V2G — двунаправленная зарядка и требования к установке, которые с ней связаны

Гид по §722 — зарядка электромобилей и гид о сигнале Control Pilot описывают обычную, однонаправленную зарядку электромобиля: энергия течёт от сети к автомобилю, и требования к установке сопоставимы с обычной групповой линией. Эта статья описывает то, что меняется, когда энергия может течь и в обратную сторону: от аккумулятора автомобиля обратно в установку или в сеть.

V2G, V2H и V2B — различие

• V2G (Vehicle-to-Grid): автомобиль активно отдаёт мощность в общественную сеть, например для регулирования частоты или срезания пиков нагрузки.
• V2H (Vehicle-to-Home): автомобиль питает собственную домашнюю установку, часто именно во время отключения сети (функция резервного питания).
• V2B (Vehicle-to-Building): та же функция, но для коммерческой или общественной установки, часто в сочетании со срезанием пиков наряду с подключением крупного потребителя (см. гид о сетевом заторе и накоплении энергии в батареях для сопоставимого, стационарного применения).

Все три варианта требуют, чтобы зарядная станция и автомобиль могли передавать мощность в обоих направлениях — обычная однонаправленная зарядная станция и бортовое зарядное устройство на это не способны, независимо от физического разъёма.

От однонаправленной к двунаправленной: статус стандартов

• ISO 15118-20 — это стандарт связи, регулирующий двунаправленную передачу мощности (DC BPT — Bidirectional Power Transfer) между автомобилем и зарядной станцией, как преемник исключительно однонаправленного ISO 15118-2. Без этого (или эквивалентного) уровня связи зарядная станция не знает, сколько мощности автомобиль может безопасно отдать и на каких условиях.
• IEC 61851-23:2023 в этой редакции добавил явные требования к двунаправленным системам зарядки постоянным током — более ранние редакции описывали только однонаправленную зарядку постоянным током.
• CHAdeMO поддерживает двунаправленную передачу мощности уже с ранней версии протокола и поэтому применялся во многих ранних пилотных проектах V2G, тогда как двунаправленность на основе CCS стала практически доступной только с упомянутыми выше более новыми стандартами.

Почему автомобиль становится генератором в момент отдачи энергии

Как только автомобиль начинает отдавать мощность, он электрически функционирует как распределённый генератор в составе установки — с теми же требованиями, что и у инвертора PV (см. гид о защите от островного режима инверторов PV):

• Защита от островного режима: двунаправленное зарядное устройство должно обнаружить отключение сети и немедленно прекратить отдачу мощности, чтобы сеть непреднамеренно не оставалась под напряжением во время обслуживания или аварии в другом месте.
• Тип УЗО: силовая электроника двунаправленного зарядного устройства, как и инвертор PV, может вызывать составляющие постоянного тока в дифференциальном токе — обычное УЗО типа A для этого недостаточно; требуется УЗО типа B или эквивалентный постоянный мониторинг остаточного тока постоянного тока (RDC-DD, см. гид об IEC 62955).
• Двунаправленный учёт: сетевому оператору нужен прибор учёта, который корректно регистрирует и потребление, и отдачу — обычный однонаправленный счётчик для подключения с функцией V2G недостаточен.

V2H как резервное питание: то же правило против обратной подачи, что и у генератора

Когда установка V2H питает домашнюю установку во время отключения сети, действует точно такое же требование, как для переносного резервного агрегата или автомата ввода резерва (АВР): установка должна быть физически отделена от общественной сети, прежде чем автомобиль начнёт подавать мощность — например, через переключатель, который поочерёдно, но никогда одновременно, соединяет «общественную сеть» и «питание V2H». Без такого разделения автомобиль подавал бы энергию обратно в сеть, которую сетевой оператор считает обесточенной во время аварии — с теми же опасностями для монтёров, что и при неправильно подключённом резервном агрегате.

Обратите внимание: эта статья описывает электротехнические требования к установке. Практическая доступность тарифов и субсидий V2G/V2H, а также степень, в которой конкретный автомобиль и зарядная станция действительно сертифицированы для двунаправленной работы, различается у разных производителей и быстро меняется — проверяйте это для каждого проекта отдельно.

Практическая значимость

При оценке установки V2G/V2H/V2B недостаточно проверить только то, что зарядная станция и автомобиль названы производителем «двунаправленными» — установка должна быть фактически оснащена защитой от островного режима, подходящим типом УЗО и, при использовании в качестве резервного питания, доказуемым физическим разделением с сетью, так же как и при любой другой форме распределённой генерации.

Типичные ошибки

1. «Делать» обычную однонаправленную зарядную станцию и установку пригодной для V2G, заменяя только автомобиль — зарядная станция, проводка и защитные устройства должны быть рассчитаны и сертифицированы для двунаправленной мощности.
2. Применение УЗО типа A на двунаправленном зарядном устройстве — то же соображение, что и для инвертора PV: силовая электроника может вызывать остаточные токи постоянного тока, которые тип A не обнаруживает.
3. Использование V2H как резервного питания без сертифицированного переключающего устройства — это создаёт ту же опасность обратной подачи, что и неправильно подключённый резервный агрегат.
4. Предположение, что любой автомобиль с разъёмом CCS может заряжаться двунаправленно — это зависит от автомобиля, зарядного устройства и поддерживаемого стандарта связи (ISO 15118-20 или эквивалентного).

Связанные материалы

• §722 — установки зарядки электромобилей
• Инвертор PV — защита от островного режима (NEN-EN 50549)
• IEC 62955 — обнаружение RDC-DD 6мА на зарядных точках
• Автомат ввода резерва (АВР) для резервного питания