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(guó)的光伏和儲(chǔ)能廠商一定會(huì)非常熟悉California Rule 21. 這個(gè)法規(guī)實(shí)際發(fā)布有些年了。不過(guò)近期在溝通中發(fā)現(xiàn)還是有不少業(yè)內(nèi)同事對(duì)這個(gè)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(cè)需求提供能源。隨著越來(lái)越多不可預(yù)測(cè)的分布式能源（DER）（尤其是太陽(yáng)能）的上線，這種模式正在迅速發(fā)生變化。分布式能源對(duì)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(wèn)題，包括停電，諷刺的是，停電是由于能源生產(chǎn)過(guò)剩造成的。

近年來(lái)，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(zhǎng)足進(jìn)步，以緩解與屋頂太陽(yáng)能滲透率增加相關(guān)的問(wèn)題。加州公用事業(yè)委員會(huì) (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(yíng)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(jiǎn)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(gè)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(gè)公用事業(yè)公司的互連手冊(cè)。配置完成后，它們會(huì)根據(jù)當(dāng)?shù)貤l件調(diào)整輸出來(lái)自主運(yùn)行（即無(wú)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(gè)職能是：

反孤島效應(yīng)：在長(zhǎng)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(guò)對(duì)本地電壓測(cè)量的自主響應(yīng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)無(wú)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(wú)功功率

軟重連：提供“軟啟動(dòng)”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(méi)有通信就無(wú)法修改它們。隨著網(wǎng)絡(luò)或太陽(yáng)能條件的變化，它們的參數(shù)和軟件無(wú)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(wú)需親自前往每個(gè)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(guò) TCP/IP 互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議運(yùn)行；采用國(guó)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(duì)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(gè)通用的通信配置文件，各方都可以依賴該配置文件來(lái)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(guò)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(lái)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(gè) IOU 的互連手冊(cè)，智能逆變器制造商、聚合商等可以開(kāi)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(guò)最小化其運(yùn)行來(lái)延長(zhǎng)配電設(shè)備的使用壽命，同時(shí)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(duì)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(kāi)/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(guò)增加或減少實(shí)際功率輸出來(lái)對(duì)抗頻率波動(dòng)。

電壓-瓦特模式 - 能夠通過(guò)增加或減少實(shí)際功率輸出來(lái)對(duì)抗電壓波動(dòng)。

動(dòng)態(tài)無(wú)功電流 - 能夠根據(jù)電壓動(dòng)態(tài)變化提供無(wú)功電流支持。

調(diào)度控制 - 能夠?yàn)樘囟〞r(shí)間段安排DER控制。

未來(lái)，電力工程分析、測(cè)試結(jié)果、經(jīng)濟(jì)、電價(jià)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(lái)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(kāi)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(gè)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(cè)。

同時(shí)，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(chǎng)條件下積極測(cè)試第二階段的通信。更大規(guī)模的現(xiàn)場(chǎng)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(gè)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(jiǎn)稱Beijing Testing）提供完整的光、儲(chǔ)、充、V2G自動(dòng)化測(cè)試方案。包括：

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

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

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

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審核編輯 黃宇