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Silver Spring Networks:智能电网界的Cisco

2010-03-27邹莹

电脑与电信 2010年7期
关键词:公用事业计量电网

特约通讯员 邹莹

得益于美国7870亿美元的经济刺激方案中的“智能电网”建设,硅谷的智能电网业务正开展得热火朝天。其中值得一提的是加利福尼亚州的风险企业Silver Spring Networks公司,堪称智能电网相关企业中的“蓝筹股”。Silver Spring公司于2002年成立,因原美国副总统艾伯特·戈尔(Albert Gore)担任顾问而为人所知。其背后的投资商在业界也赫赫有名。风险投资机构基金资本公司(Foundation Capital)拥有Silver Spring40%的股份,其它投资者包括Google、KPCB(Kleiner Perkins Caufield&Byers)和北门资本公司(Northgate Capital)等。

该公司先后获得CNBC2010年排名前15位绿色科技新兴企业、Greentech Media前50强风险投资的绿色科技新兴企业、<FAST COMPANY>2010最具创新企业等殊荣。

因其发展前景光明,美国IBM风险投资集团策划总监Drew Clark甚至预言它“将成为未来的思科”。从某个角度来说,这个比喻非常恰当。Silver Spring公司生产的是将电网各组件上的传感器相连接的发射器。通过这些发射器,电表、变压器以及大型电站和数据中心之间就能建立联系。这一技术能将有关某时某地用电量的数据不断发送出去,其功能相当于网络中的路由器或交换机。

作为一个智能电网部署公司,Sliver Spring提供了高带宽、低延迟、高成本效益的解决方案,使公用事业机构能更有效利用能源,减少二氧化碳排放量,实时监控和管理他们的能源消耗。绿色环保是Silver Spring公司的一大特色:通过对能源的控制以及提升电网效率,减少对环境的不良影响。

智能能源平台

智能能源平台

Silver Spring的智能能源平台基于标准的网络基础设施,集软件和服务于一身——是针对特定项目的预期目标、服务领域、管理模式和业务结构等要求量身定做的。该平台被全球范围内的大规模的公用事业机构定制使用,例如,仅在美国就有为20%的美国消费者提供服务的公用事业单位选用Silver Spring部署智能电网平台。

该平台主要包括控制中心和网络设施两部分。

软件——控制中心

Silver Spring提供的UtilityIQ智能软件提供了设备管理、网络监控、版本控制、远程防火墙升级和设备交互等功能,支持将标准的网络服务集成到商业机构内部应用,具有用户智能门户(CustomerIQ),可以显示消费信息、实时价格信息和管理需求响应等。

平台的架设

UtilityIQ智能软件

UtilityIQ智能软件目前已经升级到4.1版本。该软件主要包括:计量管理器,停电监测系统,网络管理器。

UtilityIQ计量管理器(UIQ AMM)将衡量、收集和分析能源使用量,改善与客户、供应商和服务提供商的沟通。所有的消费数据都是由相应的计量器自动远程读取。

UtilityIQ停电检测系统(UIQ ODS),提供了直观的可视图像功能,跟踪电流中断的位置和严重程度,从而降低停机的影响和进行快速修复。它适合大规模的网络应用,也可以为小型市政公用设施管理系统提供一套停电监测项目。基于此,Silver Spring智能能源平台可以实现电力、煤气或供水等能源的高效率分配,改善服务,以及实现在划定的区域自动停电和恢复供电。

UtilityIQ网络管理器在智能终端和网络基础设施中提供了一套完整的网络监控功能。该应用程序支持设备管理、网络健康监测、版本控制、容量规划和应用控制。

CustomerIQ用户智能门户

Silver Spring智能能源平台的另一特点是实现双向通信,通过CustomerIQ用户智能门户可以加强公用事业机构与用户的沟通。对用户来说,该门户提供了节能方案及各种信息,包括实时的消费和价格数据,方便各个家庭控制其能源消费。拥有这些信息后,消费者可以转移或降低其能源使用量,节省资金,减少对环境的影响;对于公用事业机构,则可以利用网站上提供的数字信息来制定更好的控制方案并衡量方案成效。他们可以根据客户要求特制门户的使用时间、数据速度和其它更好地调整节能方案的信息。

已部署智能能源平台的公用事业,利用计量仪表获得的数据可以自动更新门户网站。同时由于门户网站基于标准的网络架构,可以提取其它来源的电表数据,所以即使没有采用计量仪表,公用事业单位也可以通过该平台为消费者服务。

网络硬件——智能电网的基础

网状网络建置

硬件方面,平台包括智能终端以及网络基础设施。其中智能终端用于收集数据信息,它包含电表、煤气表等计量装置以及它们之间的桥接装置(eBridge);而网络设施则将智能终端收集的信息回传到后端UtilityIQ管理系统,它包括接入点(AP)和继电器(Relay)。透过架设在各个点的AP和继电装置,Silver Spring在900MHz频段创建了一个自配置、高度冗余的网状网络。智能终端通过无线传输方式与AP通信,让后端UtilityIQ系统更新终端设备的数据情况。若终端设备距离AP太远,则通过继电装置强化无线信号。

技术成熟

Silver Spring智能能源平台充分体现了开放、安全、灵活的原则,充分考虑到各地公用事业企业在监管问题、服务地域、智能电网技术水平等方面存在较大差异的情况,满足不同客户的不同需求。不论在市中心还是郊区都能够成功运行,且始终保持高覆盖率。这有赖于Silver Spring对以下技术的把握:

安全技术

鉴于智能电网互联的性质和可能由恶意攻击而产生重大损害的问题,电网的每一个单元格都需要强大的安全措施。Silver Spring带来最新的安全承担技术和做法,以确保其智能电网平台的端到端设备和通信得到保障。

智能电网中,由于自动抄表、自动煤气表等计量器的加入,黑客可攻击范围大大增加,黑客可能袭击智能电网上的任何一个节点。为此,Silver Spring在每个测量仪器里面安装了网络接口,对运行它们的固件采取了严格的认证和授权措施。因为每个计量表有单独的安全证书来进行连接,所以在连接到单个计量表时就可以不向整个网络打开访问通道,黑客也就无法发动病毒攻击或其它攻击。此外,Silver Spring的防篡改检测和集成技术,可以减少未经授权访问电表的风险。

除了确保只有授权的人员能够访问这些设备,Silver Spring还通过加密端点和智能应用套件之间的数据传输来确保通信安全。智能应用套件集成了额外的保安措施,以保障智能电网的运作。例如它支持基于角色的访问控制,减少内部的人员可能试图在其管辖范围以外发出指令的威胁。

先进的计量

作为未来更广泛的智能电网计划的基础,先进计量向公用事业和消费者提供了广泛和及时的节能项目的最新数据。

Silver Spring先进计量解决方案具有高覆盖率,支持测量仪器供应商提供的多种仪器规格,账单数据直接传送到后台数据管理系统(MDM),简化了收集能源消费账单的过程。

Silver Spring与各种电表和煤气表厂商合作集成了连接到测量仪表的通信模块。该通信模块支持两个连接,一个连接到公用事业智能电网网络,另一个连接到家庭区域网络。高级测量管理不但收集数据,且使用标准的Web服务与公用事业的MDM系统整合为一体。公用事业可以向客户传递数据,也向消费者提供分析和预测的工具,以帮助用户管理其家庭消费。

配电自动化

提高配电网的效率和可靠性是所有公用电力事业单位的努力目标。实现这一目标,根本上来说就是要实现智能电网的保护和控制装置之间的双向沟通。

配电自动化(DA)设备不断向具备强大功能和可靠品质的方向发展,它提供更高的计算能力,是规划所需数据的来源。Silver Spring网络桥接器为监控检测和数据采集(SCADA)、配电自动化、用电中断管理等设备提供实时的双向通信。它集成串行接口和以太网接口,支持多种设备配件,包括重合器、分段器、馈线开关、电容器、控制器、变压器和固定电压调节器。

公用事业可以将高级计量/配电自动化网络部署成为一个混合的网络。在混合部署时,公用事业可以利用一些网络元件为高级计量和配电自动化网络提供服务,而在运行水平上保持逻辑分离。有了Silver Spring精细的配电自动化服务,智能公用事业网络也可以支持新能源设备和服务,如微电网、分布式发电和电动车辆等。

弹性需求响应

需求响应计划(DR)是防止全球变暖污染的关键步骤。据统计,像美国加州这样经济发达、人口密集的地区,每天的高峰用电量一般介于35,000到40,000兆瓦,尤其在极热天气空调使用率高时,公用事业机构必须比平日多发送高达50%以上的电力。因此,降低峰值负载和降低额外发电成为大部分智能网络的关键举措。需求响应主要通过激励机制或价格信号等方式来实现高峰负荷目标。

Silver Spring的全双向端到端需求响应方案主要是通过测量网络的网络接口与家庭直接连接,使设备间互相通信。Silver Spring支持ZigBee智能能源标准,该标准适用于家庭区域网络(HAN)设备。该公司还发起了一个家庭区域网络认证计划,以确保在家庭设备和电力公司的需求响应程序之间端到端的互操作性。而公用事业公司则可以从内部公司智能系统得到价格消息和负载控制信息,管理智能电网系统和家庭设备的通信。

上市在即

目前,许多公用事业机构都在大规模部署Silver Spring公司的网络设备。

美国电力AEP:该公司选用Silver Spring的方案推行其gridSMARTSM项目,实施配电自动化、家庭区域网络和先进计量等智能电网应用。通过该项目,AEP公司将升级现有的能源基础设施。这一改变将降低运营成本,使各种高新技术产品可在电网上使用,以及使可再生能源如风能和太阳能发电可以整合到电网中。

Bluebonnet电力合作社:在Bluebonnet对得克萨斯州的新一代智能电网部署计划中,Silver Spring的智能能源平台为其提供了安全、高覆盖率的IP网络,支持多种传输技术,满足了农村地区服务的特殊要求,为当地居民提供更多的电力消费信息,帮助他们管理其能源和节省开支,同时又不影响本地居民的生活方式。

CitiPower&Powercor:CitiPower&Powercor是澳大利亚维多利亚州最大的电力提供商,拥有两个不同的电力网络,为近百万的住宅、商业和工业用户提供电力。在其推行的一个政府授权的先进计量设施(AM I)计划中,Silver Spring被选中提供网络基础设施、设备、软件支持以及先进的计量服务。这一项目预计在2013年完成,届时澳大利亚将有约120万个家庭和企业受惠。

除此之外,Silver Spring的客户还包括加州的太平洋电气公司(Pacific Gas&Electric)以及华盛顿特区的佩科控股公司(Pepco Holdings)等,这两家公司加起来共有700万名用户。

继去年Silver Spring获得来自Google、KPCB、北门资本等投资机构的高达1亿美元的融资后,随着该公司的产品变得越来越炙手可热,今年的收入有望翻一番。其首席执行官和他手下的团队“已经让公司完全做好了上市的准备。”如果市场条件允许的话,Silver Spring希望明年年初就能上市。首席执行官表示:“如果公司的业务能持续改进,并最终成功上市,那么它或许就会成为硅谷晦暗天空中的一缕亮光。”

参考资料

1.http://www.silverspringnet.com/

2.http://www.forbeschina.com/review/201005/0000897.shtm l

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