为了减少碳排放和实现大胆的气候目标，全球配电系统正在迅速发展。如今，国家、州和地方各级政府正共同投资数万亿美元，用于建设可再生能源和实现电网现代化。在美国，最近的基础设施法案包括 650 亿美元用于重建国家老化的能源基础设施。
能源转型正在推动边缘投资激增。
传统的化石燃料电网大多是集中式的，而新的电网将是高度分布式的，太阳能、风能和其他能源资源分散在不同的地域。这些环境都配备了边缘基础设施，以管理、维护和测量这些部署。
特别是，边缘系统将是解决使用分布式可再生能源的一个主要挑战的关键：即现有电网是为提供可预测的、稳定的电力负荷的资源（如煤炭和核能）而建的。但现代可再生资源（如太阳能和风能）的性能却因天气而有很大差异。
边缘应用将帮助公用事业公司平衡这些资源，特别是通过管理电池储能系统，使其能够提供充足、稳定的负荷，以适应电网的波动需求。为了优化这些新的电网设置，企业正在转向混合、开放的边缘技术。
混合边缘云——更低延迟、更低成本
多年来，能源行业在云基础设施方面进行了大量投资，将其作为持续转型的关键组成部分。在物联网应用的推动下，能源领域连接互联网的设备数量呈爆炸式增长。随着 OT 数据量的指数级增长，持续将这些海量数据传输到云端进行分析和处理已变得不可行。
这种方法过于昂贵，而且会给支持技术基础设施带来过多的延迟。未来的电网必须对能源生产和需求的实时变化做出更快的反应。以云为中心的方法往往会抑制这种反应。
这时，本地边缘计算就能发挥重要作用，它可以连接资产，然后在产生数据的地方获取并处理数据–所有这些都是实时的，从而能够对波动的能源需求做出更及时、更高效的反应。本地数据存储可根据需要随时提供，以支持间歇性连接。
边缘解决方案还可以提供与提供整体电网管理的后端云系统的集成点。在这种情况下，只需要将收集到的 OT 数据的一部分转发到云端进行进一步分析，因为云端对响应时间的要求不高。
最终，现代电网既需要边缘组件，也需要云组件，但更多的 OT 应用程序将驻留在边缘，由云集中管理其部署和更新。因此，边缘-云混合模式正在成为常态。
边缘的开放——自由性和灵活性
边缘计算对于现代电网环境高效运作至关重要。然而，尽管有上述优势，但仍然存在重大挑战。为了实现完全互操作和分散的电网，边缘层将成为变电站级和分布式能源资源（DER）的传统资产和新资产的集成点。
这就要求边缘系统使用大量通信协议与许多不同类型的设备进行通信，并从一系列不同的端点获取数据并将其规范化。此外，融合多个来源的数据对于创建通用的数据表示至关重要，这样才能以一致和可互操作的方式支持边缘应用（如控制、监控和分析）。
考虑到能源行业使用的通信和数据映射标准范围广泛，如 Modbus、IEC-61850、IEC-60870、DNP3、OPC UA、EtherNet/IP、MQTT、Sparkplug 和 SunSpec，这是一个巨大的挑战。个别电网资产可能使用自己的专有或专用通信协议，这些协议也需要集成到边缘系统中。
封闭的专有软件方法难以支持所有这些不同的数据源、类型和协议。
这些传统方法无法提供适应数据复杂性所需的灵活性。相反，它们的设计目的是将企业锁定在单一供应商的生态系统以及随之而来的局限性中。
当依赖于封闭的专有产品时，能源公司完全受制于供应商，只能处理供应商支持的特定数据格式、API、协议等。这损害了他们整合传统资产和新资产的能力，限制了他们能够推出的应用程序，最终最大限度地降低了他们能够提供的价值。
开放式软件方法提供了所需的灵活性，可以容纳所有这些组件，提供先进的边缘应用，并支持高度分散的网格部署。开放性允许企业在边缘使用任何数据类型、标准和协议，因为它们不局限于单一供应商的能力或路线图。凭借这种灵活性，公用事业和能源公司可以部署任何应用，包括自己或第三方开发的定制应用。
此外，开放性还使添加新设备和发展边缘环境变得简单，因为新的需求不可避免地会不断发展。
打造未来电网
随着全球快速推进电网基础设施的现代化和转型，新一代边缘解决方案正在彻底改变电力行业。从广义上讲，边缘系统在向更加智能、灵活和分布式电网过渡的过程中发挥着根本性的作用。
具体来说，混合、开放的方法赋予了这些边缘系统支持实时决策和无缝互操作性的速度和灵活性。
作者：Andy Foster，IOTech Systems 产品总监
原文：https://www.rcrwireless.com/20231222/opinion/green-energy-is-driving-hybrid-and-open-edge-cloud-architectures-reader-forum
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