Wymiana danych w systemach magazynowania energii
Bezpieczne zarządzanie systemami BESS
Poznaj gotowe rozwiązania
Bezpieczne zarządzanie systemami BESS
Poznaj gotowe rozwiązaniaSystemy magazynowania energii BESS stają się coraz ważniejsze w kontekście OZE. Ich najważniejszymi elementami są układy zarządzania baterią (BMS), energią (EMS) oraz jednostki do konwersji energii (PCS). To rozwiązania, które do prawidłowego działania wymagają potężnej ilości danych. W związku z tym systemy magazynowania energii stoją przed 4 kluczowymi wyzwaniami:
Systemy BESS składają się z wielu urządzeń, które komunikują się w różnych protokołach. Aby mieć pełen obraz sytuacji muszą skutecznie zbierać informacje z nich wszystkich (m.in. systemy ppoż, klimatyzacja, czujniki temperatury, itd.).
Dziesięciometrowa szafa w instalacji BESS zbierając dane z tak wielu urządzeń generuje mnóstwo informacji. System komunikacji musi być w stanie wybrać te istotne, a zbędne odrzucić.
Systemy BESS magazynują energię z farmy PV lub wiatrowej i w razie potrzeby zwracają je aby zapewnić stabilną pracę sieci. Aktualne dane na temat zapotrzebowania na tę energię oraz możliwość regulacji w czasie rzeczywistym są kluczowe aby system działał prawidłowo.
Magazyny energii mogą stać się celem hakerów. Dlatego koniecznie jest odpowiednie zabezpieczenie infrastruktury sieciowej i ograniczenie ryzyka ataku do minimum.
Aby sprostać powyższym wyzwaniom należy zintegrować systemy informatyczne (IT) oraz technologie operacyjne (OT) w jeden spójny system wymiany danych przy użyciu urządzeń do komunikacji przemysłowej.
Szafa FT
stacja pogodowa
licznik
system telemechaniki
sterownik polowy
analizator
kanał transmisji (4G/LTE) PV do OSD
bramka LTE
sterownik/ koncentrator
RS-485
IEC103
RS-485
MODBUS
Smart Logger
ETH
MODBUS TCP/IP
switch Ethernet
falownik
kanał transmisji (4G/LTE) PV do inwestora
bramka LTE
ETH
MODBUS TCP/IP
wyspa I/O
moduły fotowoltaiczne
NPort 5232I
RS-485
DLMS
Kontrola procesów ładowania i rozładowania baterii, zwiększa ich żywotność i bezpieczeństwo operacji.
Śledzenie stanu baterii oraz warunków środowiskowych pozwala przewidzieć i wyprzedzić awarie.
Przekaz danych w czasie rzeczywistym pozwala reagować na dynamiczne zmiany w zapotrzebowaniu na energię.
Cyberbezpieczne urządzenia OT chronią BESS przed atakami hackerskimi, zapewniając niezawodność i ciągłość dostaw energii.
Kluczowe znaczenie dla wydajności inwestycji na dużą skalę mają dane. Brak jednak uniwersalnego podejścia do ich przesyłania i przechowywania. Opierając się na bogatym doświadczeniu firmy Moxa we wspieraniu właścicieli i dostawców BESS, zalecamy na skupieniu się na dwóch kwestiach, jakimi są:
Komponenty w magazynach energii często pracują w trudnych warunkach. Dlatego ważne jest, aby wybierać urządzenia, które są odporne na wysoką temperaturę i zakłócenia elektromagnetyczne.
Oznacza to korzystanie z urządzeń, które mają co najmniej dwa źródła zasilania lub możliwość wymiany danych za pomocą zapasowych ścieżek komunikacyjnych. Dzięki temu minimalizujemy ryzyko utraty tych danych oraz poważnych strat.
Kluczowe rozwiązania w sieciach komunikacyjnych. Pozwalają zintegrować wiele urządzeń i stworzyć spójny system wymiany danych. W przypadku magazynów o budowie modułowej pozwalają na ich łączenie, w przypadku kontenerowych dużych instalacji na budowę redundantnych sieci pierścieniowych, zwiększając niezawodność sieci.
Zaawansowane urządzenia sieciowe, zabezpieczające system telemechaniki przed cyberatakami i minimalizujące ryzyko nieautoryzowanego dostępu. Firewalle monitorują i analizują ramki danych, wykorzystując mechanizm DPI dla protokołów takich jak DNP3 czy Modbus TCP, co znacząco podnosi poziom bezpieczeństwa systemu.
W systemach EMS pełnią rolę serwerów dla SCADY. Przemysłowe komputery z architekturą x86 gwarantują wysoką wydajność i odgrywają kluczową rolę w zarządzaniu, monitorowaniu i optymalizacji pracy całego systemu magazynowania energii.
Ich głównym zadaniem jest agregacja ruchu danych z podłączonych urządzeń i przekazywanie go dalej. Są swobodnie programowalne i wykorzystywane do lokalnej obróbki danych oraz tworzenia wizualizacji procesowych. Posiadają mechanizmy ułatwiające integrację z usługami chmurowymi (Azure/AWS).
Urządzenia do akwizycji danych umożliwiające pozyskiwanie sygnałów cyfrowych i analogowych oraz ich przesyłanie do systemów EMS. Są wykorzystywane do monitorowania różnych parametrów np. fizycznych (stan otwarcia/zamknięcia drzwi) czy środowiskowych (temperatura, wilgotność).
Służą dołączenia systemów korzystających z różnych protokołów komunikacyjnych. Pozwalają na skomunikowanie np. systemu SCADA działającego na Modbus TCP z licznikiem używającym Modbus RTU. Wspierają także inne protokoły takie jakDNP3, IEC 61850, IEC 103/104/105 oraz MQTT, co jest kluczowe w różnorodnych zastosowaniach w wymianie danych między urządzeniami z różnymi interfejsami jakRS-232/422/485, Ethernet miedziany czy światłowodowy.
Rozwiązania pozwalające na podłączenie urządzeń z interfejsem RS-232/422/485 do sieci Ethernet. Często używane do łączenia analizatorów lub liczników energii. W przypadku magazynów energii mogą być wykorzystywane np. do komunikacji z systemami przeciwpożarowymi.
Software wspomagający EMS służący do zdalnej kontroli i diagnostyki przemysłowej sieci Ethernet. Posiada funkcję autowykrywania topologii sieci, daje możliwość jej monitorowania oraz konfigurowania poszczególnych jej elementów (switche, routery, konwertery itd.). W przypadku wystąpienia określonych zdarzeń, alarmuje użytkownika oraz raportuje stan sieci do systemów nadrzędnych.
Magazyny kontenerowe to jednostki z reguły stosowane przy instalacjach o dużej mocy. W poniższym przykładzie, z uwagi na różnorodność interfejsów w systemach pomiaru danych środowiskowych, HVAC czy kontroli dostępu, wykorzystano rozwiązania komunikacyjne Moxa:
Szafa FT
stacja pogodowa
licznik
system telemechaniki
sterownik polowy
analizator
kanał transmisji (4G/LTE) PV do OSD
bramka LTE
sterownik/ koncentrator
RS-485
IEC103
RS-485
MODBUS
Smart Logger
ETH
MODBUS TCP/IP
switch Ethernet
falownik
kanał transmisji (4G/LTE) PV do inwestora
bramka LTE
ETH
MODBUS TCP/IP
wyspa I/O
moduły fotowoltaiczne
NPort 5232I
RS-485
DLMS
LAN
EDS
Switch Ethernet
NAT
Urządzenie do translacji adresów sieciowych
ioLogik
Moduł wejść/wyjść
NPort
Serwer portów szeregowych
MGate
Konwerter protokołu
UC
Przemysłowy koncentrator danych
DRP/BXP
Industrial PC dla systemu EMS
czujniki środowiskowe
kontrola dostępu
Opis
Opis
FSS
UPS
Opis
Opis
Opis
HVAC
zestaw baterii
Prezentowany model daje elastyczność i możliwość wykorzystania takiej ilości kontenerów, ilu wymaga projekt. Poza urządzeniami odpowiedzialnymi za pozyskiwanie danych środowiskowych wykorzystano firewall z obsługą protokołu pierścieniowego oraz panelu HMI do lokalnego odczytu i sterowania pracą magazynu.
Szafa FT
stacja pogodowa
licznik
system telemechaniki
sterownik polowy
analizator
kanał transmisji (4G/LTE) PV do OSD
bramka LTE
sterownik/ koncentrator
RS-485
IEC103
RS-485
MODBUS
Smart Logger
ETH
MODBUS TCP/IP
switch Ethernet
falownik
kanał transmisji (4G/LTE) PV do inwestora
bramka LTE
ETH
MODBUS TCP/IP
wyspa I/O
moduły fotowoltaiczne
NPort 5232I
RS-485
DLMS
Instalacje BESS to nie tylko systemy wymiany danych implementowane wewnątrz magazynów. Monitorowanie parametrów wymaga także zbudowania odpowiedniej infrastruktury. Portfolio rozwiązań Moxa pozwala podejść do tematu holistycznie - od urządzeń wewnątrz konstrukcji magazynu, przez urządzenia komunikacyjne służące wymianie informacji, aż po jednostki serwerowe i oprogramowanie wspierające systemy EMS.
Szafa FT
stacja pogodowa
licznik
system telemechaniki
sterownik polowy
analizator
kanał transmisji (4G/LTE) PV do OSD
bramka LTE
sterownik/ koncentrator
RS-485
IEC103
RS-485
MODBUS
Smart Logger
ETH
MODBUS TCP/IP
switch Ethernet
falownik
kanał transmisji (4G/LTE) PV do inwestora
bramka LTE
ETH
MODBUS TCP/IP
wyspa I/O
moduły fotowoltaiczne
NPort 5232I
RS-485
DLMS
Moxa to lider na rynku urządzeń do komunikacji przemysłowej. Jednym z celów firmy jest zapewnienie bezawaryjnego działania i kompatybilności urządzeń w perspektywie kilkunastu lat. Dzięki rozwiązaniom Moxa zyskują wszystkie trzy strony zaangażowane w systemy BESS: producenci magazynów, integratorzy i inwestorzy.
Cyberataki na systemy energetyczne są coraz częstsze, dlatego coraz większą uwagę zwraca się na bezpieczeństwo danych. Energetyka jest postrzegana jako infrastruktura krytyczna, dlatego stawiane są przed nią jeszcze wyższe wymogi cyberbezpieczeństwa niż w innych sektorach przemysłu. Przykładem takiej strategii jest dyrektywa NIS 2, która skupia się na holistycznym podejściu do bezpieczeństwa obejmując nie tylko kwestie IT, ale też systemy przemysłowe. Wraz ze wzrostem popularności BESS również i te systemy będą narażone na cyberataki.
Przygotowaliśmy krótki przewodnik, z którego dowiesz się, jakie działania warto podjąć by podnieść bezpieczeństwo systemów wymiany danych, także w magazynach energii.
Dowiedz się więcejJesteśmy jedynym dystrybutorem rozwiązań producenta w Polsce. Działamy w modelu VAD, pomagając także we wdrożeniach systemów związanych z magazynami energii.
Posiadamy dostępne od ręki produkty, własny serwis, wiemy, jak wdrożyć sprzedawane rozwiązania i dzielimy się tą wiedzą.
Jestem głównym specjalistą Elmark Automatyka ds. Energetyki. Jeśli jesteś projektantem, integratorem lub inwestorem i na etapie planowania masz jakiekolwiek pytania w zakresie magazynowania energii - skontaktuj się ze mną. Wspólnie przeanalizujemy i spróbujemy rozwiązać Twój problem.
Manager ds. Energetyki w Elmark Automatyka S.A.
