Der Anschluss eines Batteriespeichersystems (BESS) an das Stromnetz ist komplexer als der Anschluss eines herkömmlichen Solarwechselrichters. BESS-Systeme importieren und exportieren Strom, arbeiten in mehreren Modi (Laden, Entladen, Standby) und interagieren mit der Frequenz, Spannung und Schutzkoordination des Netzes auf eine Weise, die eine sorgfältige Konstruktion erfordert. Dieser Leitfaden behandelt die wichtigsten Standards, Schutzanforderungen und Verbindungsprozessschritte, die EPC-Ingenieure und Projektentwickler für BESS-Projekte in den USA, Europa und auf internationaler Ebene bewältigen müssen.
Die BESS-Verbindung basiert auf einem mehrschichtigen Stapel von Ausrüstungs-, Sicherheits- und Grid-Code-Standards:
| Standard | Umfang | Region | Hauptanforderungen |
|---|---|---|---|
| IEEE 1547-2018 | Verbindung von DER mit Stromnetzen | USA | Voltage/frequency ride-through, reactive power, anti-islanding, reconnection |
| UL 9540 | Energiespeichersysteme und Gerätesicherheit | USA/International | Sicherheit auf Systemebene, Fehlereindämmung, Brandschutz, Inbetriebnahmetests |
| UL 9540A | Brandausbreitungsprüfung für BESS | USA/International | Verhinderung der Ausbreitung von thermischem Durchgehen zwischen Zellen, Modulen und Schränken |
| UL 1741 SA | Erweiterte Wechselrichterfunktionen zur Netzstützung | USA (CA-Regel 21) | Volt-VAR, Volt-Watt, frequency-watt response, ride-through |
| IEC 62933-5-2 | Sicherheitsanforderungen für elektrochemische EES | International | Elektrischer, mechanischer und Brandschutz auf Standortebene für BESS-Installationen |
| EN 50549 / VDE AR N 4105 | DER-Verbindungsanforderungen | Europa | Einhaltung der Netzvorschriften für LV/MV-Anschluss, Ride-Through und Blindleistung |
| NFPA 855 | Installation stationärer Energiespeichersysteme | USA (von AHJ übernommen) | Indoor/outdoor installation, spacing, fire suppression, egress |
IEEE 1547-2018 (und seine Ergänzung IEEE 1547a-2020) definiert, wie sich verteilte Energieressourcen (DER), einschließlich BESS, verhalten müssen, wenn sie an das Stromnetz (EPS) angeschlossen sind. Wichtige Anforderungen für BESS:
Spannungs- und Frequenzüberbrückung: BESS-Systeme müssen bei bestimmten Spannungs- und Frequenzstörungen verbunden und betriebsbereit bleiben, anstatt offline auszulösen (die alte Anforderung von IEEE 1547-2003). Category III (the most stringent, typically required for larger BESS) mandates:
Blindleistungsfähigkeit: BESS inverters must support power factor control from 0.85 leading to 0.85 lagging (Category B systems, ≥500 kW). This allows the BESS to provide volt-VAR support to the grid independently of its charge/discharge state.
Anti-Islanding: Das BESS muss einen Ausfall der Netzversorgung innerhalb von 2 Sekunden erkennen und abschalten, um zu verhindern, dass das BESS eine „Insel“ von Lasten, die vom größeren Netz getrennt sind, mit Strom versorgt. Detection methods include frequency drift, voltage shift, and active anti-islanding algorithms. Mehrere DERs am selben Verbindungspunkt müssen ihre Anti-Islanding-Erkennung koordinieren.
UL 9540 ist der Sicherheitsstandard auf Systemebene für Energiespeichersysteme in den USA und wird weltweit zunehmend gefordert. Es umfasst:
UL 9540A ist ein ergänzender Brandtest, der die Ausbreitung thermischen Durchgehens bewertet. Es wird auf Zellen-, Modul-, Einheiten- (Rack/Schrank) und Installationsebene durchgeführt. Viele US-Gerichtsbarkeiten (Kalifornien, New York, Massachusetts) verlangen UL 9540A-Testergebnisse, bevor BESS-Installationen genehmigt werden. CATL-, BYD- und Pylontech-Batterien, die in BESS von Econo Solar verwendet werden, verfügen über UL 9540A-Testdaten für die relevante Zellchemie und Modulkonfiguration.
Das BESS muss durch ein spezielles Verbindungsschutzrelais am Verbindungspunkt (POI) geschützt werden. Typische Relaisfunktionseinstellungen für eine US-Versorgungsverbindung eines kommerziellen BESS:
| Relaisfunktion | ANSI-Code | Typischer Einstellbereich | Reisezeit |
|---|---|---|---|
| Überspannung (Phase) | 27/59 | >1,10 pu (momentan), >1,06 pu (zeitgesteuert) | 0,16 s / 2 s |
| Unterspannung (Phase) | 27 | <0,88 pu (zeitgesteuert), <0,50 pu (momentan) | 2 s / 0,16 s |
| Überfrequenz | 81O | >60,5 Hz | 0,16 s |
| Unterfrequenz | 81U | <59,5 Hz (zeitgesteuert), <57,0 Hz (inst.) | 2 s / 0,16 s |
| Gerichteter Überstrom | 67 | Festgelegt durch eine Studie zum Versorgungsschutz | Pro DOCR-Koordination |
| Anti-Islanding (passiv) | 81R (ROCOF) | >1,0 Hz/s Änderungsrate | 0,2 s |
| Erdschlussüberstrom | 50G/51G | Wird vom Utility festgelegt | Pro Koordination |
Genaue Relaiseinstellungen müssen durch eine Studie zur Koordinierung des Versorgungsschutzes bestätigt werden. Verwenden Sie niemals generische Einstellungen aus dem Standardpaket eines BESS-Anbieters – Versorgungsunternehmen benötigen projektspezifische Berechnungen der Relaiseinstellungen, die von einem lizenzierten Elektrotechniker unterzeichnet wurden.
Der Zusammenschaltungsantragsprozess in den USA (FERC Order 2222, staatliche PUC-Prozesse) folgt normalerweise diesen Phasen:
Außerhalb der USA variieren die BESS-Verbindungsanforderungen je nach Land, folgen jedoch ähnlichen Grundsätzen:
Econo Solar liefert netzbereite BESS-Systeme von CATL, BYD und Pylontech mit projektspezifischer Compliance-Dokumentation für die Verbindungsanforderungen in den USA, Europa, Australien und GCC. Unser technisches Team kann Gerätepakete bereitstellen, die entsprechend den Anforderungen der Verbindungsstudie Ihres Versorgungsunternehmens vorkonfiguriert sind. Kontaktieren Sie uns für eine BESS-Beschaffungsberatung.
UL 9540 ist der Sicherheitsstandard auf Systemebene für das gesamte Energiespeichersystem – er deckt elektrische Sicherheit, mechanische Integrität, BMS-Funktionalität und Wärmemanagement ab. UL 9540A ist ein ergänzender Brandtest, der speziell die Ausbreitung von thermischem Durchgehen beurteilt – d. h. ob sich ein Brand, der in einer Batteriezelle beginnt, auf benachbarte Zellen, Module oder Schränke ausbreitet. UL 9540A-Tests werden auf vier Ebenen durchgeführt: Zelle, Modul, Einheit und Installation. Viele US-Gerichtsbarkeiten verlangen UL 9540A-Testergebnisse als Teil von Baugenehmigungsanträgen für BESS-Installationen, insbesondere für Systeme über 20 kWh in Gewerbegebäuden.
Für ein kleines kommerzielles BESS (<5 MW, qualifiziert für die beschleunigte Abwicklung) beträgt der Zeitrahmen für die Zusammenschaltung in der Regel 6–12 Monate von der Antragstellung bis zur Inbetriebnahme, vorausgesetzt, dass keine wesentlichen Netzaufrüstungen erforderlich sind. Bei größeren Projekten (5–50 MW), die eine vollständige Systemauswirkungsstudie und Anlagenstudie erfordern, sind bei überlasteten Versorgungswarteschlangen in der Regel 18–36 Monate erforderlich. Bei Projekten in Versorgungsunternehmen mit langen Verbindungswarteschlangen (PG&E, Con Edison, ComEd) kann es zu Verzögerungen von 36–48 Monaten kommen. Das Vorabladen der Anwendung mit detaillierten und genauen technischen Daten ist die effektivste Möglichkeit, die Studienzykluszeit zu verkürzen.
Ja. IEEE 1547-2018 erfordert einen Anti-Islanding-Schutz für jedes BESS (oder andere DER), das an das Verteilungssystem angeschlossen ist, unabhängig davon, ob es sich hinter dem Zähler oder vor dem Zähler befindet. Anti-Islanding verhindert, dass das BESS Versorgungsleiter mit Strom versorgt, von denen Außendienstmitarbeiter bei einem Netzausfall annehmen könnten, dass sie stromlos sind – eine wichtige Sicherheitsanforderung. Hinter-dem-Zähler-BESS-Systeme, die über eine Microgrid-/Islanding-Fähigkeit verfügen (absichtliche Inselbildung zur Notstromversorgung), müssen Übertragungsschalter und Schutzsysteme verwenden, die die IEEE 1547.4-Anforderungen für absichtliche Inselbildung erfüllen, die sich von den standardmäßigen Anti-Islanding-Anforderungen unterscheiden.
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