關(guān)于California Rule 21 (加州分布式可再生能源 IEEE2030.5 用例)

作者：戈登·林, 翻譯Linda

前言

出口美國的光伏和儲能廠商一定會非常熟悉California Rule 21. 這個法規(guī)實(shí)際發(fā)布有些年了。不過近期在溝通中發(fā)現(xiàn)還是有不少業(yè)內(nèi)同事對這個法規(guī)，以及它和SunSpec IEEE2030.5 CSIP的關(guān)系不清楚。這份資料比較詳細(xì)解釋了Rule 21。

編者注：本文目的是供各位同仁參考澄清疑惑，非謀利目的。文件可收藏，勿拿去謀利。

傳統(tǒng)上，電力公司根據(jù)預(yù)測需求提供能源。隨著越來越多不可預(yù)測的分布式能源（DER）（尤其是太陽能）的上線，這種模式正在迅速發(fā)生變化。分布式能源對電網(wǎng)具有間歇性且目前不受控制的影響，導(dǎo)致穩(wěn)定性問題，包括停電，諷刺的是，停電是由于能源生產(chǎn)過剩造成的。

近年來，加利福尼亞州與許多其他州一起在制定解決方案方面取得了長足進(jìn)步，以緩解與屋頂太陽能滲透率增加相關(guān)的問題。加州公用事業(yè)委員會 (CPUC) 于 2016 年 6 月做出第 21 條規(guī)則決定，要求智能逆變器由公用事業(yè)公司或 DER 運(yùn)營商/聚合商進(jìn)行管理，以維持電網(wǎng)可靠性。本文提供了有關(guān)加州第 21 條實(shí)施狀況的簡要更新。

加州規(guī)則 21

第 21 條決定基于智能逆變器工作組(SIWG) 的建議，包括三個實(shí)施階段：第 1 階段 – 實(shí)施強(qiáng)制性自主智能逆變器功能；第 2 階段 – 增加智能逆變器的通信要求；第三階段——先進(jìn)智能逆變器功能的建議。

第一階段

在第一階段，智能逆變器的設(shè)置符合每個公用事業(yè)公司的互連手冊。配置完成后，它們會根據(jù)當(dāng)?shù)貤l件調(diào)整輸出來自主運(yùn)行（即無需通信），從而有助于維持電網(wǎng)可靠性和電能質(zhì)量。第一階段的七個職能是：

反孤島效應(yīng)：在長期異常條件下脫扣

低/高電壓穿越：穿越超出正常限制的電壓偏移

低頻/高頻穿越：穿越超出正常限制的頻率偏移

Volt-VAr：通過對本地電壓測量的自主響應(yīng)進(jìn)行動態(tài)無功功率注入

緩升率：定義默認(rèn)和緊急緩升率以及上限和下限

固定功率因數(shù)：以固定功率因數(shù)提供無功功率

軟重連：提供“軟啟動”方法

第二階段

在第二階段，強(qiáng)制要求公用事業(yè)公司和智能逆變器或聚合器之間存在雙向通信要求。雖然第一階段的功能可以自主運(yùn)行，但如果沒有通信就無法修改它們。隨著網(wǎng)絡(luò)或太陽能條件的變化，它們的參數(shù)和軟件無法更新。此外，大多數(shù)（如果不是全部）擬議的第三階段功能都需要通信。通信允許向智能逆變器發(fā)布功能和安全更新，而無需親自前往每個站點(diǎn)。

選定的通信協(xié)議必須：在不同的媒體接口上運(yùn)行；通過 TCP/IP 互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議運(yùn)行；采用國際標(biāo)準(zhǔn)IEC 61850作為信息模型；在傳輸層和應(yīng)用層提供網(wǎng)絡(luò)安全；并為用戶和設(shè)備身份驗(yàn)證提供網(wǎng)絡(luò)安全。

CA 規(guī)則 21 選擇 IEEE 2030.5 標(biāo)準(zhǔn)（也稱為智能能源配置文件 2.0）作為默認(rèn)通信協(xié)議，因?yàn)樗鼭M足所有列出的選擇標(biāo)準(zhǔn)。 IEEE 2030.5 是一種基于標(biāo)準(zhǔn)互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議構(gòu)建的安全、可擴(kuò)展且用戶友好的應(yīng)用層協(xié)議。該標(biāo)準(zhǔn)包含基于 IEC 61850 的 DER 對象模型、直接控制、自主曲線以及狀態(tài)和計(jì)量信息。這些功能確保公用事業(yè)公司擁有維持電網(wǎng)穩(wěn)定性和可靠性所需的工具。

此外，規(guī)則 21 的決定指示加州投資者擁有的公用事業(yè)公司 (IOU) 公布實(shí)施第二階段協(xié)議的任何商定的技術(shù)要求。 2016年8月31日，加州智能逆變器實(shí)施工作組發(fā)布了《IEEE 2030.5通用加州IOU規(guī)則21智能逆變器實(shí)施指南》1.0版，定義了加州通用智能逆變器規(guī)范（CSIP）。 CSIP 為逆變器通信創(chuàng)建了一個通用的通信配置文件，各方都可以依賴該配置文件來促進(jìn)“即插即用”通信。 CSIP 的一些指導(dǎo)原則包括：

使用 IEEE 2030.5 通過定義完整的配置文件（包括數(shù)據(jù)模型、消息傳遞模型、通信協(xié)議和安全性）來實(shí)現(xiàn)互操作性

限制和/或消除某些 IEEE 2030.5 選項(xiàng)以增強(qiáng)互操作性

使用現(xiàn)有的 IEEE 2030.5 資源和方法，而不是發(fā)明新的資源和方法

借助 CSIP 實(shí)施指南、IEEE 2030.5 規(guī)范以及每個 IOU 的互連手冊，智能逆變器制造商、聚合商等可以開始實(shí)施所有第 2 階段的要求。

第三階段

智能逆變器系統(tǒng)的使用可以通過最小化其運(yùn)行來延長配電設(shè)備的使用壽命，同時改善客戶的電能質(zhì)量。先進(jìn)功能將使智能逆變器系統(tǒng)在配電系統(tǒng)穩(wěn)定、電力系統(tǒng)可靠性和總體能源效率方面扮演更加積極的角色。2016年3月，智能逆變器工作組（SIWG）對以下候選先進(jìn)智能逆變器功能進(jìn)行了技術(shù)分析：

監(jiān)控DER數(shù)據(jù) - 能夠提供狀態(tài)信息和計(jì)量數(shù)據(jù)。

斷開/重新連接 - 能夠提供“停止通電”狀態(tài)。

限制最大實(shí)際功率 - 能夠設(shè)置實(shí)際功率輸出的最大限制。

設(shè)置實(shí)際功率輸出 - 能夠設(shè)置實(shí)際功率輸出水平。

頻率-瓦特模式 - 能夠通過增加或減少實(shí)際功率輸出來對抗頻率波動。

電壓-瓦特模式 - 能夠通過增加或減少實(shí)際功率輸出來對抗電壓波動。

動態(tài)無功電流 - 能夠根據(jù)電壓動態(tài)變化提供無功電流支持。

調(diào)度控制 - 能夠?yàn)樘囟〞r間段安排DER控制。

未來，電力工程分析、測試結(jié)果、經(jīng)濟(jì)、電價以及其他因素將最終確定公用事業(yè)將使用哪些先進(jìn)功能來實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)。

現(xiàn)狀

Phase 1：

Rule 21決定要求所有并網(wǎng)智能逆變器在UL 1741 Supplement SA獲得批準(zhǔn)后的一年內(nèi)實(shí)施第一階段功能。UL 1741 SA于2016年9月8日進(jìn)行了投票并獲得批準(zhǔn)，UL表示他們已準(zhǔn)備開始認(rèn)證工作。到2017年9月，所有逆變器都需要獲得UL1741SA認(rèn)證才能獲得并網(wǎng)許可。

Phase 2:：

Rule 21決定指示加州投資公用事業(yè)在決定做出后的六個月內(nèi)提交有關(guān)通信方面任何達(dá)成一致的技術(shù)要求的建議信。CSIP實(shí)施指南的第1.0版已經(jīng)完成，IOUs目前正在制定它們的并網(wǎng)手冊。

同時，公用事業(yè)、聚合器、智能逆變器制造商和其他相關(guān)方一直在實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場條件下積極測試第二階段的通信。更大規(guī)模的現(xiàn)場試驗(yàn)正在籌劃中。

編者注：目前的狀態(tài)是第二階段，通信協(xié)議采用IEEE2030.5 CSIP。電網(wǎng)支持功能根據(jù)IEEE1547/UL1741SB。

Phase 3:：

Rule 21決定要求加州投資公用事業(yè)在決定做出后的六個月內(nèi)提交有關(guān)先進(jìn)智能逆變器功能的建議信。公用事業(yè)和其他相關(guān)利益相關(guān)者目前正在最終確定第三階段的先進(jìn)逆變器功能清單。

關(guān)于北京泰斯汀通信技術(shù)有限公司

北京泰斯汀通信技術(shù)有限公司（簡稱Beijing Testing）提供完整的光、儲、充、V2G自動化測試方案。包括：

覆蓋全球標(biāo)準(zhǔn)的光伏及儲能并網(wǎng)逆變器自動化測試設(shè)備（SunSpec IEEE2030.5 CSIP認(rèn)證的測試系統(tǒng)，澳大利亞IEEE2030.5 CSIP認(rèn)證的測試系統(tǒng)，IEEE1547/UL1741完全自動化測試系統(tǒng)（測試自動化，測試結(jié)果分析自動化）……）

CCS標(biāo)準(zhǔn)電動汽車與充電樁PLC充電接口協(xié)議一致性測試及功能仿真測試 （DIN70121, ISO15118, ISO15118-20, IEC61851）

V2G測試方案, 包括：V2G DC, V2G AC標(biāo)準(zhǔn)自動化測試方案（V2G測試包括車和樁間的基于ISO15118-20, IEEE2030.5的通信測試，以及Grid Code支持功能、通信功能測試）

CCS Session Analyzer(車/樁互操作故障檢測專家分析系統(tǒng)，最新發(fā)布)

EEBUS測試設(shè)備及測試服務(wù)

OCPP測試服務(wù)

CCS, IEEE2030.5 CSIP, IEEE1547技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)咨詢、培訓(xùn)

咨詢并網(wǎng)逆變器測試、車/樁充電測試、V2G測試歡迎聯(lián)系我們

電話：010- 56497908

商務(wù)郵箱：sales@testingtech.com.cn

技術(shù)支持郵箱：support@testingtech.com.cn

審核編輯 黃宇