Pontop Pike from Heddon on the Wall
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前回は、10年ぶりに公開されたOpenADRの新たな仕様であるOpenADR3.0についてご紹介しました。
OpenADR3.0について言及している他の文献を調べたところ今年7月に米国パシフィック・ノースウェスト国立研究所（PNNL）が公開した報告書「Transactive Energy Communication Interface Standards Landscape（TE通信インターフェイス標準概欄）」にフィーチャされているのを発見しました。ザッと目を通したところ、非常に中身の濃い情報が詰まっていそうなので、今回から何回かに分けて内容を見ていきたいと思います。
TE（トランザクティブ・エネルギーあるいはトランザクティブ・エナジー）という言葉は、5年くらい前、「ニューヨーク市ブルックリン区のTE実証」あたりから日本でも耳にするようになったので、『ブロックチェーンが拓く取引可能なエネルギー』のための技術ととらえておられる方が多いかもしれませんが、当ブログでは、スマートグリッドの中核となる技術の1つではないかと、10年前から注目してきた技術の1つで、TEのコンセプトはブロックチェーン技術が脚光を浴びる前から存在しています。
今回見つけた報告書で、スマートグリッドという文脈の中でのTEあるいはTES（Transactive Energy System）とOpenADR3.0の位置づけがしっかり確認できると思います。
では、はじめます。
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Contents |
目次 |
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1.0 Introduction |
1.0 はじめに |
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1.1 Strategic Context |
1.1 現状 |
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1.2 Introduction to Transactive Energy |
1.2 トランザクティブ・エネルギーとは |
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1.3 Scope of Standards Landscape |
1.3 TEに関与する標準の範囲 |
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1.4 Report Contributions |
1.4 本報告書の目的 |
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2.0 Smart Grid Standards Landscape Efforts |
2.0 スマートグリッド標準の動向 |
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2.1 SEPA Catalog of Smart Grid Standards |
2.1 SEPAスマートグリッド標準カタログ |
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2.2 NIST Interoperability-Related Smart Grid Standards |
2.2 NISTスマートグリッド相互運用関連標準 |
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2.3 IEEE 2030 Smart Grid Standards Mapping |
2.3 IEEE 2030スマートグリッド標準マッピング |
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2.4 IEC TR 63097:2017 |
2.4 IEC TR 63097:2017 |
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2.5 CEN-CENELEC-ETSI Smart Grid Standards Framework |
2.5 CEN-CENELEC-ETSIスマートグリッド標準フレームワーク |
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3.0 Assessment Methodology |
3.0 評価方法論 |
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3.1 Relevant Tools and Frameworks |
3.1 関連ツールとフレームワーク |
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3.2 Approach to Assessing Standards |
3.2 標準の評価へのアプローチ |
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4.0 Specific Transactive-Energy-Supportive Standards |
4.0 トランザクティブ・エネルギーをサポートする特定の標準 |
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4.1 OASIS Suite of Transactive Energy Specifications |
4.1 OASISトランザクティブ・エネルギー仕様 |
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4.1.1 Energy Interoperation |
4.1.1 エネルギー相互運用 |
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4.1.2 Energy Market Information Exchange |
4.1.2 エネルギー市場情報交換 |
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4.1.3 Common Transactive Services |
4.1.3 共通トランザクティブサービス |
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4.2 Energy Flexibility Interface |
4.2 エネルギー柔軟性インターフェイス |
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4.3 USEF Flexibility Trading Protocol Specification |
4.3 USEF柔軟性取引プロトコル仕様 |
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4.4 OpenADR |
4.4 OpenADR |
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4.4.1 IEC 62746-10-1, OpenADR 2.0b |
4.4.1 IEC 62746-10-1, OpenADR 2.0b |
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4.4.2 OpenADR 3.0 |
4.4.2 OpenADR 3.0 |
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4.5 IEEE Std 2030.5 – IEEE Standard for Smart Energy Profile |
4.5 IEEE Std 2030.5 – スマートエネルギープロファイルのIEEE標準 |
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4.5.1 Support from other IEEE Std 2030 Components |
4.5.1 IEEE Std 2030コンポーネントからのサポート |
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4.5.2 Energy Grid of Things, Portland State University Project |
4.5.2 エネルギーグリッド・オブ・シングス、ポートランド州立大学プロジェクト |
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4.6 IEEE P2418.5 Standard for Blockchain in Energy |
4.6 IEEE P2418.5エネルギーのためのブロックチェーン標準 |
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5.0 Organizations that Support TES-Related Initiatives |
5.0 TES関連イニシアチブをサポートする組織 |
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5.1 OpenADR Alliance |
5.1 OpenADRアライアンス |
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5.2 SunSpec Alliance |
5.2 SunSpecアライアンス |
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5.3 SEPA |
5.3 SEPA |
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5.3.1 Energy Services Interface Task Force |
5.3.1 エネルギーサービスインターフェイスタスクフォース |
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5.3.2 SEPA Transactive Energy Working Group |
5.3.2 SEPAトランザクティブ・エネルギーワーキンググループ |
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5.4 IEEE |
5.4 IEEE |
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5.4.1 IEEE-SA SC21 |
5.4.1 IEEE-SA SC21 |
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5.4.2 IEEE Power and Energy Society SBLC |
5.4.2 IEEEパワーアンドエナジーソサエティSBLC |
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5.5 Linux Foundation Energy |
5.5 Linux Foundation Energy |
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5.6 IEC Technical Committee 57 |
5.6 IEC Technical Committee 57 |
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5.7 Flexiblepower Alliance Network |
5.7 Flexiblepower Alliance Network |
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5.8 Universal Smart Energy Framework Foundation |
5.8 Universal Smart Energy Framework Foundation |
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6.0 Results and Discussion |
6.0 結果と議論 |
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6.1 Gaps in the Transactive Energy Standards Landscape |
6.1 トランザクティブ・エネルギー標準の風景におけるギャップ |
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6.2 Policy Barriers in the TE Standards Landscape |
6.2 TE標準の風景における政策の障壁 |
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7.0 Recommended Activities to Advance TES Standardization |
7.0 TES標準化を推進するための推奨活動 |
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Clear, Broadly Held Definition of TE |
明確で広く支持されたTEの定義 |
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Support Valid Market Mechanisms |
有効な市場メカニズムのサポート |
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Promulgate and Strengthen the TECM |
TECMの普及と強化 |
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Detailed Evaluation of Targeted Standards and Profiles |
対象となる標準とプロファイルの詳細な評価 |
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Open Interfaces for Proprietary DER Coordination Platform Integration |
プロプライエタリDER調整プラットフォーム統合のためのオープンインターフェイス |
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8.0 References |
8.0 参考文献 |
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Appendix A – Broad Classification to Contrast Standards |
付録A – 標準を対比させるための広範な分類 |
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A.1 Landscape of interoperability categories and actor domains |
A.1 インターフェイスの相互運用性のカテゴリとアクタードメインの風景 |
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A.2 Landscape of TECM and IMM Maturity Levels |
A.2 TECMおよびIMM成熟度レベルの風景 |
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A.3 Landscape of Interop Cross-Cutting issues and IMM Maturity Levels |
A.3 インタープロフィールを横断する相互運用性のカテゴリとIMM成熟度レベルの風景 |
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A.4 Landscape of Interop Categories and Transactive Interaction Areas |
A.4 相互運用性カテゴリとトランザクティブインタラクションエリアの風景 |
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Appendix B – Areas of Contention in TE Definition |
付録B – TE定義における論点の領域 |
1.0 はじめに
この報告書は、トランザクティブ・エネルギーシステム（TES）の統合と展開に関連する情報通信技術（ICT）の標準とツールの現状を説明しています。関連する標準の範囲を分類する標準の風景の視点を提供し、標準の開発に関連する組織、およびプロジェクトの展開で実現される標準の採用を進める組織のコミュニティ（エコシステム）を提供します。さらに、この報告書は、TES関連の標準の採用に直面しているギャップや課題を強調しています。TES統合を容易にするための標準化および関連する方法またはツールに関する情報を統合します。
1.1 現状
TE標準の一つ一つを考えるためのいくつかの要因があります。TESの実装は未熟であり、標準化された技術ソリューションは主流ではありません。分散エネルギーリソース（DER）の柔軟性を統合および集約するための努力には大きな多様性があります。各管轄区域は、グリッドサービスを定義する方法に特別な側面を持っており、DER参加のプログラムの条件と条件の定義は、各デモンストレーションまたは実験ごとに変更されます。この状況を考えると、単一のトランザクティブメカニズムが採用される可能性は非常に低いです。
1.2 トランザクティブ・エネルギーとは
TESの概念は、スマート電力システムのビジョンから生まれました。このビジョンは、効率、信頼性、およびDERの変更のミックスの下での回復力を向上させるために、廉価な計算機能を普及的な通信と組み合わせて使用します。スマートグリッドの変革の主要な側面は、顧客施設の自己認識型、自動化されたシステムを関与させ、その所有者の好みの代わりに設備の操作を電気システムの操作と調整することです。
1.3 TEに関与する標準の範囲
電力通信インターフェイスに関連する標準は多数存在しますが、TE関連の標準は限られています。この報告書は、TE展開に使用されるICTインターフェイス標準と開発取り組みに焦点を当て、TE通信標準と相互運用仕様を評価し比較するためのツールを提供しています。テクニカルな通信要素に関して、WiFi、Ethernet、Bluetooth、インターネットプロトコルなど、既知の通信標準には言及しておりませんが、広く採用される可能性のある公開またはプロプライエタリな仕様に関して言及しています。
TESのアプリケーションシナリオに関連するアクターを以下に示します。
図.1 TESアプリケーションシナリオに関連するアクター
1.4 本報告書の目的
本報告書は、電気ドメインでのTE標準の現状を説明するための文脈と方法論を提供します。この方法論は、ギャップと課題を指摘する視点、および標準と相互運用性関連のイニシアチブ間の比較をサポートします。TE標準の開発は現在進行中であり、ワーキンググループや歴史的なパイロット研究からの公式でないガイダンスも評価します。
2.0 スマートグリッド標準の動向
TEの標準化はスマートグリッドの標準化の一部です。TEに特化した標準のまとめは見当たりませんでしたが、スマートグリッドに関して、より幅広い基盤となる標準のリストをまとめた組織がいくつかあります。このセクションでは、そのようなリストのいくつかの概要を提供します。ここから、TESアプリケーションの可能性があるいくつかの標準が浮かび上がってきます。
2.1 SEPAスマートグリッド標準カタログ
「Energy Independence and Security Act of 2007（2007年エネルギー独立と安全保障法）」は、国立標準技術研究所(NIST)にスマートグリッドの相互運用性を進める任務を与えました。NISTは、スマートグリッド領域の標準のカタログをまとめるために、スマートグリッド相互運用性パネル(SGIP)を設立しました。このカタログの維持の責任は、2017年のSGIPとの統合後、SEPAに移されました。81の標準が特定され、これらの標準は単純なリストとして、またSEPAナビゲーションツールというオンラインツールを通じて、スマートグリッドのドメインに関するNISTフレームワークの関連性に従って閲覧することができます。SEPA標準カタログナビゲーションツールのユーザインターフェイスのスナップショットは、以下の図2で提供されています。このチャートは、表示されているドメインの内外に存在する関連するICT標準を見つけるために使用されます。
2.2 NISTスマートグリッド相互運用関連標準
NISTフレームワークおよびスマートグリッド相互運用性標準のロードマップ、リリース4は、スマートグリッドの相互運用性に関連する169の標準のコレクションを文書化するために、NIST技術ノート2042を参照しています。この技術ノートは、以下の3つのソースからの候補標準をレビューし、関連する標準の機能的カテゴリ化（情報、通信、物理、テスト、ガイドライン、サイバーセキュリティコンポーネントマッピング）を行うことを目的としていました。
– SEPA Catalog of Standards（SEPA標準カタログ）の81の標準。
– NIST Special Publication 1108r3, a Framework and Roadmap for Smart Grid Interoperability Standards, Release 3（NIST, 2021）の 72 の標準。
– EURELECTRICと欧州配電系統運用者（EDSO）が共同で作成した「スマートグリッド標準化のための配電系統運用者の優先事項」と題するポジションペーパー（Lorenz, Granstrom P-O, & Chapalain, 2013, as cited in (NIST, 2021)）にある19の標準。
これらの規格のほとんどは、電気事業者のアプリケーションの観点からのもので、配電フィーダーの自動化、配電系統管理のためのDERと電気系統との相互接続、通信の電磁両立性要件などが含まれています。
2.3 IEEE 2030スマートグリッド標準マッピング
電気および電子技術者協会(IEEE) P2030スマートグリッド相互運用性リファレンスモデルは、電力システム、通信、および情報技術の3つのアーキテクチャの観点から相互運用性を対象としています。それは、すべての3つのアーキテクチャの観点を使用して、サブシステムとエンティティの間の相互運用性を奨励するためのエンドツーエンドのシステムエンジニアリングアプローチを提供します。リファレンスモデルは、車の電動化（番号P2030.1）やエネルギー貯蔵（番号P2030.2）などの特定のアプリケーションドメインにおける標準の拡張可能なシリーズの基盤です。
2.4 IEC TR 63097:2017
2008年、国際電気標準化委員会(IEC)は、スマートグリッドの相互運用性を実現するためのプロトコルとモデルの標準を含むIECの標準化の「フレームワーク」を開発するために、国際的な専門家のグループを結集しました。この取り組みの目的は、グリッドの展開をサポートするための調和したグローバル標準のセットを定義することでした。
2.5 CEN-CENELEC-ETSIスマートグリッド標準フレームワーク
ヨーロッパの電気標準団体であるヨーロッパ標準化委員会(CEN)、ヨーロッパ電気技術標準化委員会(CENELEC)、およびヨーロッパ電気通信標準化協会(ETSI)は、ヨーロッパのスマートグリッドプロジェクトに関連する多数の標準を組織化およびレビューするために、スマートグリッド調整グループを設立しました。
3.0 評価方法論
ここでは、TE通信標準の領域の評価、ナビゲーション、および表現をサポートする構築とプロセスについて説明しています。
3.1 関連ツールとフレームワーク
多くの団体がスマートグリッドや関連する標準の定義と特性づけに参加しており、これらの試みは、既存の電力サブシステム、既存の利害関係者、およびスマートグリッドの新しい統合の新しい利害関係者とサブシステムに関連する広範なセットをカバーするために、課題をさまざまなドメインに分類しました。いくつかの重要かつ影響力のあるスマートグリッドのカテゴリ化が注釈付きで示されています。
図.3 GWACスタック – 相互運用性コンテキスト設定フレームワーク
GridWise Interoperability Context-Setting Framework は、3つの主要な相互運用性層とそのサブ層から構成される「GWAC スタック」と呼ばれる相互運用性モデルを導入しました。
図.4 GAWC 相互運用性成熟度モデルの成熟度特性
DOE の Grid Modernization Laboratory Consortium の相互運用性成熟度モデルは、GWAC Interoperability Context-Setting Framework（GWAC相互運用性コンテキスト設定フレームワーク）を応用して、スマートグリッド機器とシステム統合のためのスマートグリッド通信インターフェイスの相互運用性特性を調査するモデルを作成しました（GridWise Architecture Council (GWAC), 2008）（グリッド近代化研究所コンソーシアム、2020）。これは、カーネギーメロン大学ソフトウェア工学研究所（Carnegie-Mellon Software Engineering Institute：The SGMM Team, 2010）が提唱した統合概念に使用される能力成熟度モデルを引用しており、図.4 は、5段階の相互運用性成熟度と、その証拠となるさまざまな分野の成熟度に関連する特性を示しています。
図.5 SEPA トランザクティブ・エージェント・インタラクションのモデル
SEPA Transactive Energy Application Landscape Scenarios（SEPAトランザクティブ・エネルギー・アプリケーション・ランドスケープ・シナリオ）のホワイトペーパーでは、相互作用する当事者間の標準インターフェイスの領域を特定することを目的として、アクターの種類やアクター間の相互作用を探索するシナリオなど、TEアプリケーション・ランドスケープについて説明しています（SGIP, 2016）。この文書には、他のトランザクティブ・エージェントやローカルデバイス、システムとのインタラクションを分類した一般的なトランザクティブ・エージェントのモデルが含まれています。図5の右側にあるトランザクティブなインタラクションは、インタラクションプロセスのステップまたはフェーズとみなすことがでます。
図.6 SEPAトランザクティブ・エネルギー コンセプトモデル（TECM）
最近発表されたSEPA トランザクティブ・エネルギー コンセプトモデル（Transactive Energy Concept Model：TECM）は、TESに特有かつ共通する概念と関係を提供しているという点で、やや異なっています（SEPA, 2022b）。図6は、概念モデルに含まれる一連の概念と関係を示していて、このモデルでは、トランザクションの作成と調整に参加するオブジェクトを扱うトランザクション層と、トランザクションレベルのオブジェクトに情報を提供し反応する物理的オブジェクトを含む配電層との間で概念を分割しました。この概念モデルは、将来的にはさらなる層を含むように成熟する可能性があります。
図6のトランザクション層（Transaction）は、TESのユニークな側面で、配電層（Electricity Distribution）はスマートグリッドや従来のデマンドレスポンスと共通するため、本報告書ではあまり議論する必要がない。そこで、図7では、トランザクション層どの概念とも直接的な関係を持たない配電層の概念の重要性を強調しないように描き直しています。
図.7 TECM トランザクション層の概念と関係のマッピング
上記の分類はすべてTESに関連します。TEはスマートグリッドのサブセットであるため、本報告書では、スマートグリッドに一般的なTESの側面を取り上げる必要はない代わりに、TESの統合に特有の側面を取り上げています。以下の側面が、TE標準の展望に有益な分類とドメインの選択の指針となります：
– TESはフラクタルな性質を示す場合があり、これはそのオブジェクトが複数のスマートグリッド・アプリケーション・ドメインで同様にインスタンス化されることを意味します。これはTESのような協調・制御アプローチにおける抽象化の特性で、本報告書では、TESのフラクタルな性質を認識するTECMの概念、オブジェクト、および関係を、進化するTE標準の状況を議論するために使用します。
– 本報告書の主眼は、DERの運転を電気系統と調整するトランザクティブ・エージェント間の相互作用にあります。図.1を考慮すると、これには DERコーディネータ、TE マーケットマネージャ、および顧客アクター間のインターフェイスが含まれます。トランザクティブ・エージェントの責任の境界は、DERコーディネータ（アグリゲータを含む）と顧客施設に一致します。二次的に重要なのは、顧客と装置コントローラのアクター間のインターフェイスです。
– TESのエンティティ（例えば、図6のエンティティ）は、標準化された情報モデリングから恩恵を受ける可能性があります。エンティティ自体はインターフェイスではありませんが、インターフェイスでメッセージを作成、消費、またはメッセージに含まれる可能性があります。情報モデルでは、TECMの各エンティティの役割と責任を明確に特定する必要があります。
– 最後に、トランザクティブ・エージェント相互作用モデルで示されるインターフェイスは、GWAC スタックで導入された相互運用性の分類に従う必要があります。最下層の技術層とそのサブコンポーネント層は、TEに特有である可能性は低く、これらの層における標準は、本報告書の焦点ではありません。
3.2 標準評価へのアプローチ
前のセクションでは、TESに関連する標準を見直す際に探求する次元を示唆する関連ツールとモデルについて説明しました。以下の次元が関連する標準の状況を見直すために考慮されました：
- インターオペラビリティのカテゴリ（GridWise Architecture Council、2008）
– 基本的な接続性、ネットワークインターオペラビリティ、構文インターオペラビリティ、意味理解、ビジネスコンテキスト、ビジネスプロシージャ、ビジネス目標、経済/規制ポリシー
- インターオペラビリティのクロスカット問題（GridWise Architecture Council、2008）
– 構成と進化、運用とパフォーマンス、セキュリティと安全性
- インターオペラビリティ成熟度モデルの成熟度レベル（Grid Modernization Laboratory Consortium、2020）
– 初期、管理、定義済み、定量的に管理された、最適化
- トランザクティブ相互作用エリア（SGIP、2016）
– 登録/資格付け、交渉プロセス、運用プロセス、計測および検証、決済/調整
- インターフェイス標準のためのTECM選択概念（SEPA、2022b）
– トランザクティブ・エージェント、トランザクション、合意、デバイスコントローラ、メーターセンシング
- アクタードメイン
– TEマーケットマネージャ、DERコーディネータ、顧客、デバイスコントローラ、メーターセンシング
これらの次元から、さまざまな二次元の図表が検討され、標準とその機能とインターオペラビリティの問題のカバレッジを視覚的に示すことが考えられました。より高次元のグラフも考慮できますが、視覚的な複雑さが伝えにくくなることがあります。実現可能な次元の組み合わせには次のものが含まれます：
- インターオペラビリティのカテゴリとアクタードメイン
- TECMと情報成熟度モデル（IMM）の成熟度レベル
- インターオプクロスカット問題とIMMの成熟度レベル
- インターオペラビリティのカテゴリとトランザクティブ相互作用エリア
長くなってきたので、本日はここまでとします。
なお、本報告書の要約にはChatGPTを利用しています。またタイトルの「TE通信インターフェイス標準概欄」ですが、当初ChatGPTが、報告書タイトルの「Transactive Energy Communication Interface Standards Landscape」を「トランザクティブ・エネルギー通信インターフェイスの標準の風景」と訳したので、『「風景」はlandscapeの日本語訳だと思いますが、日本語としてみた場合、「標準」という抽象的で目に見えないものに対して「風景」という通常は目で見えるものに対して使う言葉を使うのは、しっくりきません。Landscapeに関して、もっとぴったりする表現はないでしょうか？』とコメントしたところ、『指摘いただき、ありがとうございます。「風景」は確かに具体的な視覚的イメージを持つ言葉であり、この文脈では適切ではないかもしれません。「Landscape」を「標準の全体像」や「標準の概観」と訳すことで、より抽象的な概念としての「全体の状況や趨勢」を表現することができます。』との回答を得ました。で、「TE通信インターフェイス標準の概観」としても良かったのですが、ここでは、その要約を紹介するので、このブログ冒頭の絵のように、風景をザッと眺めるという意味で、「TE通信インターフェイス標準の概覧」としました。
終わり
- 投稿タグ
- Smart Grid, Standard, スマートグリッド, トランザクティブ・エネルギー, 標準化
