷史和基礎(chǔ)設(shè)施投資。接口是必需的，因?yàn)樗峁┝藘蓚€(gè)域之間交互重要信息的方法，但仍可以使各域涉及到的技術(shù)和實(shí)踐保持獨(dú)立，不會(huì)打斷連接?；镜睦砟詈芎?jiǎn)單，但是產(chǎn)業(yè)實(shí)踐和新興標(biāo)準(zhǔn)的當(dāng)下?tīng)顟B(tài)預(yù)示著，最終的結(jié)果可能是一些相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的集合，而非一個(gè)單一的適合所有情況的標(biāo)準(zhǔn)。IEC和ISO正在進(jìn)行的活動(dòng)涉及眾多公司、行業(yè)貿(mào)易組織和標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展組織，這些活動(dòng)為我們?nèi)〉脟?guó)際共識(shí)帶來(lái)了希望，這種共識(shí)能夠?yàn)樾录夹g(shù)在市場(chǎng)上的推廣繁榮帶來(lái)所需的穩(wěn)定性。