V2G — двонапрямна зарядка та вимоги до установки, пов'язані з нею

Гід по §722 — зарядка електромобілів та гід про сигнал Control Pilot описують звичайну, однонапрямну зарядку електромобіля: енергія тече від мережі до автомобіля, і вимоги до установки порівнянні зі звичайним груповим колом. Ця стаття описує те, що змінюється, коли енергія може текти й у зворотному напрямку: від акумулятора автомобіля назад в установку або в мережу.

V2G, V2H та V2B — відмінність

• V2G (Vehicle-to-Grid): автомобіль активно віддає потужність у громадську мережу, наприклад для регулювання частоти або зрізання пікових навантажень.
• V2H (Vehicle-to-Home): автомобіль живить власну домашню установку, часто саме під час відключення мережі (функція резервного живлення).
• V2B (Vehicle-to-Building): та сама функція, але для комерційної або громадської установки, часто у поєднанні зі зрізанням піків поряд із підключенням великого споживача (див. гід про мережевий затор та накопичення енергії в батареях для порівнянного, стаціонарного застосування).

Усі три варіанти вимагають, щоб зарядна станція та автомобіль могли передавати потужність в обох напрямках — звичайна однонапрямна зарядна станція та бортовий зарядний пристрій на це не здатні, незалежно від фізичного роз'єму.

Від однонапрямної до двонапрямної: статус стандартів

• ISO 15118-20 — це стандарт зв'язку, що регулює двонапрямну передачу потужності (DC BPT — Bidirectional Power Transfer) між автомобілем та зарядною станцією, як наступник виключно однонапрямного ISO 15118-2. Без цього (або еквівалентного) рівня зв'язку зарядна станція не знає, скільки потужності автомобіль може безпечно віддати і за яких умов.
• IEC 61851-23:2023 у цій редакції додав явні вимоги до двонапрямних систем зарядки постійним струмом — попередні редакції описували лише однонапрямну зарядку постійним струмом.
• CHAdeMO підтримує двонапрямну передачу потужності вже з ранньої версії протоколу і тому застосовувався в багатьох ранніх пілотних проєктах V2G, тоді як двонапрямність на основі CCS стала практично доступною лише з новішими стандартами, згаданими вище.

Чому автомобіль стає генератором у момент віддачі енергії

Щойно автомобіль починає віддавати потужність, він електрично функціонує як розподілений генератор у складі установки — з тими самими вимогами, що й у інвертора PV (див. гід про захист від острівного режиму інверторів PV):

• Захист від острівного режиму: двонапрямний зарядний пристрій повинен виявити відключення мережі та негайно припинити віддачу потужності, щоб мережа ненавмисно не залишалася під напругою під час обслуговування або аварії в іншому місці.
• Тип ПЗВ: силова електроніка двонапрямного зарядного пристрою, як і інвертор PV, може спричиняти складові постійного струму в диференціальному струмі — звичайний ПЗВ типу A для цього недостатній; потрібен ПЗВ типу B або еквівалентний постійний моніторинг залишкового струму постійного струму (RDC-DD, див. гід про IEC 62955).
• Двонапрямний облік: оператору мережі потрібен прилад обліку, який коректно реєструє і споживання, і віддачу — звичайний однонапрямний лічильник для підключення з функцією V2G недостатній.

V2H як резервне живлення: те саме правило проти зворотної подачі, що й у генератора

Коли установка V2H живить домашню установку під час відключення мережі, діє точно така сама вимога, як для переносного резервного агрегата або [автомата вводу резерву (АВР)](/guides/nen-1010/omschakelautomaat-ats-noodstroom): установка повинна бути фізично відокремлена від громадської мережі, перш ніж автомобіль почне подавати потужність — наприклад, через перемикач, який почергово, але ніколи одночасно, з'єднує «громадську мережу» та «живлення V2H». Без такого розділення автомобіль подавав би енергію назад у мережу, яку оператор мережі вважає знеструмленою під час аварії — з тими самими небезпеками для монтерів, що й при неправильно підключеному резервному агрегаті.

Зверніть увагу: ця стаття описує електротехнічні вимоги до установки. Практична доступність тарифів та субсидій V2G/V2H, а також ступінь, у якому конкретний автомобіль та зарядна станція дійсно сертифіковані для двонапрямної роботи, різниться в різних виробників і швидко змінюється — перевіряйте це для кожного проєкту окремо.

Практична значущість

При оцінці установки V2G/V2H/V2B недостатньо перевірити лише те, що зарядна станція та автомобіль названі виробником «двонапрямними» — установка повинна бути фактично оснащена захистом від острівного режиму, придатним типом ПЗВ та, при використанні як резервного живлення, доведеним фізичним розділенням із мережею, так само як і при будь-якій іншій формі розподіленої генерації.

Типові помилки

1. «Робити» звичайну однонапрямну зарядну станцію та установку придатною для V2G, замінюючи лише автомобіль — зарядна станція, проводка та захисні пристрої повинні бути розраховані та сертифіковані для двонапрямної потужності.
2. Застосування ПЗВ типу A на двонапрямному зарядному пристрої — те саме міркування, що й для інвертора PV: силова електроніка може спричиняти залишкові струми постійного струму, які тип A не виявляє.
3. Використання V2H як резервного живлення без сертифікованого перемикаючого пристрою — це створює ту саму небезпеку зворотної подачі, що й неправильно підключений резервний агрегат.
4. Припущення, що будь-який автомобіль із роз'ємом CCS може заряджатися двонапрямно — це залежить від автомобіля, зарядного пристрою та підтримуваного стандарту зв'язку (ISO 15118-20 або еквівалентного).

Пов'язані матеріали

• §722 — установки зарядки електромобілів
• Інвертор PV — захист від острівного режиму (NEN-EN 50549)
• IEC 62955 — виявлення RDC-DD 6мА на зарядних точках
• Автомат вводу резерву (АВР) для резервного живлення