NIST SP 1108r4: Akıllı Şebeke Birlikte Çalışabilirlik Standartları Çerçevesi ve Yol Haritası, Sürüm 4.0

Özet

Çerçeve, birlikte çalışabilirliği bilgiyi zamanında ve eyleme dönüştürülebilir biçimde değiş tokuş etme yeteneği olarak tanımlar ve bunu güç sisteminin kritik ama az gelişmiş bir kabiliyeti olarak niteler: son yıllardaki şebeke modernizasyonuna rağmen teknoloji ve standartların çoğalması birlikte çalışabilirliği yalnızca ılımlı biçimde iyileştirmiştir. Dağıtık ve müşteri tarafındaki kaynaklar ile akıllı dağıtım sistemleri geleceğin akıllı şebekesinde öne çıkar. Birlikte çalışabilirlik, teknolojinin eskimesine karşı bir korunma sağlar, ekipman yatırımlarının ikincil amaçlarla kullanımını artırarak değerini yükseltir ve farklı paydaşların koordineli küçük eylemlerinin büyük etki yaratmasına imkan tanır.

Bölüm 2 modelleri günceller: NIST Akıllı Şebeke Kavramsal Modeli (müşteri, piyasalar, servis sağlayıcı, operasyon, DER dahil üretim, iletim ve dağıtım alanları), eski, yüksek DER, melez ve mikro şebeke iletişim yolu senaryoları ile siber-fiziksel sistemler çerçevesine dayanan bir akıllı şebeke ontolojisi. Bölüm 3 operasyonları (yardımcı hizmetler için birlikte çalışabilirlik, yeni teknoloji, değişen kontrol şemaları, metroloji, gözlemlenebilirlik ve kontrol edilebilirlik gereksinimleri) ele alır; analogdan dijital enerji teknolojilerine geçişin sistem kenarındaki fiziksel dinamikleri değiştirdiğini ve fiziksel birlikte çalışabilirliğin bilgisel birlikte çalışabilirliği tamamlaması gerektiğini vurgular.

Bölüm 4 ekonomiyi işler: geleneksel tarife ve maliyet geri kazanımı DER büyümesi ile zorlanmaktadır; birlikte çalışabilirlik bilgi asimetrisini azaltır, işlem maliyetlerini ve piyasaya giriş engellerini düşürür, varlık özgüllüğünün sınırlamalarını azaltır. Bölüm 5 siber güvenliği ele alır: fiziksel yalıtım gibi stratejilerin ötesine geçmek gerekir; Siber Güvenlik Çerçevesi'nin işlevleri ve akıllı şebeke için bir Siber Güvenlik Risk Profili (Ek G) sunulur; yeni arayüzler mevcut mantıksal arayüz kategorileriyle eşlenerek bilinen standartlarla korunabilir.

Bölüm 6 testi ve sertifikasyonu ele alır. Akıllı şebeke standartları çok sayıda kullanıcı seçimli seçenek içerir; bu, aynı standarda uyan ürünlerde bile birlikte çalışamamaya yol açabilir, dolayısıyla tek tek standartlara uygunluk sertifikasyonu yetersizdir. Önerilen çözüm, mevcut standartlardan bir alt gereksinim kümesi seçen, yeni standart olmayan ve test ve sertifikasyonla doğrulandığında birlikte çalışabilirliği sağlayacak Birlikte Çalışabilirlik Profilleridir. Ekler arasında kavramsal model alanları, DER ve evirici (inverter) işlevleri, elektrik endüstrisi rolleri ve dağıtım platformları ile piyasaları bulunur.

Öne çıkan noktalar

1. Birlikte çalışabilirlik bilgiyi zamanında ve eyleme dönüştürülebilir biçimde değiş tokuş etme yeteneğidir; standartların çoğalması bunu yalnızca ılımlı biçimde iyileştirmiştir.
2. Birlikte çalışabilirlik teknoloji eskimesine karşı koruma sağlar, ekipman yatırımının değerini artırır ve birleşimsel yeniliği kolaylaştırır.
3. Kavramsal modelin yedi alanı vardır: müşteri, piyasalar, servis sağlayıcı, operasyon, DER dahil üretim, iletim ve dağıtım.
4. Dört iletişim yolu senaryosu sunulur: eski, yüksek DER, melez ve mikro şebeke.
5. Analogdan dijital teknolojilere geçiş sistem kenarındaki fiziksel dinamikleri değiştirir; fiziksel birlikte çalışabilirlik bilgisel olanı tamamlamalıdır.
6. Birlikte çalışabilirlik bilgi asimetrisini ve işlem maliyetlerini azaltır; piyasa giriş engellerini düşürür.
7. Siber güvenlikte fiziksel yalıtım gibi stratejilerin ötesine geçmek gerekir; yeni arayüzler mevcut mantıksal arayüz kategorileriyle eşlenebilir.
8. Akıllı şebeke için Siber Güvenlik Risk Profili (Ek G) kurumsal hazırlığı yapılandırılmış biçimde değerlendirir.
9. Tek tek standartlara uygunluk sertifikasyonu birlikte çalışabilirlik için yetersizdir; kullanıcı seçimli seçenekler uyumsuzluk yaratır.
10. Birlikte Çalışabilirlik Profilleri, mevcut standartlardan seçilen gereksinim alt kümeleridir ve yeni standart değildir.

Tasarımda kullanımı

• Tesisin elektrik altyapısında yerinde üretim, batarya ve esnek yük gibi DER bileşenleri için hangi iletişim yolu senaryosunun (yüksek DER, mikro şebeke) geçerli olduğunu belirleyin.
• Şebeke arayüzündeki ölçüm, gözlemlenebilirlik ve kontrol edilebilirlik gereksinimlerini (metroloji, veri sıklığı) tasarım başında yardımcı hizmet kuruluşuyla netleştirin.
• Evirici ve DER ekipmanı satın alırken yalnızca standart uyum sertifikası değil, Birlikte Çalışabilirlik Profili ve test kanıtı isteyin.
• Yeni şebeke ve DER arayüzleri için mevcut mantıksal arayüz kategorileri ve siber güvenlik profili ile risk değerlendirmesi yapın.
• Teknoloji eskimesine karşı korunmak için açık standartlara dayalı arayüzleri tercih edin.

Kimler okumalı

Elektrik şebekesi arayüzü, DER ve mikro şebeke tasarlayan mühendisler, yardımcı hizmet kuruluşları, standart geliştiriciler ve politika yapıcılar.

Belgenin bölümleri

1. Key Messages (Anahtar Mesajlar)
2. 1. Purpose and Scope (Amaç ve Kapsam)
3. 1.2 The Role of Interoperability (Birlikte Çalışabilirliğin Rolü)
4. 1.3 Framework Content and Structure
5. 2. Models for the Smart Grid (Akıllı Şebeke Modelleri)
6. 2.1 NIST Smart Grid Conceptual Model
7. 2.2 Communication Pathways Scenarios
8. 2.3 An Ontology for the Smart Grid
9. 3. Operations (Operasyonlar)
10. 4. Economics (Ekonomi)
11. 5. Cybersecurity (Siber Güvenlik)
12. 6. Testing and Certification (Test ve Sertifikasyon)
13. 6.5 Towards Interoperability Profiles
14. Conclusion (Sonuç)
15. Appendix A. Smart Grid Conceptual Model Domains
16. Appendix B. Mapping CPS Aspects and Concerns to the Electrical Grid
17. Appendix C. Inverter and DER Functions
18. Appendix D. The Core Set of Electric Industry Roles
19. Appendix E. Cost Recovery, Rate Design, and Regulation
20. Appendix F. Distribution Platforms and Markets
21. Appendix G. Smart Grid Cybersecurity Profile Subcategory Prioritization and Considerations Matrices

İlgili standartlar

• IEEE 1547
• IEEE 2030.5
• NIST CSF

Belgeyi okuyun

Yayın bilgileri

Yazarlar

Avi Gopstein; Cuong Nguyen; Cheyney O'Fallon; Nelson Hastings; David Wollman

Yayıncı

National Institute of Standards and Technology

Yıl

2021

Belge numarası

NIST SP 1108r4

Belge dili

İngilizce

Kaynak türü

Uzman / topluluk

Erişim

Açık lisans — indirilebilir

DOI

10.6028/NIST.SP.1108r4

Lisans

ABD kamu malı — ABD kamu kurumu yayını; serbestçe kullanılabilir

Lisans kanıtı

www.copyright.gov

Künye