開放式自動需求響應

　　對電網而言，最為緊迫和普遍的壓力之一即對短期峰值需求的管理。各式各樣的示范工程已經表明，消費者響應來自電網服務提供商請求從而減少電力消費的需求響應項目有助于降低高峰負荷。OpenADR 1.0為了實現DR信號和響應的自動化而發展起來。自動化提供了一種同時增加DR項目規模（參與響應的消費者數量）和確保響應更為可靠且可預測的方法。從OpenADR 1.0的部署所學到的經驗促進了對其的改進，并發展出了OpenADR 2.0.

　　OpenADR 2.0是一種用于DR和價格信號的通信協議，并定義了安全性配置文件。OpenADR的設計初衷是為電網域和設施域之間的DR事件所涉及到的重要信息的通信提供服務（圖2）。OpenADR中涉及電力、能源相關的信息要素均符合IEC的通用信息模型（Common Information Model ，CIM)標準。目前，IEC PC 118正在考慮接納OpenADR為IEC標準。OpenADR 2.0是OASIS EI 1.0的一個子集，除了一項詳盡的執行規范之外，還有擴展以支持零售DR需求。

　　OpenADR是應用層的數據模型，擁有簡單的面向服務的架構/網絡服務協議，能夠使用任意的傳輸機制。測試和認證項目支持兩種傳輸機制：簡單的RESTful網絡服務和可擴展通信和表示協議服務，包含安全性測試。OpenADR聯盟正致力于其他傳輸綁定的研究。

　　OpenADR聯盟是一個專門研制詳細的OpenADR執行規范的工業協會，同時也支持一致性、測試和認證等套件。該聯盟有超過120個成員，已認證通過了超過60個的符合OpenADR 2.0的產品。OpenADR聯盟已經研發出了兩種滿足DR的不同產品和市場需求的協議。OpenADR 2.0a適用于簡單的DR應用，包括了全面的安全性解決方案。OpenADR 2.0b協議增加了能夠支持更為復雜的DR客戶端的內容。

　　2030.5 智慧能源協議2.0

　　IEEE 2030.5 智能能源協議2.0（ Smart Energy Profile 2.0 ，SEP 2.0)使用互聯網協議，利用有線和無線連接，使家庭能源信息、控制和應用程序管理以及電力設施到家中裝置的通信成為可能。SEP 2.0是由ZigBee聯盟、HomePlug聯盟、Wi-Fi聯盟等協作開發的。SEP 2.0為家庭域控制網絡中執行的而設計的，涵蓋范圍從表計（或其他連接至電力設施的實體，比如互聯網）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、價格、需求響應信號和負荷控制信號的通信。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、太陽能逆變器、插電式電動汽車、前提下的顯示器、移動設備和與支付終端。

　　SEP 2.0的測試和認證是由SEP 2.0互操作聯盟（Consortium for SEP 2.0 Interoperability，CSEP)提供支持的。CSEP的根本使命是通過定義用于SEP 2.0一致性和認證的測試標準，來幫助具有互操作性的SEP 2.0產品的交付。在2015年1月，CSEP發布了首個用于SEP 2.0一致性和認證的官方SEP 2.0測試工具，使眾多的認證實驗室能夠開展SEP 2.0產品具有統一的認證程序。

　　為了支持互操作性，并廣泛地應用SEP 2.0，標準中的需求不依賴于任何特別的物理網絡技術。SEP 2.0構建于IP堆棧和其他常見的基礎協議之上。

　　SEP 2.0是按IEC CIM設計而成的一個配置文件，直接映射于可能之處，在所需之處使用子集和擴展。SEP 2.0使用RESTful架構。該標準包括一個UML模型，衍生出的架構（XSD）和一個網絡應用描述語言（Web Application Description Language ，WADL)文檔。XSD和WADL屬于規范性文檔，都可以公開獲取和參考。

　　綠色按鈕

　　綠色按鈕是一個行業主導努力的名稱，它使電力客戶簡易、安全地獲取能源使用信息 [17]。這個叫法源自于客戶從網絡上獲取數據時只需簡單地用鼠標點擊字面意思上的綠色按鈕。綠色按鈕計劃基于北美能源標準局開發的能源服務提供商接口（Energy Services Provider Interface ，ESPI)標準。

　　ESPI標準包含兩部分：一個用于能源使用信息的XML格式和一個數據交換協議。客戶可以直接獲取并下載他們的詳細的能源使用情況，或通過使用“連接我的數據”的功能，客戶能夠授權電力企業使得是由客戶選擇的第三方服務供應商獲取相關數據。

　　一個叫做綠色按鈕聯盟的產業集團已經建立了起來，用以技術支持并為綠色按鈕的實實施提供測試和認證。自2015年3月起，大約有6000萬的美國電力客戶和250萬的加拿大客戶通過使用綠色按鈕獲取到了他們的能源使用信息。這一數字仍在快速增長，其他的國家也正在考慮采用這一計劃。

　　設施智能電網信息模型

　　美國采暖、制冷與空調工程師學會（American Society of Heating， Refrigerating， and Air-Conditioning Engineers ，ASHRAE)與全國電氣制造商協會（National Electrical Manufacturers Association ，NEMA)已經聯合開發設施智能電網信息模型標準（Facility Smart Grid Information Model Standard ，FSGIM) [7]。該標準草案定義了一種公共信息模型，能夠使家用電器、空間空調系統和家庭控制系統、非住宅樓宇和工業設施來管理電力負荷和發電資源，以響應智能電網的通信。該信息模型具備的功能包括：

　　現場發電管理

　　需求響應

　　電力儲能管理

　　峰值需求管理

　　前向功率使用估值

　　負荷削減能力估值

　　終端負荷監測（輔助計量）

　　電能質量服務監測

　　歷史能源消費數據利用率

　　直接負荷控制

　　標準草案中的一個重要概念即“設施”，此處“設施”的定義很寬泛，從一個獨立的家庭住宅到一個商業樓宇或用作公共設施的樓宇或工業、制造業的設施。借由開發一個適用于以上所有類型設施的公共信息模型，電力供應商能夠以同一種方式與所有的客戶進行信息交互，從而從中獲益。該公共信息模型也能夠使消費者獲益，因為不同種類的設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品在設計之初就能更容易的從一種類型的設備應用至其他類型的設備。同時也能夠為制造商創造一種機遇，使他們更有意地設計出能不僅僅適用于一種設備領域的產品或軟件應用。

　　所設計的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施的控制技術標準的標準方式以增加功能性，這將會利用到經由接口交換的信息，此處的接口基于本文所討論到的標準。實際上，它增加了客戶控制系統的所需功能，是客戶設備管理及控制的一部分。

　　國際反應

　　本文所討論的所有標準都有一個國際組件。OpenADR 2.0和綠色按鈕在美國之外已經有了實施。IEC PC 118智能電網用戶接口也正在考慮接納OASIS EI和OpenADR 2.0為國際標準草案。IEC PC 118同時也正在考慮將SEP 2.0改進并發展為國際標準，但該項決議仍未最終通過。ISO TC/205樓宇環境設計正在將FSGIM發展為一項國際標準草案。

　　圖3展示了圖2 所描述接口概念的一種更為細致入微的視圖，把本文所提到的標準都考慮了進來。圖3表明就接口自身而言，擁有共通的邏輯概念，但在現實世界，這將最終是一系列標準來完成這個角色。

　　圖3 電網域與用戶域之間的用戶接口（藍線）的詳細視圖

　　要實現智能電網的愿景，就需要將電網域與用戶域連接起來。這需要以一種方式來完成，即需要承認在這兩個領域已經產生的重大的歷史和基礎設施投資。接口是必需的，因為它提供了兩個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和實踐保持獨立，不會打斷連接。基本的理念很簡單，但是產業實踐和新興標準的當下狀態預示著，最終的結果可能是一些相關標準的集合，而非一個單一的適合所有情況的標準。IEC和ISO正在進行的活動涉及眾多公司、行業貿易組織和標準發展組織，這些活動為我們取得國際共識帶來了希望，這種共識能夠為新技術在市場上的推廣繁榮帶來所需的穩定性。