Соединение сети BESS: Руководство IEEE 1547 и UL 9540

Подключить аккумуляторную систему хранения энергии (BESS) к электрической сети сложнее, чем подключить обычный солнечный инвертор. Системы BESS как импортируют, так и экспортируют электроэнергию, работают в нескольких режимах (заряд, разряд, режим ожидания) и взаимодействуют с частотой сети, напряжением и координацией защиты способами, требующими тщательного проектирования. В этом руководстве описаны ключевые стандарты, требования к защите и этапы процесса межсетевого взаимодействия, которыми должны руководствоваться инженеры EPC и разработчики проектов в американских, европейских и международных проектах BESS.

1. Применимые стандарты для подключения к сети BESS.

Соединение BESS основано на многоуровневом наборе стандартов оборудования, безопасности и сетевых норм:

Стандартный	Область применения	Регион	Ключевые требования
ИЭЭЭ 1547-2018	Подключение РЭР к электроэнергетическим системам	США	Сквозное напряжение/частота, реактивная мощность, защита от изолирования, повторное подключение
УЛ 9540	Системы хранения энергии и безопасность оборудования	США/Международный	Безопасность на уровне системы, локализация неисправностей, пожарная безопасность, пуско-наладочные испытания
УЛ 9540А	Тестирование распространения огня для BESS	США/Международный	Предотвращение неконтролируемого распространения тепла между ячейками, модулями, шкафами
УЛ 1741 СА	Расширенные функции инвертора для поддержки сети	США (Правило 21 штата Калифорния)	Вольт-ВАР, Вольт-Ватт, частотно-ваттная характеристика, проходимость
МЭК 62933-5-2	Требования безопасности ЭЭС на основе электрохимии	Международный	Электрическая, механическая и пожарная безопасность на уровне объекта для установок BESS
EN 50549 / VDE AR N 4105	Требования к взаимодействию РЭР	Европа	Соответствие сетевым нормам для подключения НН/СН, проходимости, реактивной мощности
НФПА 855	Монтаж стационарных систем хранения энергии	США (принято AHJ)	Внутренняя/наружная установка, расстояние, пожаротушение, выход

2. IEEE 1547-2018: Основные требования для BESS.

IEEE 1547-2018 (и поправка к нему IEEE 1547a-2020) определяет, как распределенные энергетические ресурсы (DER), включая BESS, должны вести себя при подключении к электроэнергетической системе (EPS). Ключевые требования, предъявляемые к BESS:

Переход по напряжению и частоте: Системы BESS должны оставаться подключенными и работоспособными при заданных отклонениях напряжения и частоты, а не отключаться в автономном режиме (старое требование IEEE 1547-2003). Требования категории III (наиболее строгие, обычно требуются для более крупных BESS):

Непрерывная работа: напряжение 0,88–1,10 о.е., 59,5–60,5 Гц (США, система 60 Гц)
Мгновенное прекращение: 0,50–0,88 о.е. на срок до 0,16 секунды, затем возврат.
Разрешительная работа: 0,00–0,50 о.е. до 1,0 секунды.
Частота: прекращается в течение 0,16 с для событий с частотой ниже 57,0 Гц или выше 62,0 Гц.

Реактивная мощность: Инверторы BESS должны поддерживать управление коэффициентом мощности от 0,85 с опережением до 0,85 с запаздыванием (системы категории B, ≥500 кВт). Это позволяет BESS обеспечивать поддержку вольт-вар в сети независимо от ее состояния заряда/разряда.

Анти-островление: BESS должна обнаружить и отключиться в течение 2 секунд при потере энергоснабжения, предотвращая подачу питания BESS на «островок» нагрузки, отключенный от более широкой сети. Методы обнаружения включают дрейф частоты, сдвиг напряжения и алгоритмы активной защиты от секционирования. Несколько DER в одной и той же точке соединения должны координировать свое обнаружение защиты от изолирования.

3. UL 9540 и UL 9540A: Сертификация безопасности.

UL 9540 — это стандарт безопасности системного уровня для систем хранения энергии в США, который становится все более востребованным во всем мире. Он охватывает:

Электробезопасность: сопротивление изоляции, диэлектрическая стойкость, непрерывность заземления.
Механическая безопасность: степень защиты корпуса IP (минимум IP54 для наружной установки), сейсмостойкость (зона 4 для проектов в Калифорнии)
Тестирование системы управления температурным режимом: эффективность охлаждения при температуре окружающей среды 45°C, сценарии неисправностей
Тестирование системы управления аккумулятором (BMS): перезарядка, чрезмерная разрядка, короткое замыкание, защита от перегрева.
Пожарная безопасность: обнаружение дыма, интеграция пожаротушения, средства аварийного отключения.

UL 9540A — это дополнительное испытание на огнестойкость, оценивающее распространение неконтролируемого теплового излучения. Оно проводится на уровне ячейки, модуля, блока (стойки/шкафа) и установки. Во многих юрисдикциях США (Калифорния, Нью-Йорк, Массачусетс) перед одобрением установки BESS требуются результаты испытаний UL 9540A. Батареи CATL, BYD и Pylontech, используемые в BESS, поставляемые Econo Solar, соответствуют данным испытаний UL 9540A для соответствующего химического состава элементов и конфигурации модуля.

4. Настройки реле защиты в точке соединения

BESS должна быть защищена специальным реле защиты соединения в точке соединения (POI). Типичные настройки функций реле для подключения коммерческой системы BESS к коммунальным предприятиям США:

Функция реле	Код ANSI	Типичный диапазон настроек	Время поездки
Перенапряжение (фаза)	27/59	>1,10 о.е. (мгновенно), >1,06 о.е. (по времени)	0,16 с/2 с
Пониженное напряжение (фаза)	27	<0,88 о.е. (по времени), <0,50 о.е. (мгновенно)	2 с / 0,16 с
Повышенная частота	81О	>60,5 Гц	0,16 с
Пониженная частота	81У	<59,5 Гц (по времени), <57,0 Гц (мгновенно)	2 с / 0,16 с
Направленная перегрузка по току	67	Установлено исследованием защиты коммунальных предприятий	По координации DOCR
Анти-островывание (пассивное)	81Р (РОКОФ)	Скорость изменения >1,0 Гц/с	0,2 с
Сверхток замыкания на землю	50Г/51Г	Устанавливается утилитой	По согласованию

Точные настройки реле должны быть подтверждены исследованием координации защиты энергосистемы. Никогда не используйте общие настройки из стандартного пакета поставщика BESS — утилиты требуют расчетов настроек реле для конкретного проекта, подписанных лицензированным инженером-электриком.

5. Процесс подключения инженерных сетей

Процесс подачи заявки на присоединение в США (Приказ FERC 2222, процессы PUC штата) обычно состоит из следующих этапов:

Предварительная заявка: Неофициальная проверка с участием коммунального предприятия для подтверждения предварительной осуществимости, уровня напряжения POI и доступной мощности. Некоторые утилиты предлагают услугу запроса данных перед применением.
Подача заявки: Отправьте заявку на подключение, план объекта, однолинейную схему, спецификации оборудования (PCS/инвертор, аккумулятор, BMS) и плату за заявку (1000–10 000 долларов США и более).
Обзорное совещание: Утилита подтверждает положение в очереди на исследование и требования к данным проекта.
Технико-экономическое обоснование (или ускоренный анализ для небольших систем <5 МВт): Вспомогательные экраны для защиты от теплового воздействия, напряжения и воздействия короткого замыкания. Гонорар: 3000–25 000 долларов США. Срок: 45–90 дней.
Исследование воздействия системы (SIS): Полный анализ потоков мощности и короткого замыкания. Требуется для более крупных проектов или проектов, которые не прошли ускоренную проверку. Гонорар: $25 000–$100 000+. Срок: 90–180 дней.
Исследование объектов: Определяет, какие модернизации принадлежат коммунальному предприятию (трансформаторы, защитное оборудование, замена проводки) необходимы, и распределяет затраты. Срок: 90–180 дней.
Заключение договора о присоединении: Юридическое соглашение между разработчиком проекта и коммунальным предприятием, охватывающее рабочие процедуры, измерения, ответственность и обязательства по поддержке сети.
Строительство и ввод в эксплуатацию: Установите BESS согласно утвержденному проекту. Полное тестирование реле защиты под руководством коммунальной службы и проверка измерений SCADA/AMI перед подачей питания.

6. Взаимосвязь BESS на европейском и международном рынках

За пределами США требования к межсетевому соединению BESS различаются в зависимости от страны, но следуют схожим принципам:

Европа (стандарты IEC/CENELEC): Подключение BESS регулируется стандартами EN 50549-1/2 (подключение низкого и среднего напряжения), национальными сетевыми нормами (сетевыми нормами ENTSO-E) и техническими правилами, специфичными для конкретных предприятий. VDE AR N 4105 является ключевым немецким стандартом. Все ПК/инверторы BESS должны иметь маркировку CE в соответствии с Директивой по низковольтному оборудованию (2014/35/EU).
Австралия: AS 4777.2 (подключение к сети для инверторных энергетических систем), Стандарты производительности генераторов AEMO (GPS) для зарегистрированной на рынке системы BESS. Применяются требования к измерению и защите на уровне штата.
Индия: Технические стандарты CEA для подключения (поправки 2022 г.), правила хранения CERC и требования к межсетевому соединению DISCOM/SLDC. Индийский сетевой кодекс требует наличия частотной характеристики для всех BESS мощностью выше 1 МВт.
Ближний Восток/ССАГПЗ: Технические требования DEWA, SEWA и TRANSCO (ОАЭ); Стандарт межсетевого взаимодействия SEC (Саудовская Аравия). Оба в целом соответствуют стандартам IEC с местными поправками для работы при высоких температурах (до 50°C окружающей среды).

Econo Solar поставляет готовые к использованию в сети системы BESS от CATL, BYD и Pylontech с документацией, соответствующей требованиям к межсетевому соединению США, Европы, Австралии и стран Персидского залива для конкретного проекта. Наша техническая группа может предоставить пакеты оборудования, предварительно сконфигурированные в соответствии с требованиями исследования межсетевых соединений вашего предприятия. Свяжитесь с нами для консультации по закупкам BESS.

Часто задаваемые вопросы

В чем разница между UL 9540 и UL 9540A?

UL 9540 — это стандарт безопасности на системном уровне для всей системы хранения энергии. Он охватывает электрическую безопасность, механическую целостность, функциональность BMS и управление температурным режимом. UL 9540A — это дополнительное испытание на огнестойкость, которое специально оценивает неконтролируемое распространение тепла, т. е. распространится ли пожар, начавшийся в одном аккумуляторном элементе, на соседние элементы, модули или шкафы. Тестирование UL 9540A проводится на четырех уровнях: элемент, модуль, блок и установка. Во многих юрисдикциях США результаты испытаний UL 9540A требуются при подаче заявок на получение разрешения на строительство для установок BESS, особенно для систем мощностью выше 20 кВтч в коммерческих зданиях.

Сколько времени занимает процесс подключения инженерных сетей для коммерческого проекта BESS?

Для небольших коммерческих BESS (<5 МВт, отвечающих требованиям ускоренной обработки) срок межсетевого соединения обычно составляет 6–12 месяцев от подачи заявки до подачи питания, при условии, что не требуется значительной модернизации сети. Для более крупных проектов (5–50 МВт), требующих полного изучения воздействия на систему и объектов, обычно в перегруженных очередях коммунальных предприятий обычно требуется 18–36 месяцев. Проекты коммунальных предприятий с длинными очередями на подключение (PG&E, Con Edison, ComEd) могут иметь задержки на 36–48 месяцев. Предварительная загрузка приложения подробными и точными инженерными данными — наиболее эффективный способ сократить время цикла исследования.

Нужна ли BESS защита от изолирования, если она находится за счетчиком?

Да. IEEE 1547-2018 требует защиты от изолирования для любого BESS (или другого DER), подключенного к системе распределения, независимо от того, находится ли он за счетчиком или перед счетчиком. Функция защиты от изолирования не позволяет BESS подавать напряжение на сетевые проводники, которые, как могут предположить полевые работники, обесточены во время отключения сети, что является критическим требованием безопасности. Системы BESS за счетчиком, которые включают в себя возможность микросети/изолирования (преднамеренное изолирование для резервного питания), должны использовать резервные переключатели и схемы защиты, соответствующие требованиям IEEE 1547.4 для преднамеренного изолирования, которые отличаются от стандартных требований против изолирования.

Источник солнечного оборудования по заводским ценам

Econo Solar поставляет сертифицированные UL 9540 и IEC системы BESS от CATL, BYD и Pylontech — в комплекте с документацией о соответствии межсетевых соединений для юрисдикции вашего проекта.

Получите ценовое предложение в течение 24 часов →

Требования к межсетевому соединению BESS: Руководство IEEE 1547 и UL 9540