L’interopérabilité est fondamentale pour les services publics afin de permettre aux technologies de différents fournisseurs de se brancher, de fonctionner et d’interagir en partageant les données sur un réseau commun. Cependant, alors que d’échanges ont été nécessaires, il a fallu de nombreuses années pour que le concept prenne vraiment racine parmi tous les acteurs du secteur.
Avec son réseau électrique intelligent (smart grid) et d’autres initiatives d’énergie propre, l’américain Duke Energy est à la tête du développement et de la commercialisation de l’Open Field Message Bus (OpenFMB) en tant qu’architecture et sous forme d’un cadre de référence basé sur des normes pour permettre que des nœuds intelligents distribués interagissent les uns avec les autres. OpenFMB a été développé comme une architecture ouverte pour permettre que des ressources énergétiques décentralisées et des équipements de réseau électrique existant interagissent les uns avec les autres.
«Il a fallu plusieurs années pour arriver à ce point», souligne le Dr Stuart Laval, qui dirige l’initiative de Duke. «Nous avons commencé sous forme d’un pilote il y a environ 5 ans, avec un ensemble de systèmes qui ne fonctionnent traditionnellement pas ensemble et il a fallu quelques années pour arriver au point où ils pourraient partager des données. »
Le but ultime est d’être en mesure de construire sur un réseau électrique fonctionnant de façon optimale avec de l’intelligence et des ressources distribuées.
Une architecture ouverte
Les «nœuds» typiques dans ce contexte comprennent des composants matériels ou logiciels qui s’interfacent avec les dispositifs installés sur le réseau tels que des compteurs, des relais, des onduleurs et des réenclencheurs, ainsi que les systèmes de production et de stockage d’énergie renouvelable.
Sous OpenFMB, la communication entre eux s’effectue par l’intermédiaire d’une sémantique commune, tels que le modèle de données unifiées (CIM : Common Information Model, 1) de l’IEC (International Electrotechnical Commission) et elle fédère les données localement pour le contrôle et le reporting. En outre, l’OpenFMB prend en charge les applications sur le terrain qui permettent une architecture évolutive sous forme de paire et paire et publication/abonnement (peer-to-peer publish-subscribe) utilisant à la fois la logique centralisée et distribuée pour un système harmonisé et les données sur les appareils
1) CIM signifie « modèle de données unifié » (Common Information Model). C’est un standard ouvert qui définit comment des éléments administrés dans un environnement informatique peuvent être représentés sous forme d’un ensemble d’objets cohérents et d’un ensemble de relations entre ces objets. Le but est d’avoir une administration système cohérente et unifiée des éléments gérés, et cela de façon totalement indépendante de leurs fabricants ou fournisseurs.
De cette façon, l’OpenFMB vise à réduire la latence et créer une capacité d’intelligence distribuée pour gérer les réseaux locaux de manière plus efficace en fonction des ressources et des conditions locales.
Coalition des volontaires
Sur la base sur une expérience pilote récente, Duke a été encouragé à travailler plus étroitement avec des partenaires fournisseurs afin de démontrer la faisabilité du partage des données sur le terrain.
À cette fin, un consortium appelé la «coalition des volontaires» (Coalition of the Willing)a été formé, en commençant avec six des 60 fournisseurs de l’industrie qui ont été approchés. Par la suite, il s’est renforcé jusqu’à 25 – le nombre maximal considéré gérable – y compris certains des plus grands fournisseurs de réseau électrique, qui étaient prêts à mettre leurs diverses technologies pour cet essai d’interopérabilité.
Le test a été la mise en œuvre d’un microréseau (microgri) baptisé COW-II, qui a été entrepris au centre de test de microréseau de Duke à Mount Holly en Caroline du Nord. Avec une démonstration ultérieure lors du salon Distributech 2016, la première phase de démonstration de l’initiative a été effectivement conclue.
Le mise en œuvre de référence Microgrid
Alors qu’OpenFMB vise à soutenir une variété de cas possibles, les exemples d’utilisation initiaux se sont concentrés sur le fonctionnement d’un microréseau. Ceci comprenait l’optimisation du microréseau, à savoir l’optimisation de la production et la distribution de l’énergie entre les différentes ressources, la transition imprévu d’un îlotage, comme par exemple dans le cas d’une panne de réseau; et la transition connectée « îlot vers le réseau » dans laquelle le microréseau est resynchronisé avec succès et reconnecté au réseau électrique d’alimentation principale sans condition de démarrage totale après îlotage.
Les actifs du microréseau comprennent un système solaire photovoltaïque de 100kW avec des capacités d’onduleurs intelligents, un système sur batterie de stockage d’énergie de 250 kW, un abri solaire de 10 kW avec des capacités de recharge de véhicule électrique, un banc de charge résistif automatisé de 500kW, des équipements de réseau, des appareils sans fil, une salle de surveillance avec des appareils et une surveillance du disjoncteur intelligent avec des capacités de contrôle et une salle des opérations avec un logiciel commercial d’application pour surveiller et contrôler les composants des micro-réseaux.
« Lorsque les composants ont été installés, nous avons pu faire leur intégration en une semaine, par rapport à des mois ou même des années qu’un tel système pourrait typiquement prendre», assure Stuart Laval, mettant en évidence un avantage clé de l’interopérabilité.
L’interopérabilité des microgrids
Il ajoute qu’une constatation importante concerne l’interopérabilité elle-même. «Nous avons appris que l’interopérabilité est une meilleure pratique en termes du fait de tirer parti des normes, des technologies et des pratiques de gouvernance des données existantes. En faisant appel au processus, nous avons pu démontrer que tous les systèmes, le matériel, les logiciels et les télécommunications, restent «les meilleurs» et pourraient interagir sans divulguer quoi que ce soit exclusif « .
Entre autres conclusions spécifiques à ce jour sont les suivantes:
- les activités distribuées doivent être chorégraphiées, en particulier avec des équipements et des applications en cours d’exécution au niveau de la milliseconde. Plus précisément, en raison des communications et des latences d’application, l’équipement n’a pas fonctionné initialement pendant la séquence appropriée.
- La précision en termes de temps et la synchronisation deviennent primordiales lors de l’exécution des opérations sur les micro-réseaux. Un défi majeur à surmonter, en particulier impliquant des opérations au niveau de la milliseconde, a été de s’assurer que l’équipement clé et applications fonctionnaient dans les mêmes laps de temps.
- La précision de l’équipement de détection devient plus importante au niveau de la distribution des opérations de micro-réseaux. Des unités de mesure des phases (UGP) sont utilisées pour recueillir des informations granulaires qui ne sont généralement pas disponibles dans les dispositifs classiques du réseau de distribution, telles que des mesures d’angle de phase et de fréquence.
Le standard du réseau d’alimentation électrique
Stuart Laval commente que l’objectif principal du projet était dans le cadre d’OpenFMB, de devenir une nouvelle norme industrielle, ce qui a été accompli avec succès grâce à la récente ratification par le Conseil des normes énergétiques en Amérique du Nord (NAESB). En outre, le SGIP (Smart Grid Interopetability Panel) a adopté l’OpenFMB dans le cadre de l’initiative EnergyIoT pour que l’Internet des objets et une interopérabilité de pointe s’intègrent dans le réseau électrique.
« Mais nous avons encore du travail à faire pour rendre OpenFMB pratique», dit-il. « Nous devons améliorer certaines des caractéristiques sous-jacentes, telles que la sécurité où la cybersécurité peut être un processus évolutif, et nous allons enquêter sur les implications des modèles économiques financiers lorsque l’on considère que l’intelligence distribuée et de ses avantages combinent de multiples fonctions qui ont été historiquement évalués séparément. Nous voulons également étendre la mise en œuvre de référence à une variété de cas d’usage – nous avons sélectionné un microréseau parce que c’est un système complexe, très dynamique et l’extension à des cas d’usages moins dynamiques tels que l’automatisation de la distribution, le comptage avancé ou la réponse de la demande devrait être une progression logique. «
Enfin, OpenFMB est aussi appelé à être mis en œuvre dans d’autres services publics et des tests en laboratoire chez différents fournisseurs.
http://www.engerati.com/article/duke-energy-microgrid-proves-interoperability
http://microgridknowledge.com/duke-energy-microgrid-test-bed/
