GB/T40097-2021
能源路由器功能规范和技术要求
Functionalspecificationsandtechnicalrequirementsofenergyrouter
- 中国标准分类号（CCS）K60
- 国际标准分类号（ICS）29.020
- 实施日期2021-12-01
- 文件格式PDF
- 文本页数28页
- 文件大小3.20M
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能源路由器功能规范和技术要求
国家标准 GB/T40097一2021 能源路由器功能规范和技术要求 Funetionalspeeifieationsandteehniealrequirementsofenergy router 2021-05-21发布 2021-12-01实施 国家市场监督管理总局 发布 国家标涯花管理委员会国家标准
GB/T40097一2021 目 次 前言 范围 2 规范性引用文件 术语,定义和缩略语 3.1术语和定义 3.2缩略语 基本原则 4.1合理开放 4.2能量综合管理 4.3信息物理融合 4.！分布与协同相结合 能源路由器参考结构 功能规范 6.1功能概述 6.2电能变换模块功能 6.3能量转化模块功能 6.4其他功能 技术要求 7.1电能变换模块技术要求 10 7.2能量转化模块技术要求 13 7.3其他功能技术要求 14 附录A(资料性附录)能源路由器,电能路由器组网参考架构 20 附录B(资料性附录电能路由器在配用电网中应用场景 21 附录c资料性附录)能源路由器的综合能源接人应用场景 23
GB/T40097一2021 前 言 本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草
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本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任
本标准由电力企业联合会提出并归口 本标准起草单位:电力科学研究院有限公司、国网上海能源互联网研究院有限公司清华大学、 北京交通大学华中科技大学、上海交通大学、湖南大学、东南大学、科学院电工研究所、东北大学、 国网上海市电力公司、西安交通大学、山东大学、西安许继电力电子技术有限公司、西安西电电力系统有 限公司、特变电工西安电气科技有限公司、广东电网有限责任公司电力科学研究院、广西电网有限责任 公司电力科学研究院
本标准主要起草人;盛万兴、段青、刘海祷,吴俊勇,朱森,沙广林、,王丹、沈瑜、涂春呜、顾伟、李子欣 孙秋野谢伟、潘博、马春艳、赵彩虹、卓放、李可军、吕广宪、李鹏华、安昱、杨晓平、郝翔、高媛、赵伟 周柯
GB/T40097一2021 能源路由器功能规范和技术要求 范围 本标准规定了能源路由器的术语和定义,基本原则、参考结构、功能规范和技术要求
本标准适用于能源路由器的设计、制造、建设和运行等
规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的
凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件
凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 GB/T156标准电压 GB/T31l.1绝缘配合第1部分:定义、原则和规则 GB/T2587用能设备能量平衡通则 GB/T2589综合能耗计算通则 GB/T3634.1氢气第1部分工业氢 GB/T3634,2 氢气第2部分;纯氢、高纯氢和超纯氢 GB3836.1爆炸性环境第1部分设备通用要求 GB T 3859.1半导体变流器通用要求和电网换相变流器第1-1部分:基本要求规范 GB/T4208外壳防护等级(IP代码 GB/T4272设备及管道绝热技术通则 GB4824工业、科学和医疗设备射频骚扰特性限值和测量方法 GB4962氢气使用安全技术规程 6425热分析术语 GB 7184中小功率柴油机振动测量及评级 8188往复式内燃机排放术语和定义 GB/T9237制冷系统及热泵安全与环境要求 GB/T10294绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法 GB11174液化石油气 GB/T11826转子式流速仪 GB/T12325电能质量供电电压偏差 GB/T12326电能质量电压波动和闪变 GB13348液体石油产品静电安全规程 GB/T13611城镇燃气分类和基本特性 GB/T13612人工煤气 GBl4050系统接地的型式及安全技术要求 GB/T14549电能质量公用电网谐波 GB/T15543电能质量三相电压不平衡 GB/T15576低压成套无功功率补偿装置 GB/T15945电能质量电力系统频率偏差
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GB/T40097一2021 3 术语、定义和缩略语 3.1术语和定义 3.1.1 能源路由器energrouter 能量路由器 以电能路由器为基本模块,可汇集和管理电、冷、热、燃气、燃油等形式的能源和载能工质,具备能量 转化、电能变换、能量传递和路由功能,可实现能源物理系统与信息系统的融合,能与上层系统协调,并 控制和管理其接人的多种能源、储能和负荷
注:能量路由器是支撑能源互联网的核心装备或系统之 3.1.2 电能路由器powerrouter 能源路由器的基本形式
以电能为主要控制对象,具备三个及以上电能端口,具备不同电气参数的 电能之间电能变换、传递和路由功能,可实现电气物理系统与信息系统的融合,能与上层系统协调,并控 制和管理其接人的电源,储能和负荷
注，电能路由器是支撑能源互联网的核心装备之一,可独立使用
3.1.3 exchanger 能量交换器 energy 能源路由器的一种形式,具备能源路由器的基本功能 注能量交换器主要应用于能源互联网中为低压用户侧提供电冷,热,燃气,燃油等形式能源鄙和载能工质的综合能 源管理和服务的装备或系统 3.1.4 powerexchanger 电能交换器 电能路由器的一种形式,具备电能路由器的基本功能
注，电能交换器主要应用于能源互联网低压用户侧,为用户提供电能管理和服务的装备
3.1.5 能量路由energrouting 根据外部控制指令或依据实际工况,能在三个及以上能量端口之间进行能量的传输分配和路径 选择
3.1.6 能量端口energyport 能源路由器中与外界交换能量的物理接口
注:具有能量双向流动的能力
3.1.7 conversion 电能变换power 将电能由一种形式变换为另一种形式如交流与直流变换)的过程,或改变电能的幅值、频率,相位 等某个参数的过程,或是上述多种参数组合改变的过程
3.1.8 能量转化enerytransformation 对不同形式能量进行相互转化的过程 3.1.9 能量端口容量enerporteapacity 在正常运行工况下,单位时间内,能量端口所能通过的最大能量
GB/T40097一2021 注:其中电能端口的容量定义为视在功率,其单位为伏安(VA);冷源端口的容量单位为瓦(w)或焦耳每秒(J/s); 热源端口的容量单位为瓦(W)或焦耳每秒(J/s);燃气端口的容量单位为立方米每秒(m'/s);其他类型能源的 容量单位以相应标准为准
3.1.10 电能路由器容量powerroutereapacit 在正常运行工况下,电能路由器单位时间内所能通过电能的最大值
注:如果电能路由器自带储能模块,其储能容量将不计人电能路由器的容量定义
单位时间内,某正常运行工况下,在保持电能路由器自带储能模块能量不变时,输人端口总容量与 输出端口总容量的最小值记为该工况下的电能路由器运行容量,所有正常运行工况下,电能路由器运行 容量中的最大值定义为该电能路由器容量S.,见式(1)
min(习s.习s.) S，=maxmin( (1 习之s.),n习s.) eG EG 式中: -电能路由器容量,单位为伏安(V
A): 某正常运行工况下,第;个输人端口,第o个输出端口,i,n[1,2,3n]; i,o 某正常运行工况下,输人、输出端口号集合; G,G
S, -正常运行工况k下,第i个输人端口的容量单位为伏安(VA),kE[1,2,3m]; s 正常运行工况k下,第o个输出端口的容量单位为伏安(V
A). 3.1.11 电能路由器效率powerroutereftieieney 在每个电能端口额定容量运行工况下,规定检测时间(T)内-输出电能总和与输人电能总和的比值 [如果电能路由器自带储能模块,则在检测时间T)内,应保持自带储能模块能量不变]
习E o ×100% (2 7，一 E 式中: 电能路由器效率; 7 习E 规定检测时间T)内所有端口输出电能总和,单位为千瓦时(kwh),对于某一端口输 出电能为:E -尸-山 习E -规定检测时间(T)内所有端口输人电能总和,单位为千瓦时(kw
h),对于某一端口输 我=为上-j尺心 某电能端口输出电能功率,单位为千瓦(kw); P ot 某电能端口输人电能功率,单位为千瓦(kw)
P 3.1.12 能源路由器效率eneryroutereffieieey 在每个电能端口额定容量运行工况下,规定检测时间(T)内,输出能量总和与输人能量总和的 比值
E.xe土E土E 3h十 初
=×100%一 ×100% 3 E 又e+C又e+ 式中 能源路由器效率; 7 Ea -规定检测时间(T)内所有端口输出能量总和,单位为焦耳(J);
GB/T40097一202 E -规定检测时间(T)内所有端口输人能量总和,单位为焦耳(J); Em -能源路由器在规定检测时间(T)内的供电量,单位为千瓦时(kW
h); Em -能源路由器在规定检测时间(T)内的供冷量,单位为焦耳(J); E -能源路由器在规定检测时间T)内的供热量,单位为焦耳(J) out.,h -能源路由器在规定检测时间(T)内输人的电能,单位为千瓦时(kw
); Em C -能源路由器在规定检测时间(T)内输人的燃气,单位为立方米(m') im《 kw
h电能的热值,单位为焦耳每千瓦时J/kw
h); eelp m'燃气的低位热值,单位为焦耳每立方米J/m) eels 式中未包含的其他形式能源输人、输出能源路由器时,也可参照公式(3),将其转化为能量单位焦耳 J)进行测量计算
3.1.13 能量装置即插即用eneryplugandplay 能源路由器对接插设备的类型、参数和当前运行状态进行自动识别和管理的功能,接人后可实现援 人能源类型的能量转化.变换和传递,并可自动雕人上层能量管理系统,实瑰现双向信息交互和运行状态 调整
3.1.14 能源局域网enereylealareanetwnrk 基于单台电能路由器或能源路由器构建的面向中压配电侧的交直流混合配用电系统或综合能源 系统
注能源局域网可融合能量流、数据流和业务流,可实现分布式电源或综合能源汇聚,变换、转化,分配和共享 3.1.15 能源子网enereysl-eal areanetwork 基于单台电能交换器或能源交换器构建的面向低压用户侧的交直流混合用电系统或综合能源 系统
注:能源子网可融合能量流、数据流和业务流,实现分布式、小微)型电源或综合能源汇聚、变换、转化,以及能量供 给,交互和分享
能源子网可为能源局域网内的一个组成部分,也可单独运行
3.2缩略语 下列缩略语适用于本文件
CoAP受限应用协议(ConstrainedApplieationProtocol EE;能源交换器(EnergyExchanger ER:能源路由器(EnergyRouter) E-LAN;能源局域网(EnergyL.ocalAreaNetwork) E-PnP;能量装置即插即用(EnergyPlugandPlay) ESubLAN;能源子网(EnergySubIocalAreaNetwork MQTT;消息队列遥测传输协议(MessageQueuingTelemetryTransport) PE电能交换器(PowerExehanger PR;电能路由器(PowerRouter) 基本原则 4.1合理开放 以电能变换和管理为核心,以多种形式能量的多向可控流动为基本特征,可具备多种形式能量的变
GB/T40097一2021 换,转化和管理功能,具有多源信息融合,多目标共享的合理开放特征,参考市场机制的资源配置和竞争 优势,鼓励需求侧和第三方主体参与能源管理和交易,可实现能量的统一配置或分布式配置,支撑能源 互联网的协调运行
4.2能量综合管理 以提升能源综合利用效益为目标,采取协同控制及其他相关必要方法,维持能源路由器内部的能量 平衡与安全稳定运行,为实现能源互联网的供,储、需的能量多元互动提供支撑
4.3信息物理融合 在对能源物理系统感知的基础上,深度融合计算、存储、通信,协调和控制能力,以物联网为基础,协 调能量流、数据流和业务流,使能源网络具有更高的灵活性、自治性、可靠性、经济性和安全性
4.4分布与协同相结合 以能源互联网低碳化和去中心化为目标,通过有效利用分布式能量采集装置、分布式能量储存装置 和各种可控负荷等可调资源,构建以多能互补为基础的区域自治体系和多源协同架构
能源路由器参考结构 能源路由器以信息物理系统为基础,其参考结构主要包含信息层和物理层
支撑能源互联网的能 量流、数据流、业务流的融合和协调控制,如图1所示
该结构仅反映实现技术的层次关系和功能上的 分工,具体实践中可根据实际情况进行设计,其中,能源路由器、电能路由器组网参考架构参见附录A
能源路由器参考结构的物理层和信息层应满足以下要求
物理层是能源路由器对能量流进行接人、转化、变换、传输和路由处理的硬件、固件和软件的综 a 合体
当作为电能路由器时,其主要包括电能变换功率模块,电能端口等必备模块和储能模块 可选),其中电能端口数量应不少于三个
当作为能源路由器时,除具备以上电能路由器的基 本模块外还可同时具备冷、热、燃气、燃油等形式能源和载能工质接人和处理的综合能源能量 转化功率模块和各端口模块等
主要实现能源路由器的能量转化、电能变换和能量输人输出 等功能
信息层是能源路由器对数据流、业务流和控制流等信息数据进行接人、存储处理、传递、运算 b 和指令的硬件,固件和软件的综合体
当作为电能路由器时,其主要包括电气量量测、感知,保 护,通信、控制和管理与应用等模块;当作为能源路由器时,除具备以上电能路由器基本模块 外,还同时具备多种能源形式的量测感知、驱动与保护模块
主要实现能源路由器的感知、状 态监测、保护、控制能量管理调度、多机协调和人机交互等功能
GB/T40097一202 息 电气量测、感知 其他能量测、感知、 层 驱动与保护模块 保护模块 物 能量转化功率模块 电能变换功率模块 载能 电能电能 电能 电能 说明: 能理转化模块; 电能变换模块; 其他功能模块; 信息通道; G工>外部信息流 电能流; -控制流; 一数据流; 其他能量或载能工质流
图1能源路由器参考结构 功能规范 6 6.1功能概述 能源路由器功能分为电能变换模块功能、能量转化模块功能和其他功能
6.2电能变换模块功能 6.2.1电能参数调节 应含有三个及以上的电能端口,具备交流、直流电能形式的变换,电气量的幅值、相位、频率等电气 参数的变换和调整能力
6.2.2电能路由 能在三个及以上电能端口之间,根据外部控制指令或依据实际工况进行电能的传输,分配和路径 选择
6.2.3电气隔离 不同电能端口之间的电气隔离水平应保证各个端口连接设备所承受的电压在其安全运行范围 之内
6.2.4电能质量控制 能源路由器对其各电能端口的电能质量应具备基本控制能力
GB/T40097一2021 6.2.5分布式接入 应具备分布式电源、分布式储能、可控负荷和一般负荷等设备的接人和管理功能,其中,电能路由器 在配用电网中应用场景参见附录B
6.2.6运行模式 应具备与公用电网并网运行、离网运行和孤岛运行等运行模式,并能在不同运行模式之间切换和 运行
6.2.7安全与保护 应具备安全运行能力,应具备内、外部故障感知、故障隔离和自保护功能,能够与电力系统智能保护 装置配合
6.2.8故障自愈 宜具备一定的自检、故障诊断、故障容错和系统恢复能力,对故障类型和状态进行自主辨识和诊断， 实现一定的故障自愈
6.2.9电能质量治理与补偿 在保障基本功能的情况下,宜具备一定的电能质量治理与补偿能力
6.2.10 电能计量 宜具备双向流动电能的计量功能
6.3能量转化模块功能 6.3.1其他能源接入和能量转化 在电能变换的基础上,宜具有冷,热.燃气.燃油等形式能源和载能工质接人的端口和处理模块,允 许多种形式能源与电能、以及不同形式能源之间的相互能量转化和输人输出,其中,能源路由器的综合 能源接人应用场景参见附录C
6.3.2其他能源计量 当具有冷、热、燃气、燃油等形式能源和载能工质接人的端口和处理模块时,宜具备冷、热、燃气、燃 油等形式能源和载能工质的计量功能,宜具备对计量数据的校验、安全保护和存储功能
液体能源、燃 气端口和载能工质计量满足以下要求 液体能源计量宜具备柴油、汽油等液体能源的燃油流量计量功能,每个液体能源端口宜具备单 a 独液体能源计量能力; b 燃气端口计量宜具备天然气、煤气、氢气、沼气等气态能源的流量计量、温度计量、压力计量等 计量功能,每个燃气端口宜具备单独气态能源计量能力 载能工质计量宜具备水、蒸汽等载能工质的流量计量、温度计量、压力计量等计量功能,每个载 能工质端口宜具备单独载能工质计量能力
6.3.3其他能源安全与保护 当具有冷,热、燃气、燃油等形式能源和载能工质接人的端口和处理模块时,应具备冷、热、燃气、燃 油等形式能源和载能工质的处理模块,具备内,外部故障检测、故障保护、故障告知、故障记录和多种能 源形式之间故障隔离等功能
接人冷源,热源,燃气,燃油和载能工质时具备以下功能
GB/T40097一202 接人冷源时,应具备保冷,防潮、防水等保护功能; a b)接人热源时,应具备绝热、压力防爆等保护功能 c 接人燃气时,应具备压力防爆、防渗漏、防静电等保护功能 接人燃油时,应具备防腐蚀、防渗漏、防静电防雷等保护功能 d 接人载能工质时,应具备防潮、防渗漏等保护功能
e 6.4其他功能 6.4.1数据采集与处理 应具备实时采集运行数据、环境数据和状态数据等信息功能,应具备对采集数据信息的容错规约 化、计算和分析等功能,应具备对采集数据信息进行存储和转发处理功能
6.4.2信息交互 应具备能量模块或部件与信息通信模块或部件之间、各能量端口之间、设备与外接设备和上层管理 系统之间的单向、双向和多向信息交互功能,时钟同步功能,保证信息交互的实时性、可靠性、抗扰性和 安全性
6.4.3能量管理 S 应具备基本能量管理功能,通过各端口的协调控制和能量分配,维持各端口能量供需平衡
6.4.4储能配置 宜具备某种形式的储能功能,为能量持续供给、能量质量控制和能量调度管理提供支撑、优化和 服务
6.4.5即插即用 宜具备通用的标准化接口和互操作性,对外接设备的类型,参数和当前运行状态进行自动识别和管 理,接人后可使之自动融人上层能量管理系统,实现双向信息交互和运行状态调整
6.4.6需求侧管理 宜支持用户个性化能源使用策略,支撑用户与能源互联网的友好交互,并根据能源路由器实际使用 场景,以及电能或综合能源使用偏好,制定,推送用户能源使用计划,提升电能或综合能源利用效率和能 源互联网需求响应能力
6.4.7能源交易 宜实现能源路由器与各类能源调度中心的实时信息交互,参与能源市场交易,通过向各类能源网络 提供辅助服务提高用户用能的经济性,同时保证电网或综合能源网络系统运行的可靠性和稳定性 技术要求 7.1电能变换模块技术要求 7.1.1端口设置 具有三个及以上电能端口
电能路由器容量的计算见式(l);能源路由器的能量端口容量定义见 3.1.9
10
GB/T40097一2021 7.1.2效率等级 电能路由器的效率达到95%及以上的为I级,90%~95%含90%)的为I级,90%以下的为皿级
电能路由器效率和能源路由器效率的计算分别见式(2)和式(3)
7.1.3配用电参考电压 配用电侧能源路由器交流,直流端口参考电压等级如表1所示,满足GB/T156和GB/T35727中 的相关规定
表1配用电侧能源路由器的交流、直流端口参考电压 直流电压等级 交流电压等级(有效值) 士50V 66kV 士35kV 35kV 士20kV 20kV 士10kV 10kV 士6kV 6kV 士3kV v 士750 士375v 400V 士110V 220V 士48 7.1.4电能质量控制 能源路由器电能质量控制应满足以下要求 电压偏差 a 能源路由器向交流负荷供电和并人交流电网时,其交流连接点电压偏差限值应满足GB/T12325 中的相关规定;对供电点短路容量较小、供电距离较长以及对供电电压偏差有特殊要求的用 户,相应标准由供、用电双方协议确定
b 电压波动和闪变 能源路由器在交流公共电网连接点引起的交流电压波动和闪变值应满足GB/T12326中的相 关规定 交流谐波: 能源路由器接人交流电力系统时,各交流端口的各次谐波含有率,即能源路由器各交流端口的 各次谐波电压(相电压)均不应超过GB/T14549中的相关规定;220kV及以下公共连接点备 次间谐波电压含有率应满足GB/T2437中的相关限制要求;接于公共电网的单个能源路由 器引起的各次间谐波电压含有率应满足GB/T24337中的相关限制要求
交流频率偏差: 能源路由器接人交流电力系统时,频率偏差限值不应超过GB/T15945中的相关规定,其连接 点的频率偏差限值为士0.2Hz,当能源路由器及其系统容量较小时,偏差限值可放宽到士0.5Hz; 接人能源路由器的冲击负荷所引起的频率偏差限值应满足GB/T15945中的相关规定,冲击 11
GB/T40097一202 负荷引起的系统频率变化限值为士0.2Hz,根据冲击负荷性质和大小及系统的条件也可适当 调整,但应保证近区电力网、能源路由器、用户的安全、稳定运行以及正常供电
能源路由器当 需要输出交流电能的频率为特殊频率应用场合时,其输出交流电能频率应满足相应的标准要 求,但是不能影响其他端口电能质量的标准要求
交流电压不平衡度 电网正常运行且能源路由器接人交流电网运行时,连接点的三相电压不平衡度应满足 GB/T15543中的有关要求
低压系统零序电压限值暂不作规定，但各相电压应满足 GB/T12325中的有关要求
接于交流电网的能源路由器引起该点负序电压不平衡度允许值 -般为1.3%,短时不超过2.6%
根据能源路由器的负荷情况、继电保护和自动装置安全运行 要求,该允许值可作适当调整,但应满足GB/T15543中的相关规定
f 暂时和瞬态过电压: 能源路由器的暂时和瞬态交流过电压要求、电气设备绝缘水平和过电压保护方法应满足 GB/T18481中的相关规定 直流电能质量的要求应满足相应国家标准的相关规定
g 7.1.5电能质量治理与补偿 能源路由器应具备电能质量扰动的双向隔离能力,宜具备电能质量治理与补偿功能,能源路由器在 保障基本功能的情况下,根据实际条件运行于电压补偿,无功补偿,谐波抑制或滤波功能时,宜等效于同 等电压等级无功补偿和谐波治理装置的相关功能,其技术要求宜满足GB/T15576和GB/T20298中 的相关要求
7.1.6电能端口并网与离网运行 能源路由器应监测公用电网必要的运行信息,其电能端口应具备与公用电网并网、离网运行能力 并分别满足以下规定要求 并网运行 a 能源路由器某一电能端口与公用电网并网运行时,交流端口并网运行规范应满足GB/T33592 中的相关规定;直流端口并网运行规范应满足相应国家标准的相关规定
离网运行 b 能源路由器某一电能端口与公用电网离网运行分为计划离网和非计划离网
交流端口离网运 行及离网时间规范应满足GB/T33592中的相关规定,当并网点交流电压超出GB/T33593 中的相关规定时,能源路由器应在相应的时间内停止向电网线路送电,如表2所示
直流端口 离网运行规范应满足相应国家标准的相关规定
表2电压保护动作时间要求 并网点电压 要求 U<50%U 最大分闸时间不超过0.2s 50%U
GB/T40097一202 然气质量应满足GB17820中的相关规定,城镇燃气用二甲腿质量应满足GB/T25035中的相关规定
氢气质量应满足GB/T3634.1,GB/T3634.2等标准中的相关规定
其他燃气源使用时应满足相应国 家标准的相关规定
7.2.4燃油模块 能源路由器在具备燃油模块时,燃油端口分析术语应满足GB/T8188中的相关规定
其燃油模块 中输油系统的工程建设应满足GB50253和GB32167中的相关规定
柴油发电模块的技术要求应满 足工频柴油发电机组技术条件,对于1kV11lkV高压柴油发电机组还应满足GB/T31038中的相关 规定
柴油机的运行效率与测量方法应满足GB/T28239中的相关规定;柴油机的机械振动应满足 GB/T7184中的相关规定;柴油机的污染物测量与排放应满足GB20891中的相关规定
其他燃油源 使用时应满足相应国家标准的相关规定
7.2.5载能工质端口 能源路由器在接人的载能工质为水时,应满足GBT38375中的相关规定
其他载能工质使用时 应满足相应国家标准的相关规定
7.2.6 内部电能互联 能源路由器在具备综合能源能量转化模块时,该模块与电能变换模块间的内部电能互联的技术要 求应满足7.1的相关规定,其安全与保护应满足7.3的相关规定
7.3其他功能技术要求 7.3.1数据采集与处理 7.3.1.1电能数据采集与处理 能源路由器根据电能数据类型采用不同的采集方式,应具备双向流动电能数据采集功能,电能数据 保存时应带有时标
能源路由器中电能相关的数据采集与处理相关规定如下 实时采集信息包括但不限于;交流电压,电流、频率,直流电压、电流,温度,运行状态等
交流 a 电流测量准确级的7个类别划定(一般用途、特殊用途)依据GB/T20840.2一2014中5.6的额 定准确级规定,测量电流误差和相位误差限值应不超过GB/T20840.2一2014相应准确级限 值;交流电压测量准确级的5个类别划定依据 GB/T20840.2-2014中的额定准确级规定,测 量电压误差和相位误差限值应不超过GB/T20840,2一2014相应准确级限值;直流电压电流 测量准确度等级 及基本误差限值的8个类别划定按表3规定;实时信息采集响应时间应包括 但不限于l,3八s,10s,15s,20s,l00ms,200ms,300ms.400ms;实时信息采集频率 包含但不限于 0Hzl00kH2 采集数据信息的计算、分析等功能包括但不限于;对采集数据的指定量统计,对采集数据的计 b 算(交流功率因数,有功功率,无功功率,直流功率等),采集数据信息的合理性检查与校验
采集数据信息进行存储和转发功能包括但不限于:分类存储和管理原始数据和应用数据,存储 事件顺序记录和操作记录,数据库维护,转发、同步,备份和恢复等功能
在任何情况下,采集 数据及运行参数不应因非法操作或干扰而发生改变,应包含硬件与软件两方面数据安全保护 措施,相关的备份、访问权限、密码校验及硬件设置应满足GB/T17215.301中的数据安全性 规定
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GB/T40097一2021 表3直流电流数据采集准确度等级及基本误差限 准确度等级 0,05 0.1 0,2 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 基本误差限%FS 士0.05 士0,1 士0.2 士0,5 士1.0 士1.5 士2.0 士2.5 7.3.1.2其他能源能量数据采集与处理 能源路由器能量转化模块的数据采集与处理相关规定如下 实时采集信息包括但不限于;压力、流速、温度等
压力测量准确级应依据GB/T36411的精 确度等级系列值规定,基本误差、,回差、重复性误差等应不超过GB/T36411的基本误差限值; 流速测量准确级应依据GB/T11826的速度级分段规定,平均相对误差、相对误差绝对值、绝 对误差等应不超过GB/T34050规定的限制值;温度仪表测量准确级应依据GB/T34050的 精准度等级规定,基本误差、重复性误差、时钟误差等应不超过GB/T34050规定的基本误差 限值
数据提供服务实体应确保交换和共享数据的完备性,交换和共享数据属性应依据GB/T36478.2 中的相关规定;数据使用服务应确保交换的共享数据的使用安全性 数据储存与管理实体对标准化交换和共享数据进行储存和管理,储存和管理应依据GB/T36478.2 中的相关规定 分布式冷、热等形式能源和载能工质的数据采集与处理应满足GB/T36160.1和GB/T38057 d 中的相关规定
7.3.2通信与信息交互技术要求 通信技术规范 7.3.2.1 能源路由器的通信技术应满足如下技术规范 能源路由器、电能路由器在设备内部宜采用光纤以太网等支撑控制保护快速采样值传输同 a 步向量量测等业务,宜支持GBT19582,GB/T20540,GB/T26803.1,GB/T31230,GB/T33863 等多种工业控制通信协议. 能源路由器、电能路由器与能量管理系统宜采用双绞线、光纤以太网、无线等支撑互联,通信 协议宜采用GB/T18657.5.,IEC61850等协议,组件间信息交互宜满足IBc61968等协议 能源路由器、电能路由器在能源互联网内应能够灵活组网,宜兼容超文本传输协议HTTP)、 消息队列遥测传输协议(MQTT、受限应用协议(CoAP)等多种互联网通信协议
7.3.2.2信息交互技术规范 能源路由器的信息交互满足如下技术要求 信息交互系统时钟对时、数据采集、存储和计算与分析,应满足GB/T36270的相关规定 a b 信息交互系统实时性应满足GB/T36274中的相关规定; 信息交互系统防误闭锁功能,应满足GB/T36270中的相关规定;数据信息合理性检验应满足 GB/T31366和GB/T36270中的相关规定 信息交互系统在存储、传输和处理过程中应保证用户数据安全,防止其遭受非授权用户的盗 取、修改,破坏或者删除,应满足GB/T20270中的相关规定; 信息交互系统的安全保护等级的安全要求和安全技术措施,应满足GB/T20270中的相关 规定; 15
GB/T40097一202 fD 冷、热、燃气、燃油等能源能量参数的交互规范,应满足GB17167,GB/T29873,GB/T36674 GB/T36713等国家标准的相关规定; 综合能源信息交互安全要求应符合GB/T36951中的相关规定
日 7.3.3安全与保护 7.3.3.1通用安全与保护 通用安全与保护满足以下要求 绝缘方面 a 能源路由器设备内绝缘,应满足GB/T311.1和GB/T16935.1的相关要求
防雷与接地方面 b 能源路由器浪涌(冲击)抗扰度应满足GB/T17626.5相关规定,过流保护应满足GB/T3859.1 的相关规定
接地要求应满足GB14050的相关规定
温度保护方面 能源路由器各核心部件安全温度范围应满足相关部件设计参数要求
d 电磁兼容方面: 能源路由器的控制系统及功率模块应该满足GB4824中A类设备1组所规定的关于射频发 射的要求;控制系统及功率模块电磁辐射骚扰应该满足GB4824A类设备1组所规定的关于 射频发射的要求;静电放电的抗扰能力,应满足GB/T17626.2的相关规定;射频电磁场辐射 的抗扰能力性能评定依据应满足GB/T17626.3的相关规定;能量端口、控制模块、通信模块 和接地遭受电快速瞬变(脉冲群)的抗扰能力应满足GB/T17626.4的相关规定
噪声方面 当能源路由器作为民用设备时,其噪声不宜超过50dB;当作为商业、工业设备时,其噪声不宜 超过60dB
对于声压等级大于70dB的能源路由器,应采用附加降噪措施,应在其明显位置 粘贴“听力损害”的警示标识
7.3.3.2电能变换模块的安全与保护 电能变换模块的安全与保护应满足以下要求: 过压/欠压能力: a 公用电网出现交流过压/欠压时,能源路由器应满足GB/T33593中的相关规定
短路保护 b 公用电网交流短路时,能源路由器的过电流保护设定值应不大于额定电流的150%,并在0.1s 以内将能源路由器系统与公用电网隔离
过/欠频率保护 公用电网出现过/欠频率时,能源路由器应满足GB/T33593中的相关规定 低电压穿越 交流10V及以上电压等级能源路由器端口并网时,能源路由器低电压穿越幅值和时间应具 备如图2所示的低电压穿越能力,即并网点电压在曲线1轮廓线以上区域时,能源路由器端口 应不脱网连续运行;并网点电压在曲线1轮廓线以下区域时,允许能源路由器的该端口离网
能源路由器交流低电压穿越的考核电压如表4所示
防护方面 交流额定电压1200V以下和直流额定电压1500V以下的能源路由器的电气安全技术规范， 应满足GB19517的相关规定;能源路由器的外壳防护等级根据实际应用环境和要求,其外壳 16
GB/T40097一2021 防护等级应满足GB/T4208的相关规定;在涉及人、家畜和财产的电气装置防护的热效应、材 料燃烧或劣化以及灼伤的风险时,能源路由器防护应满足GB/T16895.2的相关规定
能源路由器与直流公用电网并网时,其安全与保护应满足相应国家标准的相关规定
1.0 0.85 曲线1 要求巾能路由器 不脱网连续运行 电能路电器日 与电网断开述接 0.2 0.625 2.0 时间人s -1.0 图2接入交流10kV及10kV以上电压等级电网的能源路由器低压穿越曲线 表4能源路由器低电压穿越考核电压点 故障类型 考核电压 三相短路故障 并网点线电压 两相短路故障 并网点线电压 单相接地短路故障 并网点相电压 7.3.3.3其他能源能量转化模块的安全与保护 其他能源能量转化模块的安全与保护应满足以下要求 能源路由器接人冷源时,应注意冷源模块的保冷、防潮、防水等相关要求,制冷系统的安全要求 a 应满足GB/T9237的相关规定
接人蓄冷模块时应满足GB50274所界定设备的有关要求， 其温度应满足蓄冷方式的温度要求
蓄冷槽体所用材料应承受水温,水压的变化,同时蓄冷材 料应满足绝热,难燃、,防潮、吸水率低的要求;制冷设备管道的安装与敷设应满足GB50274及 GB/23682所界定设备的相关要求
能源路由器接人热源时,应满足绝热保护的要求,其绝热材料的要求和测定应满足GB/T10294 b 接人蓄热模块时,其温度应满足相 绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法的要求
应蓄热方式的温度要求;接人热泵模块时,应满足GB25130,GB/T19409,GB/T9237的相关 安全要求;接人燃气三联供和利用燃气余热供暖时应满足GB/T22069和GB51131的相关安 全要求;接人其他热源模式时,应满足相应国家标准的相关规定
能源路由器接人燃气源时,应根据安全需要,在燃气管道上加装具有绝缘功能的保护装置,并 满足GB50028中相关规定;燃气设备防雷与接地及防静电接地设计应满足GB/T36039的相 关规定
氢气管路及设备应满足GB4962中相关规定,满足密封、储存、排放、消防、防静电等 安全与保护要求;能源路由器进行电气转化,电气设备应满足GB3836.1中对设备防爆等级的 17
GB/T40097一202 要求
接人其他燃气模式时,应满足相应国家标准的相关规定
d 能源路由器接人燃油时,应具备防腐蚀,防渗漏、防静电、防火、防雷等保护功能
输油管道安 全与保护应满足GB13348.GB/T21447.GB/T23258,GB/T38076.GB/T34350,中相关规 定
柴油发电机的防火、防雷保护与安全性设计应满足GB/T31038,GB/T21428中的有关 设计规范
其他燃油源使用时应满足相应国家标准的相关规定
能源路由器接人载能工质时,应满足防水、防潮、密封的要求
当载能工质为水时,水系统的工 作压力不高于设备承受的压力,水质应满足设备的要求
其他载能工质使用时应满足相应国 家标准的相关规定
消防与安全方面
能源路由器燃气设备消防及安全设计应满足GB50028,GB50183、 fD) GB50229和GB/T50493中的相关规定
7.3.4储能模块技术要求 当能源路由器集成电化学储能模块时,储能模块的技术和安全要求应满足GB/T36545,GB/T36547、 GB/T36558,GB/T36276.,GB/T36280.,GB/T34120和GB/T34131等的相关规定
当能源路由器集 成其他形式储能模块时,储能模块的技术和安全要求应满足相应国家标准的相关规定
7.3.5计量 7.3.5.1 电能计量 宜具备交流与直流多费率双向电能计量功能,每个电能端口宜具备单独电能计量能力,宜在能源路 由器输出侧端口处与各个负荷输人侧端口处单独配备电能计量装置,此外,还应满足以下规定 a 电能计量功能宜包括有功总电能和各费率有功电能,无功总电能和各费率无功能量
b 由电流改变或其他影响量引起的电能计量误差极限和相应准确度试验条件,应满足 GB/T17215.321中的要求
宜具备自动存储电能数据功能,宜具备电源失去供电后存储数据保存能力,对电能数据等关键 信息宜具备信息校验与安全保护功能,防止关键数据篡改,应满足GB/T17215.301中的 要求
7.3.5.2液体能源计量 宜具备柴油、汽油等液体能源的燃油流量计量功能,每个液体能源端口宜具备单独液体能源计量能 力,计量准确度等级应满足GB17167的有关要求,计量性能在使用环境(包括不限于温度、湿度、振动、 噪声,电磁干扰)影响下,应满足GB/T17215.301中的要求
7.3.5.3气态能源计量 宜具备天然气、液化气、煤气等气态能源的流量计量、温度计量、压力计量等计量功能,每个气态能 源端口宜具备单独气态能源计量能力
计量准确度等级应满足GB17167的相关要求,其中用于天然 气贸易结算的计量准确度等级应满足GB/T18603相关要求,计量性能在使用环境(包括不限于温度、 湿度、振动、噪声、电磁干扰)影响下,应满足GB/T17215.301中的有关要求
7.3.5.4载能工质计量 宜具备水、蒸汽等载能工质的流量计量,温度计量,压力计量等计量功能,计量准确度等级应满足 GB17167的有关要求,计量性能在使用环境包括不限于温度、湿度,振动、噪声、电磁干扰)影响下,应 满足GB/T17215.301中的有关要求
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GB/T40097一2021 7.3.6机体和结构质量 能源路由器、电能路由器的结构和机柜本身的制造质量、主电路连接、二次线及电气元件安装等应 满足一定的要求,机架组装有关零部件均应满足相应的技术要求: a 油漆电镀应牢固平整,无剥落、锈蚀及裂痕等现象 b 机架面板应平整,文字和符号要求清楚、整齐、规范、正确
标牌、标志、标记应完整清晰
c d)各种开关应便于操作,灵活可靠
机柜内应具备适当的保护设施以避免操作人员直接接触电极、能量端口等部分,包括交直流接线端 子各种电气元件的电极及具有危险伤害性的冷、热、气端口 19
GB/T40097一2021 附 录 A 资料性附录) 能源路由器、电能路由器组网参考架构 能源路由器、电能路由器深度融合能源信息物理系统,实现电能变换与能量转化,并实现必要的能 量管理
图A.1为能源路由器,电能路由器组网参考架构
管理与服务 平台 分布式能源 工业、商 业、居民负 通信网络 荷网络 电 冷、热
负背 能源路由器 电能路由器 电力网络 电交m 储能冷、热、电、气 热网络 供气网络 能源路由器 电能路由器 光伏 电动汽车 生物质 能源路由器 电能路由器 生 风 风机 物 工业、
商 机 分布式电源 质 居民负 储能 荷网络 -信息链路 物理链路 图A.1能源路由器电能路由器组网参考架构 20
GB/T40097一2021 附录B 资料性附录 电能路由器在配用电网中应用场景 通过系列电能路由器构建配用电网侧能源互联网,如图B.1中所示
该图省略了以物联网为基础 的信息网络,默认信息网络已存在
该图包含了4种面向不同应用场景的电能路由器,构建了互联的 3个能源局域网.2个能源子网
其中电能路由器I型具备3个交流端口和1个直流端口,在此场景中 同时柔性互联了3个交岚配电变电站中压交流线路和1个直流配电换流站中压直流配电线路,这些线 路上也可接人相关分布式电源,储能和负荷,从而组成了网状的交,直流多配电线路互联的能源局域 网1
电能路由器I型有两台,分别构建了能源局域网2和能源局域网3,电能路由器型具备不同电压 等级的2个交流端口和2个直流端口,同时满足不同电压等级交,直流用户的配用电功能和分布式能 源,储能接人功能
在能源局域网2,3中同时还分别包含了面向用电的用户级电能路由器组建的能源 子网1和能源子网2,其中能源子网1采用的是具备3个不同直流电压等级端口的电能交换器I型,面 向直流负荷需求较多的用户
能源子网2采用的是具备2个交流端口和2个不同电压等级直流端口的 电能交换器I型,两个交流端口可同时并网,适用于相对重要的交直流用户用电,当然也可根据实际情 况选择只有1个交流端口并网的使用场景
每个能源局域网和能源子网内可分别接人不同需求的分布 式电源,储能和各类负荷,电能路由器亦具备其管理功能
电能路由器的电压等级需要按照本标准的有 关规定,并满足实际应用场景
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GB/T40097一202 交流配电变电站2 交流 负荷 能源局域网 分布式 电激 交流配电变电站1 交流配电变电站3 中压交流配电线路 -虫压文黑电线跳E来画 中压直流电线 直流负荷 直流配电换流站3 储爬 充电站 低压交流配电线路 能源局域网2 低压交流电线路 能源局域网3 电能路由器-1 电能路由器I-2 中压直流配电线路 中压直流配电线路 [分布式储胞 电动车 电源 电动车 直流负荷 直流 储[电动车 重至包 负荷 分布式电源 电能交换器 电能交换D 直流 低里直速里电线喳 低直流用电线路 直流 负荷 麻到负有 直流 直流 硫胞 储胞 动 直流 负询 负荷 负 负背 分布式电源 分布式电源 能源子网2 能源子网1 图例: 交流线路， 直流线路 能源局域网: 能源子网 图B.1电能路由器在配用电网中应用的场景 22
GB/T40097一2021 录 附 C 资料性附录 能源路由器的综合能源接入应用场景 C.1能源路由器I型应用场景 以电能路由器为基本模块,增加相应的综合能源能量转化模块,主要包含燃料模块、换热模块和储 热模块(可选),适用于不同电压等级交直流配用电和具有热负荷需求的地区
应用场景如图C.1所示
电能端口2 能源路由器 电能路由器 电能洲口n 电能端口I 电能转化 气源端口 燃料模块 换热根失 热源端口 储热模块 水源端口 表示可选模块 能源路由器I型应用场景 图C.1 能源路由器】型应用场景 在能源路由器I型的基础上,增加制冷模块,适用于不同电压等级交直流配用电和既有热负荷又有 冷负荷需求的地区
应用场景如图c.2所示 23
GB/T40097一2021 电能端口2 能源路由器 电能路由器 -电能端口n 电能端口1 电能转化 气源端口 燃料模块 储热模块 制冷模块 冷源端口 热源端口 换热模块 水源端口 表示可选模块 注 图c.2能源路由器型应用场景 C.3能源路由器皿型应用场景 在能量路由器型基础上增加电解水制氢模块,生产的氢气经燃料模块中的氢燃料电池模块发电， 同时产生水,水接人水网,从而形成电、冷、热、水网络的高度耦合
应用场景如图C.3所示
电能端口2 能源路由器 电能端口 一电能端口n 电能路由器 储热模块 电能转化 燃料模块 气源端口 一冷源端口 制冷模块 电解水 换热模块 制红装置 热源端口 水源端口 注 表示可选模块
图c.3能源路由器皿型应用场景 C.4能源路由器V型应用场景 在能量路由器型基础上增加碳捕获模块和甲炕合成模块,生产天然气,并人天然气网络,从而形 成电、冷,热、燃气,水网络高度稠合的低碳能源互联网
应用场景如图C.4所示
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GB/T40097一2021 电能端口2 能源路出器 电能路由器 电能端口1 电能端门n 电能转化 热源端口 气源端- 燃料模块 换热模块 制冷模块 碳捕获模块 一冷源消门 制甲炕校块 储热模块 电解制氢 水源端口 表示可选模块 图c.4能源路由器V型应用场景
能源路由器功能规范和技术要求GB/T40097-2021解读
GB/T40097-2021是国内最新发布的针对能源路由器的技术规范。能源路由器是指一种具有能量转换、存储等基础功能的设备，可以实现能源在不同场所之间的传输、转换与分配。它可以有效地提高能源利用效率、降低成本、增强智能化程度，是未来能源系统发展的必然趋势。
根据GB/T40097-2021规范，能源路由器需要满足以下技术要求：
- 能源路由器需要具备完整的功能和性能，且符合国家标准和规范的要求；
- 能源路由器需要具备较高的效率和稳定性，能够适应不同场合的需求；
- 能源路由器需要具备智能控制和数据传输功能，以便实现对能源流动的精准监测和分析；
- 能源路由器需要具备安全防护机制，确保数据和能源的安全可靠。
基于GB/T40097-2021规范，能源路由器在未来的应用中将有着广阔的发展前景。首先，能源路由器可以广泛应用于智能家居、商业建筑、工业生产等领域，帮助用户实现能源管理和节约成本。其次，能源路由器还可以涉及到能源互联网领域，实现能源供需的平衡和优化，提高能源利用效率。
总之，随着能源技术的不断进步和创新，能源路由器作为一种重要的能源设备，在我国将会得到更加广泛的应用。GB/T40097-2021的发布，则为行业提供了标准化、规范化的产品，将进一步推动能源路由器产业的发展和壮大。
