Kuinka IEC toimii integroidakseen sähköajoneuvot verkkoon

Frances Cleveland on kyberturvallisuutta ja kestävyyttä koskevien ohjeiden johtaja IEC:n älykkään energian järjestelmäkomiteassa. Hän on myös työryhmän koollekutsuja (WG) 15, joka valmistelee sähköverkon tieto- ja viestintäturvallisuusnäkökohtia koskevia standardeja IEC TC 57:ssä, joka valmistelee älyverkon ydinstandardeja. Tässä artikkelissa hän selittää eri IEC:n teknisten komiteoiden, mukaan lukien SyC Smart Energyn, roolia sähköautojen integroitumisessa verkkoon.

Kaikkialla on huolissaan siitä, että sähköautojen latauskuormitus lisää suuresti sähköverkkojen kuormitusta. Latauskuormitus voi monin paikoin ylittää kotitalouksien nykyisen kysynnän ruuhka-aikoina. Mitä enemmän sähköajoneuvojen latauspisteitä otetaan käyttöön, on entistä tärkeämpää hallita sekä tehotasojen että latausajan joustavuutta.

Useiden vuosien ajan akateemisissa kirjoituksissa on ehdotettu sähköautojen akkujen käyttöä energian varastoinnin muotona, joka voi tarjota palveluita sähköverkkoon, vaikka vain latautuisi. Mutta nyt ympäri maailmaa on monia tutkimus- ja pilottiprojekteja, joissa käytetään jonkinlaista kaksisuuntaista energiavirtaa (lataus ja purkaminen), joko ajoneuvona--verkkoon (V2G) tai ajoneuvona-kotiin (V2H), sähköautoilla, jotka voivat myydä sähköä pääverkkoon ja jopa tukea mikroverkon energianhallintaa. Yksi näiden hankkeiden taustalla olevista ajatuksista on tarjota sähköautoon keino varastoida energiaa muuttuvista uusiutuvista luonnonvaroista, kuten auringosta ja tuulesta, käytettäväksi muina aikoina. Tämä tarkoittaa, että sähköautoja voidaan itse asiassa pitää eräänlaisena hajautettuna energialähteenä (DER).

Mukana monet IEC:n tekniset komiteat

IEC:ssä useat komiteat ja työryhmät tekevät yhteistyötä määritelläkseen standardeja ja ohjeita siitä, kuinka nämä uudentyyppiset sähköautoihin liittyvät laitteet tulisi integroida sähköjärjestelmiin. On olemassa useita teknisiä ryhmiä, jotka käsittelevät erityyppisten laitteiden fyysisiä ja turvallisuusnäkökohtia, ja toisia, jotka tarkastelevat, kuinka erityyppiset sähköautoihin liittyvät laitteet integroidaan sähköjärjestelmään.

IEC:n älykkään energian järjestelmäkomitean (SyC{0}}SE) tarkoituksena on auttaa koordinoimaan ja ohjaamaan eri IEC:n teknisten komiteoiden ja työryhmien erilaisia ​​toimia. Yksi sen nykyisistä projekteista on tuottaa asiakirja, IEC 63460, jossa kuvataan sähköautojen arkkitehtuuri- ja käyttö Monet EV-as-DER-ryhmän jäsenistä ovat myös muiden EV-teknisten ryhmien jäseniä, mikä johtaa vilkkaaseen keskusteluun ja toivottavasti hyvään yhteisymmärrykseen. Suurin osa tästä standardista koskee realististen sähköautojen lataus- ja purkukonfiguraatioiden tunnistamista sekä eri toimijoiden, verkko-operaattoreiden, aggregaattoreiden, tilojen energianhallinnan ja sähköajoneuvojen latausjärjestelmien välistä viestintää ja ohjausta. Tämän asiakirjan tulokset toivottavasti auttavat muita teknisiä ryhmiä ottamaan sähköautojen{12}}verkkotukiominaisuudet huomioon kehittäessään omia standardejaan.

Hyödyllisyysnäkökulman ymmärtäminen

Sähköautojen integroiminen sähköjärjestelmiin, jotta ne eivät ylikuormita verkkoa ja voivat todella tukea verkon luotettavuutta, vaatii kuitenkin sähkölaitoksen näkökulman ymmärtämistä. Kuva 1 (alla) näyttää kokonaiskuvan erityyppisistä DER- ja sähköautoihin liittyvistä järjestelmistä. SyC-SE käyttää tätä isoa kuvaa eri toimijoiden ja järjestelmien väliseen tiedonvaihtoon liittyvissä keskusteluissa.

IEC:llä on monia erilaisia ​​ryhmiä, jotka käsittelevät sähköautoihin liittyviä näkökohtia ja niiden latausta verkosta. Fyysisten näkökohtien osalta IEC TC 8 ja sen alakomiteat käsittelevät sähkönsyöttöjärjestelmien yleisiä järjestelmänäkökohtia. IEC TC 120 vastaa verkkoon integroitujen energian varastointijärjestelmien standardoinnista. IEC TC 69 valmistelee julkaisuja, jotka liittyvät sähkökäyttöisten maantieajoneuvojen sähköteho-/energiansiirtojärjestelmiin, mukaan lukien jotkin fyysisten laturien liitäntästandardit, kuten IEC 61851. TC 69 on myös työskennellyt ISO:n kanssa kehittääkseen latausviestintäprotokollia, kuten ISO/IEC 15118. Se on perustanut yhteisiä työryhmiä muiden IEC:n korkeamman tason käyttöprotokollan ja -viestintäinfrastruktuurin kanssa {{TC:t}}. kehittää parhaillaan standardeja IEC 63110 ja IEC 63382.

IEC TC 57:ssä on tämä hyödyllisyysnäkökulma, ja se on kehittänyt kehittyneitä viestintä- ja automaatiostandardeja tehojärjestelmien ohjauslaitteille ja ohjauskeskusjärjestelmille. Näitä standardeja ovat muuntamien IEC 61850, jakeluautomaatio ja viime aikoina DER. Standardien IEC 61968, IEC 61970 ja IEC 62325 kattama Common Information Model (CIM) keskittyy verkonhallintasovelluksiin ja markkinoiden vuorovaikutukseen. Lisäksi IEC TC 65 on kehittänyt standardeja, jotka kuvaavat teollisuuslaitosten energianhallintajärjestelmiä, ja alakomitea IEC SC 23K työskentelee standardien parissa asuin- ja liiketilojen energianhallintaan. Näitä energiastandardeja täydentää IEC TC 13, joka sisältää mittausstandardit.

IEC TC 69 omaksui alun perin periaatteen, jonka mukaan sähköautojen latausta hallinnoidaan huoltoasemia muistuttavilla latausasemilla, mutta nykyään on selvää, että sähköauton kuljettajat käyttävät usein puhelinsovelluksia, pilvi{1}}pohjaisia ​​järjestelmiä ja etäpalveluntarjoajia latauksensa hallintaan. Tämä muutos vaikeuttaa myös sähköautojen standardien suunnittelua.

SyC-SE "EV as DER" -ryhmässä käydyissä keskusteluissa on tähän mennessä tunnistettu kaksi käyttötapausryhmää: ne, jotka liittyvät veloituksen markkinanäkökohtiin, ja ne, jotka liittyvät veloituksen vaikutuksiin sähköjärjestelmään liittyviin verkkopalveluihin. Kuva 2 (alla) havainnollistaa IEC-standardeja, joita käytetään sähköajoneuvojen verkkotukeen ja markkinoihin liittyvään -latauksenhallintaan.

Nykyään TC 69 ja SC 23K työskentelevät käyttötapausten kanssa, joissa otetaan huomioon energianhallinnan hinnat ja ajoitus. Tyypillisesti energianhallintajärjestelmät keskittyvät energiakustannusten optimointiin verkko-operaattorin määrittämien mahdollisten rajoitusten tai toivottujen vastausten perusteella, ja niiden on hallittava energiavirtojen lisäksi myös erilaisia ​​kaupallisia sopimuksia. Tämä on maailmanlaajuisesti nopeasti kehittyvä alue, johon liittyy välttämättä erilaisia ​​liiketoimintamalleja eri maissa ja alueilla ja joka vaatii kehittyneitä ja joustavia tieto- ja viestintätekniikoita.

Verkkointegroinnin näkökulmasta IEC TC 8, TC 57 ja TC 120 tarjoavat käyttötapauksia ja tietomalleja, jotka liittyvät verkkoyhteyksien fyysisiin vaikutuksiin, erityisesti sähköjärjestelmän toimintojen konseptiin jännitteen ja taajuuden hallinnassa sekä poikkeavissa olosuhteissa. Nämä käyttötapaukset perustuvat kansallisiin verkkokoodeihin, jotka on alun perin kehitetty massatuotantoresurssien integroimiseksi ja joita on nyt laajennettu kattamaan pienempiä hajautettuja energiaresursseja ja akkuvarastointia. Suurin osa käyttötapauksista koskee yhtä lailla sähköautojen latausjärjestelmiä ja edellyttää ohjausparametrien siirtämistä tehoelektroniikan ohjausjärjestelmiin.

Tämä on jännittävää aikaa, sillä sähköautojen energianhallinta ei koske vain latausnäkökohtia, vaan myös V2G- ja V2H-ominaisuuksia. SyC-SE "EV as DER" -ryhmä pyrkii haastamaan ajattelun ryhmien eri siiloissa, jotka kehittävät EV-standardeja varmistaakseen, että "kokonaiskuvan" vaatimukset todella täyttyvät. Otamme mielellämme vastaan ​​tukea kaikilta, jotka haluavat auttaa kehittämään ja tarkistamaan IEC 63460 -standardimme.

Frances Cleveland on valmistunut sähkötekniikasta ja soveltavasta fysiikasta Harvardin yliopistosta ja{0}}jatkotutkintoa sähkötekniikasta ja tietojenkäsittelytieteestä Kalifornian yliopistosta Berkeleyssä.

Hän on johtanut ja konsultoinut sähköalan älykkäiden verkkojen tieto- ja ohjausjärjestelmäprojekteja yli 35 vuoden ajan. Hänen asiantuntemuksensa on keskittynyt ensisijaisesti älykkäiden verkkojen tiedon yhteentoimivuusstandardeihin, kyberturvallisuuskysymyksiin, sähköverkon kestävyyteen, älykkäisiin invertteritoimintoihin hajautetuille energiaresursseille (DER) ja järjestelmien integrointiin, mukaan lukien DER:t, plug-in -sähköajoneuvot, edistyneet mittausinfrastruktuurit, jakeluautomaatio, sähköasemaautomaatio ja energiamarkkinaoperaatiot.