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促进能源管理系统整合 EICF技术规范制定刻不容缓

日期:2015-12-27    来源:元器件交易网

能源资讯中心

2015
12/27
11:03
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关键词: 能源管理 替代能源 智慧电网

国内研究机构利用延伸式标签语言(XML)和网际网路通讯协定(IP)等现有开放性标准,制定出一套能源资通讯资料交换技术规范(EICF),可望解决现今市场上能源管理系统(EMS)无法相互整合的问题,并藉由各系统间的资料互通,实现更佳的电力调度,提高能源使用效率。

近年温室效应议题持续发烧,台湾又以火力发电为最主要发电,寻找替代能源是迫切之需;且目前全台约十一处供电瓶颈区域,而供电瓶颈区域的电力供应是国内电力系统目前迫切需要解决的问题,供电吃紧问题多出现在商业活动频繁地区,如不妥善解决将影响未来国家经济发展及对社会造成巨大冲击。

由此可见人们必须面临到能源的供应和分配的问题,因此在用户端设立的需量反应管理系统(DRMS)被视为智慧电网的杀手级应用,其系统是遵循开放式自动需量反应(Open ADR)联盟所制定的标准,并将Open ADR 2.0主动式需量反应伺服器(VTN)、主动式需量反应端末器(VEN)及与能源管理系统(EMS)整合,达到全方位管理能源的应用,藉此降低整体用电量。

然而,各家EMS或设备商虽已开发完善,但实际却缺乏系统整合与规范。因此,为促进电力服务提供者与各能源管理系统(如钢铁、金属、煤炭、电力、建筑等)间资讯交换自动化程序的整合。本文介绍一套自动需量反应资通技术--能源资通讯资料交换技术规范(EICF),利用延伸式标签语言(XML)和网际网路通讯协定(IP)等现有的开放性标准作为资讯交换的通讯媒介和架构,且具有以下优点:

.开放性标准:提供使用开放性、非专属及业界认可数据模型的基础架构。

.弹性:提供具有弹性、独立性、互通性和透明的开放性通讯介面和通讯协定的软体系统。

.创新和互通性:鼓励开放式创新及互通性,并依照现有的策略来发展设施或企业内的控制及通讯,以减少设备操作及维护成本、闲置不用的资产以及过时的技术。

.易于整合:促进一般能源管理系统和其他可接收网际网路讯号之终端使用装置的整合。

.远端存取:向参与者提供退出或撤销功能,使其能够更有效地管理系统。

管理用户端需求/能源效率以达节能减碳

近年来,在温室效应议题升温民众环保意识日渐增强,以及新兴电力开发成本日益提高影响下,电厂与输电线路兴建工作日益困难,且近年来燃料价格逐年攀升,使得台湾电力公司电价无法即时反应燃料成本而造成钜额亏损。

研究如何改变现有能源供应配比,引进新能源减少碳排放量,是关键议题,评估替代能源的技术可行性、供应稳定性、投资报酬率,是各国推行能源政策时重要依据,而台湾目前又以烧生媒为发电的主要方式,其中台中电厂为台湾电力公司所属的火力发电厂,目前为世界最大的燃煤火力发电厂,同时也是台湾发电量最大的发电厂,二氧化碳排放量为世界第一。

在尖峰时段发电须付出比平常更多的成本和排放更多的二氧化碳,故若无法掌控在尖峰时段的用电量,不仅排放大量温室气体,亦容易在供电不足用电量时导致馈线跳电,届时将实施轮流限、停电,首当其冲工业大户,其次也会冲击民生用电。

然而,日益枯竭的传统能源、再生能源的稳定性问题及核能安全疑虑,使人们须以新思维提出更有效的解决方法,对于能源供应问题不应仅以增加供应量的思维解决,应该同时管理用户端能源需求及能源使用效率双重管道着手,不只可高效率使用能源且可达成节能减碳的目的。

台电公司目前虽已逐步增加各种的电源供给方式,如风力发电、太阳能发电等,惟火力发电仍是现阶段电力来源最重要的发电方式。为解决现状之问题,台电目前正实行一套需量反应管理系统,其中需量反应(DR)即为此计画中关键技术之一,其发展与推动被认可为近期提高能源效率的重要技术,其DR架构如图1所示。

1-1

2012年8月Open ADR 2.0a标准规范的公布,提供电力供应端与用户端间沟通的互通性协议标准,透过系统与用户端进行协商,于指定日期、指定时段减少约定需量,将过去被动诱导用户配合,转变为主动降低负载。

此套系统最主要目标为强化系统间联系与整合,各国政府与各大能源控制通讯协议联盟正戮力建构能源资通讯资料交换技术规范,欲透过网路的互通、资讯语法的互通,带动能源管理系统整合。

而各家能源管理系统或设备都已开发完善,但实际却缺乏系统整合与规范,因此资策会智慧网通系统研究所制定一套自动需量反应资通技术,以用来解决各系统间互通问题,所以倘若在电力不足的区域里,公用事业、大型企业或工厂在电力尖峰用量时段有调度电力的需求时,这个技术有助于为企业或工厂提供不间断的服务。

其中,自动化资料交换(Automated Data Exchange)中的注册、查询、排程规划、控制及取消为能源资通讯资料交换技术规范五大制定重点。

.注册:可用来识别各方能源管理系统实体。这是某个EMS以XML语法与VEN端进行互动前所必须执行的首要步骤。

.查询:可用于查询EMS历史、即时用电等相关资讯的纪录。

.排程规划:此功能为有效率的评估各EMS的使用需求及风险,并提供符合适当的排程规划至EMS端,使之可选择是否参加VEN所提供的排程规划方案。

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.控制:当EMS决定参加VEN提供之排成规划方案后,EMS端的设备进行有效率地控制,并限制EMS的可用性。

.取消:取消查询服务及EMS已同意但尚未执行的排程规划。

规范/整合能源管理通讯动作可达有效沟通

根据EMS所支援的传输通讯协定种类,可能有数种模式。EICF制订的传输通讯协定旨在针对与各种不同的能源管理系统的沟通协调、交换资讯等通讯动作加以规范与整合,并让彼此间可以达到最有效地沟通,其内容包含:

.Register Service

此为VEN端与EMS端在进行沟通协调、交换资讯等通讯动作前,VEN端对EMS端的身分进行验证的方式。其中,Register Service包括registerRequest与registerResponse两个部分,图2为EMS端向VEN端进行注册之动作流程。

1-2

.Event Service

VEN端在获取事件后会使用eventRequest将其传送至EMS端,其中包含一或多个事件;而EMS端会以eventResponse进行回覆或确认要加入或退出VEN端产生的事件,图3为EICF Event Service的动作流程。

1-3

上述说明这些互动方式如何在特定传输机制中进行,当回覆事件时,会一律将eventResponse从EMS端传送至VEN端。如果特定的事件允许EMS端在事件期间稍后变更其选择状态,则可发出后续的eventResponse,其中包含特定事件的新状态。

以上EICF规范也不断与国内产业、学界与研究机构合作,并进一步分享经验、辅导认证,以推广EICF规范在国内的应用,藉此希望可以顺利推动国内家庭用户智慧需量反应服务之系统整合与促进系统间联系,并由网路的互通、资讯语法的互通、带动各能源管理系统整合,使可达到管理用户端能源需求及能源使用效率之功能,进而达成节能减碳之目的。

近年来国内面临严重电力供需吃紧的问题,且随着全世界越来越重视节能减碳议题,我们不应当只是单纯的发展新能源以解决供应量不足之问题,更要管理能源并整合各大能源系统以促使能源节流。

日本政府经过2011年311大地震所引起的海啸与辐射污染等复合性灾害后,也深感警惕,因而进行电力系统的改革,采取多项措施,其中透过DR可以有效降低用户端尖峰负载,进而避免供电不足所面临之限电风险。

且世界各国进行DR实验,仍然持续扩大进行中;位处环太平洋(601099,股吧)地震带的台湾,也深深面对着多重灾害的威胁,而全球气候变化可能带来的潜在灾难,更是不确定的巨大风险。

对此,国内更须积极推广EICF之规范,以促使进行DR建置更为容易;对于整套能源管理系统建置,方能提供用户资料,让一般民众或企业可查询电费资讯,以致让节电目标量化,并能随时检验自宅节电成效。

最后,配合相关法规之修订及电力交易环境建立、EICF规范推广、国内现行DR措施修改,方能带动产业面及一般用户的参与,引领经济、民生与社会进步之发展,最终可达节能减碳之目的。

(本文作者任职于财团法人资讯工业策进会智慧网通系统研究所)

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