Wat is PCS-spanningsdoorkruisingstechniek?

Introductie tot PCS Voltage Ride-Through (VRT)

• Auteur: Overseas Business Division · Technology Center
• Toepasselijke producten: ENJOY EPCS125-AM / EPCS105-AM serie energieopslagomvormers (PCS)

1. Overzicht

Voltage Ride-Through (VRT) is een verplichte conformiteitseis voor netgekoppelde vermogenselektronische apparatuur (PCS, fotovoltaïsche omvormers, windturbine-omvormers, enz.). Het vereist dat wanneer de netspanning door een storing of andere oorzaak tijdelijk afwijkt, de apparatuur netgekoppeld blijft, actief ondersteunt en op aanwijzing van de netbeheerder herstelt — in plaats van eenvoudigweg "bij lage spanning loskoppelen".

Nu het aandeel van nieuwe-energie-installaties blijft groeien (in de EU is in 2025 het totale opwekkingsaandeel van wind en zonne-energie al boven de 40% uitgekomen), leidt de traditionele strategie van "omvormer ontkoppelt bij elke storing" tot kettingreacties van uitschakelingen — de grote stroomstoring in Australië op 28 september 2016, die in het VK op 9 augustus 2019 en die in Texas (VS) in 2021 houden allemaal rechtstreeks verband met het collectief ontkoppelen van nieuwe-energie-eenheden tijdens storingen.

Doel van dit document:

1. Het concept, de parameters en de normen voor PCS-spanningsdoorkruising systematisch uitleggen
2. De verschillen tussen de belangrijkste wereldwijde netkoppelingsnormen vergelijken
3. De gemeten capaciteit laten zien van de ENJOY EPCS125-AM-serie binnen reeds verkregen certificeringen
4. Antwoordsjablonen en veelvoorkomende valkuilen bieden voor projectuitvoering

2. Wat is spanningsdoorkruising

2.1 Basisdefinitie

Spanningsdoorkruising = het vermogen van de PCS om, wanneer de netspanning tijdelijk buiten het normale bereik afwijkt, binnen een voorgeschreven tijd netgekoppeld te blijven en op verzoek van het net blindvermogen te leveren/absorberen of het werkelijk vermogen te handhaven.

De Engelse naam "Ride-Through" betekent letterlijk "er doorheen rijden" en drukt beeldend uit: "deze hobbel nemen, niet uit de ketting vallen".

2.2 Drie hoofdcategorieën

Dit is een fundamentele verschuiving van "zelfbescherming" naar "netverantwoordelijkheid". Het net heeft de PCS tijdens een storing nodig om:

1. Niet van het net los te koppelen (om kettingreacties van uitschakelingen te voorkomen)
2. Blindvermogen te leveren (om de spanning te ondersteunen)
3. Werkelijk vermogen te beperken (om de storing niet te verergeren)
4. Na storingopruiming snel het normale vermogen te hervatten

3. Waarom de PCS spanningsdoorkruising moet aankunnen

3.1 Vereisten voor netstabiliteit

Naarmate grootschalige hernieuwbare energiebronnen op het net worden aangesloten, daalt het aandeel synchrone generatoren van traditionele thermische/waterkrachtcentrales. Synchrone generatoren bezitten van nature het vermogen tot storingsdoorkruising, inertiereactie en blindvermogenondersteuning, terwijl vermogenselektronische apparatuur deze eigenschappen actief moet nabootsen.

3.2 Wettelijke conformiteitseisen

Alle belangrijke wereldwijde netcodes verplichten netgekoppelde apparatuur thats tot VRT:

• China GB/T 34133-2017 "Technische voorschriften voor de aansluiting van energieopslagsystemen op het net"
• Europese Unie EN 50549-1/-2/-10 (2019~2022)
• Verenigd Koninkrijk G99 Issue 2 (inclusief Amd 7, 2024)
• Noord-Amerika IEEE 1547-2018
• Duitsland VDE-AR-N 4105/4110/4120
• Italië CEI 0-21 / CEI 0-16
• Australië AS/NZS 4777.2:2020

Geen VRT-certificaat = niet op het net aansluiten.

3.3 Nieuwe eisen voor Grid-Forming (GFM/VSG) opslag

Naarmate het aandeel synchrone machines afneemt, gaan nieuwe netcodes (zoals het Britse GC0137, het Australische CSIP-AUS en de Zuid-Afrikaanse Grid Code 9.0) eisen stellen aan:

• Grid-Forming (GFM)-modus: opslag bouwt actief de referentie voor netspanning/-frequentie op
• Virtual Synchronous Generator (VSG): nabootst synchrone-generatorinertie, demping en primaire frequentieregeling
• Black Start: nadat het net volledig is uitgevallen, kan de opslag autonoom met belasting opstarten

Al deze mogelijkheden zijn gebaseerd op spanningsdoorkruising — apparatuur die niet aan VRT voldoet, kan simpelweg niet deelnemen aan Grid-Forming-bedrijf.

4. Uitleg van kernparameters voor spanningsdoorkruising

4.1 Spannings-tijdsomhullende (Voltage-Time Profile)

Dit is de eerste harde eis voor spanningsdoorkruising — hij definieert dat "wanneer de netspanning binnen een bepaalde zone valt, de PCS netgekoppeld moet blijven".

Typische curve volgens GB/T 34133-2017 (referentie)

Onder de curve = zone waarin ontkoppeling is toegestaan; boven de curve = zone waarin de PCS netgekoppeld moet blijven.

EN 50549-10:2022 curve (specifiek voor opslag)

• 0,05 pu gedurende ≥ 150 ms
• 0,20 pu gedurende ≥ 625 ms
• 0,85 pu gedurende ≥ 3,0 s

IEEE 1547-2018 Category III (strengste)

• 0,0 pu gedurende ≥ 160 ms
• 0,30 pu gedurende ≥ 1,6 s
• 0,65 pu gedurende ≥ 3,0 s
• 0,88 pu gedurende ≥ 5,0 s

4.2 Reactieve-stroomresponscoëfficiënt k

Formule:

$$\Delta I_q \geq k \cdot (U_0 - U_{measured})$$

Waarbij:

• $U_0$: normale spanningsreferentie (meestal 0,9 pu)
• $U_{measured}$: huidige gemeten spanning
• k: responscoëfficiënt, eenheid pu/pu

Hoe groter k → hoe sterker de spanningsondersteuning → hoe populairder bij het net

Responstijd: binnen ≤ 20 ms (1 netfrequentieperiode) na de storing moet blindstroom worden geleverd.

4.3 Bedrijfsprioriteit tijdens storing

Prioriteit (van hoog naar laag):

$$\text{Blindstroom (Q)} > \text{Werkelijke stroom (P)}$$

Dat wil zeggen: tijdens een spanningsdip eerst blindvermogen leveren om de spanning te stabiliseren, daarna pas werkelijk vermogen overwegen.

Specifieke strategie:

• Tijdens LVRT: werkelijk vermogen mag tot 0 dalen (GB/T, IEEE); onder EN 50549-10 mag de opslag doorgaan met laden op klein vermogen (≤ 0,1 pu) — dit is een uniek voordeel van BESS ten opzichte van PV
• Tijdens HVRT: werkelijk vermogen tot 0, blindvermogen absorberen om de spanning te verlagen

4.4 Herstel na storingopruiming

• ≤ 500 ms na storingopruiming: werkelijk vermogen hersteld tot ≥ 90%
• Stijgingshelling van de stroom: ≤ 0,2 pu per periode
• Frequentierespons: tijdens het herstel moet de frequentieverstoring ≤ 0,5 Hz zijn

5. Vergelijking van belangrijke wereldwijde netkoppelingsnormen

5.1 Snelzoektabel voor normen

5.2 Belangrijkste verschilpunten

1. Strengste curve: IEEE 1547-2018 Cat III (vereist 0 pu doorkruising gedurende 160 ms)
2. Snelste respons: EN 50549-10, G99 (vereisen start van blindstroominjectie binnen 10~20 ms)
3. Opslagspecifieke clausules: EN 50549-10 (omgekeerd laden tijdens storing toegestaan)
4. Meest complexe simulatie-eisen: VDE-AR-N 4110/4120 (DIgSILENT PowerFactory-model vereist)

6. Gemeten VRT-capaciteit van de ENJOY EPCS125-AM-serie

6.1 Productintroductie

De ENJOY EPCS125-AM-serie is een bidirectionele opslag-PCS ontwikkeld door ENJOY voor de Europese, Australische en Aziatische markt, bestaande uit 3 modellen:

Kerntechnische parameters:

• Nominale spanning: 230/400 Vac (driefasen vier draden)
• Nominale frequentie: 50 Hz / 60 Hz automatisch schakelend
• Topologie: twee-niveau IGBT + LCL-filter
• Softwareversie: V200B000D000 (per 2025)
• Besturingsplatform: DSP + FPGA dual-core architectuur
• Communicatie-interfaces: RS485 / CAN / Ethernet (Modbus RTU/TCP, CAN 2.0B)

6.2 Reeds behaalde VRT-gerelateerde certificeringen (hier worden slechts enkele certificaatdetails getoond, ga naar Certificaatcentrum)

| # | Land/Regio | Certificaatnummer | Norm | LVRT | HVRT | ZVRT | |---|---|---|:-:|:-:|:-:| | 1 | EU algemeen | COCPVP0201925E-001 | EN 50549-1+10 | ✅ | ✅ | ✅ | | 2 | EU (MV) | COCPVP0201925E-002 | EN 50549-2+10 | ✅ | ✅ | ✅ | | 3 | Duitsland | 250194RECO01-CER | VDE-AR-N 4110/4120 | ✅ | ✅ | ✅ | | 4 | Verenigd Koninkrijk | COCPVP1007024E-001 | G99 Type D | ✅ | ✅ | ✅ | | 5 | Verenigd Koninkrijk | 2588AP060242001 | G100 | ✅ | ✅ | — | | 6 | Spanje | 240375RECO01-CER | UNE 217001 | ✅ | ✅ | ✅ | | 7 | Spanje | 240375RECO02-A/B | UNE 217002 | ✅ | ✅ | ✅ | | 8 | Italië | COCPVP0308024E-001 | CEI 0-21 | ✅ | ✅ | ✅ | | 9 | Italië | COCPVP0308024E-002 | CEI 0-16 | ✅ | ✅ | ✅ | | 10 | Frankrijk | COCPVP0309625E-001/002 | Type A / Type B | ✅ | ✅ | ✅ | | 11 | Polen | COCPVP0500525E-002 | Type D / NC RfG | ✅ | ✅ | ✅ | | 12 | Nederland | COCPVP0500525E-003 | EN 50549 | ✅ | ✅ | ✅ | | 13 | Zweden | COCPVP0500525E-004 | EN 50549 | ✅ | ✅ | ✅ | | 14 | Finland | COCPVP0500525E-005 | EN 50549 | ✅ | ✅ | ✅ | | 15 | Tsjechië | COCPVP0510025E-001 | EN 50549 | ✅ | ✅ | ✅ | | 16 | Denemarken | COCPVP0600525E-001 | EN 50549 | ✅ | ✅ | ✅ | | 17 | Roemenië | COCPVP0600525E-002 | EN 50549 | ✅ | ✅ | ✅ | | 18 | België | COCPVP0600525E-003 | Synergrid C10/11 | ✅ | ✅ | ✅ | | 19 | Hongarije | COCPVP0703625E-001 | EN 50549 | ✅ | ✅ | ✅ | | 20 | Zwitserland | COCPVP0703625E-002 | ESTI | ✅ | ✅ | ✅ | | 21 | Oostenrijk | COCPVP0206725E-001 | EN 50549 | ✅ | ✅ | ✅ | | 22 | Griekenland | AOCPVP0909825E-001 | EN 50549 | ✅ | ✅ | ✅ | | 23 | Zuid-Afrika | COCPVP0500525E-001 | NRS 097-2-1 | ✅ | ✅ | ✅ | | 24 | Saoedi-Arabië | DSS_PCS-25-1206 | SASO / IEC 62116 | ✅ | ✅ | — | | 25 | Australië | 100~125kW Australisch certificaat | AS/NZS 4777.2 | ✅ | ✅ | ✅ | | 26 | Australië/Nieuw-Zeeland | COCPVP1104724E-002 | AS/NZS 4777.2 + IEC 61727/62116 | ✅ | ✅ | ✅ |

Totale dekking: 22 landen + 2 categorieën (EU algemeen MV/LV) = 24 netregio's.

6.3 Belangrijkste gemeten capaciteiten (op basis van certificeringstestgegevens)

6.3.1 LVRT-metingen (voorbeeld EN 50549-10:2022)

Testcondities: 100% nominaal vermogen (125 kW), 50 Hz, driefasige symmetrische dip, dynamische blindstroomresponstijd ≤ 20 ms.

6.3.2 HVRT-metingen

6.3.3 Metingen asymmetrische storingen

6.4 Dubbele verificatie via simulatiemodel en meting

ENJOY levert voor grote netprojecten een DIgSILENT PowerFactory-simulatiemodel:

• Modelbestand: EPCS125.pfd
• MD5-controlewaarde: 9051EAAF58492DDA68DA1AF3F8353D0C
• Simulatieplatform: DIgSILENT PowerFactory 2024
• Bijbehorende normen: VDE-AR-N 4110/4120 + FGW TR3 Rev. 26 / TR4 Rev. 10

Toepassingsgebied:

• Netimpactstudie in aanbestedingsfase (Grid Impact Study, GIS)
• Transiënte stabiliteitsanalyse van het systeem (Transient Stability)
• Simulatieve verificatie van spanningsdoorkruising
• Harmonische interactieanalyse bij parallelbedrijf van meerdere units

6.5 Testrapporten van derden en certificeringsinstanties

Alle tests zijn uitgevoerd en gerapporteerd door internationaal erkende derde partijen zoals SGS, TÜV, Intertek, DNV, CESI, en de testprocedures voldoen aan:

• ISO/IEC 17065 (productcertificeringssysteem)
• IEC 61400-21-1 (methoden voor vermogenskwaliteitsmeting)
• FGW TR3 Rev. 26 (Duitse technische richtlijn voor netmeting)

Elk certificaat is 5 jaar geldig; het nieuwste VDE-certificaat is geldig tot 19-06-2030.

7. Voordelen van BESS PCS ten opzichte van PV-omvormers

De topologie en besturing van opslag-PCS en PV-omvormers zijn vergelijkbaar, maar de bidirectionele energiestroom + flexibele aansturing van opslag geeft deze unieke spanningsdoorkruisingsmogelijkheden:

Conclusie: in het nieuwe elektriciteitssysteem is de BESS PCS niet langer slechts "netgekoppelde apparatuur", maar een "actieve netondersteunende asset".

8. Belangrijke implementatiepunten en veelvoorkomende valkuilen bij projecten

8.1 Bevestiging van de normversie

Valkuil 1: De technische specificatie van de klant verwijst naar een verouderde norm.

• Veelvoorkomend verschijnsel: het bestek vermeldt "G99 Issue 1" of "EN 50549-1:2019", maar de DSO is al overgestapt op G99 Issue 2 Amd 7 / EN 50549-1+A1.
• Reactie: bevestig in de aanbestedingsfase de nieuwste DSO-regelgeving en vermeld expliciet de normversie in de PQD.

8.2 Capaciteit voor asymmetrische storingen

Valkuil 2: Het bestek vermeldt alleen "LVRT", zonder te specificeren of asymmetrische storingen vereist zijn.

• De meeste DSO's eisen standaard driefasig symmetrisch + asymmetrisch (eenfase, tweefase) als volledige set.
• Reactie: antwoord expliciet dat "4 storingsmodi worden ondersteund: driefasig symmetrisch, AB-fase, BC-fase, AN-fase".

8.3 k-waarde en stroombegrenzing

Valkuil 3: De klant eist k≥3,0, maar de overstroomcapaciteit van de PCS-hardware is ≤ 1,5 pu.

• De werkelijke respons zal door stroombegrenzing kleiner zijn dan de theoretische k-waarde.
• Reactie: het testrapport moet duidelijk vermelden "k=3,0 vóór stroombegrenzing, gemeten maximale k=1,4 pu ná begrenzing".

8.4 DC-chopper-configuratie

Valkuil 4: Tijdens LVRT van een groot BESS-system stijgt de DC-busspanning, waardoor IGBT's beschadigd raken.

• Reactie: BESS-systemen boven 100 kW moeten een actieve IGBT DC-chopper configureren (geen passieve weerstand).
• De ENJOY EPCS125-AM-serie heeft de DC-chopper ingebouwd; externe toevoeging is niet nodig.

8.5 Storingsregistratie en rapporten van derden

Valkuil 5: Het aanbestedingsantwoord vermeldt slechts "certificering behaald", zonder specifieke golfvormgegevens.

• DSO's eisen doorgaans gemeten golfvormen (5 s registratie: 0,2 s vóór de storing, tijdens de storing, 1 s erna).
• Reactie: lever door derden (SGS/TÜV) gecertificeerde golfvormdiagrammen en originele gegevens.

8.6 Simulatiemodel-eisen

Valkuil 6: In de aanbestedingsfase eist de klant PSCAD/EMTDC-simulaties.

• Het DIgSILENT PowerFactory-model is alleen geschikt voor RMS-simulaties en niet nauwkeurig genoeg voor elektromagnetische transiëntenanalyse zoals Transient Overvoltage (TOV) en schakelstoten.
• Reactie: vraag of de klant een DIgSILENT-model accepteert, of lever aanvullend een vereenvoudigd PSCAD-model.

8.7 Parallelbedrijf van meerdere units

Valkuil 7: Bij parallelbedrijf van meerdere PCS'en veroorzaakt PLL-resonantie valse triggers.

• Reactie: vraag naar ervaring met multi-unit-tests ter plaatse, of vraag de DSO om netimpedantiegegevens (kortsluitvermogen).

9. Veelgestelde vragen (FAQ)

Vraag 1: Wat is het verschil tussen LVRT en een voltage sag (spanningsdip)?

A: Een spanningsdip is een verschijnsel (kortstondige verlaging van de spanning); LVRT is het vermogen om ermee om te gaan (het vermogen van de apparatuur om tijdens de dip netgekoppeld te blijven). Dips kunnen worden veroorzaakt door kortsluiting, het starten van grote motoren of het inschakelen van transformatoren.

Vraag 2: Wat is het kernverschil tussen EN 50549-10 en EN 50549-1?

A: - EN 50549-1: algemene netkoppelingseisen (van toepassing op alle opwekkings-/opslagapparatuur) - EN 50549-10: opslagspecifieke bijlage, met unieke clausules over omgekeerd laden tijdens LVRT, VSG-modus, virtuele inertie, enz.

Vraag 3: Heeft de ENJOY EPCS125-AM een VDE-AR-N 4105-certificaat?

A: De ENJOY EPCS125-AM beschikt over VDE-AR-N 4110:2023-09 (middenspanning, > 52 kW) en VDE-AR-N 4120:2018+A1:2024 (hoogspanning). 4105 is hoofdzakelijk bedoeld voor laagspannings kleine apparatuur (≤ 135 kW driefasig) en kan worden toegepast, maar het modelbereik moet worden bevestigd.

Vraag 4: Moet de Grid-Forming (VSG/GFM)-modus afzonderlijk worden gecertificeerd?

A: Dat hangt af van de projecteisen. De ENJOY EPCS125-AM-F beschikt al over VSG-functionaliteit (zie "Testrapport netgekoppeld/off-grid-omschakeling met behulp van Grid-Forming PCS met contactors"), maar sommige DSO's vereisen een afzonderlijke GFM-certificeringsprocedure (zoals het Britse GC0137 of het Australische CSIP-AUS). Dit moet in de aanbestedingsfase met de klant worden verduidelijkt.

Vraag 5: Kunnen er op maat gemaakte spanningsdoorkruisingsrapporten worden geleverd voor een specifieke DSO (zoals ČEPS, PSE, Transelectrica)?

A: Jazeker. ENJOY heeft alle bovengenoemde 18 certificeringen behaald; de Annex van elk certificaat bevat de door de DSO van dat land vereiste meetgolfvormen en curves. Mocht een gerichte respons nodig zijn, dan kan binnen 5 werkdagen een gerichte responslijst worden verstrekt.

10. Woordenlijst

11. Referenties en certificeringslijst

11.1 Belangrijkste normen

1. GB/T 34120-2017 "Algemene technische voorwaarden voor energieopslagomvormers"
2. GB/T 34133-2017 "Technische voorschriften voor de aansluiting van energieopslagsystemen op het net"
3. EN 50549-1:2019+A1:2023 Requirements for generating plants to be connected in parallel with distribution networks
4. EN 50549-2:2019+A1:2023 Connection to MV distribution networks
5. EN 50549-10:2022 Additional requirements for storage plants
6. VDE-AR-N 4105:2018 Generators connected to LV distribution network
7. VDE-AR-N 4110:2023-09 Generators connected to MV distribution network
8. VDE-AR-N 4120:2018+A1:2024 Generators connected to HV distribution network
9. G99 Issue 2 Amendment 7 (2024) — UK
10. IEEE 1547-2018 — Standard for Interconnection and Interoperability of DER
11. AS/NZS 4777.2:2020 — Grid connection of energy systems via inverters
12. CEI 0-21:2022 + CEI 0-16:2022 — Italy
13. FGW TR3 Rev. 26 — Technical guidelines for generating plants (Germany)
14. FGW TR4 Rev. 10 — Simulation model (Germany)