GB/T 40097-2021.Functional specifications and technical requirements of energy router.
1范围
GB/T 40097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。
GB/T 40097适用于能源路由器的设计制造、建设和运行等。
2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/T 156标准电压
GB/T 311.1 绝缘配合第 1部分:定义、原则和规则
GB/T 2587用能设备能量平衡通则
GB/T 2589综合能耗计算通则
GB/T 3634.1氢气第1部分:工业氢
GB/T 3634.2氢气第2 部分:纯氢、高纯氢和超纯氢
GB 3836.1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/T 4208外壳防 护等级(IP代码)
GB/T 4272设备及管道绝热技术通则
GB 4824工业 、科学和医疗设备射频骚扰特性 限 值和测量方法
GB 4962氢气使用安全技术规程
GB/T 6425热分析术语
GB/T 7184中小功率柴油机 振动测 量及评级
GB/T 8188往复式内燃机 排放术语 和定义
GB/T 9237制冷系统及热泵 安 全与环境要求
GB/T 10294绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防 护热板法

ICS29.020
中华人民共和国国家标准
GB/T 40097—2021
能源路由器功能规范和技术要求Functional specifications and technical requirements of energy router2021-05-21发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2021-12-01实施
2规范性引用文件
3术语、定义和缩咯语
术语和定义
3.2缩咯语
苯本原则
介理开放
能量综合管理
信息物理融介
分布与协同相结合
能源路由器参考结构
功能规范
功能概述
电能变换模块功能
能量转化模块功能
其他功能
7技术要求
7.1电能变换模块技术要求
能量转化模块技术要求
7.3其他功能技术要求
附录A（资料性附录）能源路由器、电能路由器组网参考架构附录【3（资料性附录）电能路出器在配用电网中应用场景附录C（资料性附录）能源路由器的综合能源接人应用场景KaeerkAca-
GB/T 40097—2021
本标推按照GB/T1.12009给出的规则起草。GB/T40097—2021
请注意本文件的呆些内容川能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准由中国电力企业联合会提出并归口。本标准起草单位：中国电力科学研究院有限公司、国网「海能源丘联网研究院有限公司、清华人学、北京交通人学、华中科技人学、丨海交通人学、湖南人学、东南人学、中国科学院电工研究所、东北大学、国网上海市电万公司、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
本标准士要起草人：盛万兴、段青、刘海涛、吴俊勇、朱淼、沙广林、王丹、沈瑜、涂吞鸣、顺伟、李子欣、孙秋、谢伟、潘博、马春艳、赵彩虹、卓放、李可军、吕广宪、李鹏华、安导、杨晓平、郝翔、高媛、赵伟、周何。
-rrKaeerKAca-
1范围
能源路由器功能规范和技术要求GB/T 40097—2021
本标推规定了能源路山器的术语和定义、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
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CB/T311.1绝缘配合第1部分：定义、原则和规则G1B/T2587用能设备能量平衡通则GB/T 2589
综合能耗计算通则
GB/T 3634.1
GB/T 3634.2
GB 3836.1
氢气第1部分：工业氢
氧气第2部分：纯氢、高纯氢和超纯氧爆炸性环境第1部分：设备，通用要求GB/T 3859.1
GB/T4208
GB/T 4272
GB4824
GB4962
半导体变流器通用要求和电网换相变流器第1-1部分：基本要求规范外壳防护等级（IP代码）
设备及管道绝热技术通则
工业、科学和医疗设各射频骚扰特性限值和测量方法氢气使爪安全技术规程
GB/T 6425
GB/T 7184
GB/T 8188
GB/T 9237
热分析术话
中小功率柴油机振动测量及评级往复式内燃机排放术语和定义
制冷系统及热泵安全与环境要求GB/T 10294
GB 11174
绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法
液化布油气
GB/T [1826
转子式流速仪
GB/T 12325
GB/T 12326
(3 13318
电能质量供电电压偏差
电压波动和闪变
电能质量
液体石油产品静电安全规程
GB/T 13611
GB/T 13612
城镇燃气分类和基本特性
人工煤气
系统接地的型式及安全技术要求GB14050
GB/T 14549
电能质量
公用电网语波
三相电压不平衡
GB/T 15543
电能质量
GB/T15576
GB/T 15945
低压成套无功功率补偿装置
电能质量
电力系统频率偏差
-rrKaeerkAca-
GB/T 40097—2021
GB/T16895.2低压电气装置第442部分：安全防护热效应保护低压系统内设备的绝缘配合第1部分：原理、要求和试验GB/T 16935.1
(F1317167用能单位能源计量器具配备和管理通则GB/T 17215.301
多功能电能表特殊要求
GB/T 17215.321
交流电测量设备特殊要求第21部分：静止式有功电能表（1级和2级）GB/T 17626.2
电磁来容
试验和测量技术静电放电抗扰度试验GB/T17626.3电磁兼容
试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验G13/T 17626.4
电磁兼容
G3/T 17626.5
电磁兼容
GB17820天然气
GB/T 18481
GB/T 18517
GB/1 18603
电能质量
制冷术语
试验和测量技术
电快速瞬变脉冲群抗优度试验
试验和测量技术
浪涌（冲击)抗扰度试骚
暂时过电压和瞬态过电压
大然气计量系统技术要求
G13/T18657.5远动设备及系统第5部分：传输规约第5篇：基本应用功能
天然气标准参比条件
GB/T19205
GB/T 19409
水（地）源热泵机组
蒂冷空调系统的测试和评价方法GB/T 19412
GB19517国家电气设备安全技术规范（13/119582（所有部分）基于Modhus协议的上业白动化网络规范2地热电站接入电力系统技术规定G3/T 19962
GB/T20270信息安全技术网络基础安全技术要求静止无功补偿装置（SVC)功能特性GB/T 20298
GB/T20540（所有部分）测量和控制数字数据通信工业控制系统用现场总线类型3：PROFIBUS规范
（G3/T20840.22014互感器
第2部分：电流互感器的补充技术要求GB20891非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法（中国第三、四阶段）GB/T21428往复式内燃机驱动的发电机组安个性GB/T 21447
GB/T 22069
G3/T 23258
GB/T 23682
GB/T 24337
GB/T 25035
钢质管道外膚蚀控制规范
燃气发动机驱动空调(热泵)机红钢质管道内腐蚀控制规范
制冷系统和热泵软管件、隔震管和膨胀接头要求、设计与安装电能质量公用电网间谐波
城镇燃气用二中醛
GB25130单元式空气调节机安全要求风冷式循环冷却液制冷机组
G3/T 25142
(GB/T25859
GB/T 26194
蓄冷系统用蓄冰槽型式与基本参数蓄冷系统性能测试方法
总线第1部分：总论
GB/T26803.1T业控制计算机系统GB/T 28239
GB/29031
非道略用柴油机燃料消耗率限值及讯验方法空气源单元式空调(热泵)热水机红G13/T 29873
能源计量数据公共平台数据传输协议高电压柴油发电机组通用技术条件GB/T 31038:
GB/T31230（所有部分）T业以太网现场总线EtherCAT2
-rrKaeerkAca-
6光伏发电站监控系统技术要求
GB/T31366
GB32167油气输送管道完整性管理规范（G13/133592分布式电源并网运行控制规范G/T 33593
GB/T 33833
分布式电源并网技术要求
城镇供热服务
GB/T33863（所有部分）（PC统架构GB/T 34050
智能温度仪表通用技术条件
GB/T 31120
G3/T 34131
GB/T 34350
GB/T 35727
GB/T 36039
电化学储能系统储能变流器技术规范电化学储能电站用锂离子电池管理系统技术规范输油管道内腐蚀外检测方法
中低压直流配电电压导则
燃气电站天然气系统安全生产管现舰范GB/T 36160.1
GB/T 36270
GB/T 36274
GB/T 40097—2021
分布式冷热电能源系统技术条件第1部分：制冷和供热单元微电网监控系统技术规池
微电网能量管理系统技术规范
电力储能用锂离子电池
GB/T 36276
GB/T 36280
GB/T 36411
电力诺能用铅炭电池
智能压力仪表通用技术条件
G3/T 36478.2
G3/T 36545
GB/T36547
GB/T 36558
GB/T 36575
GB/T 36674
G3/T 36713
GB/T 36951
CB/T 38057
GB/T 38076
GB50028
GB50183
GB50229
物联网信息交换和共享第2部分：通用技术要求移动式电化学储能系统技术要求电化学储能系统接入电网技术规定电力系统电化学储能系统通用技术条件产业园区水的分类使用及循环利用原则和要求公共机构能耗监控系统通用技术要求能源管理体系能源基准和能源绩效参数信息安全技术物联网感知终端应用安全技术要求城镇供水泵站体化综合调控系统输油管道坏境风险评估与防控技术指南城镇燃气设计规范
石油大然气工程设计防火规范
火力发电厂与变电站设计防火标准输气管道T程设计规范
CB50251
输油管道工程设计规范
GB50253
GB50274制冷设备、空气分离设备安装工程施工及验收规范G150366
地源热泵系统工程技术规范
(G3/T50493石油化1.可燃气体和有毒气体检测报警设计标准GB51131
燃气冷热电联供工程技术规范
电力企业自动化通信网络和系统(Communication nelworks and systemsfor power uIEC61850
tility automalion)
IEC61968电力企业应用集成
配电管理系统接（Application intcgration at clectric utiliticsSystem interfaccs for distrihution management)3
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GB/T40097—2021
3术语、定义和缩略语
3.1术语和定义
energyrouter
能源路由器
能量路由器
以电能路山器为基木模块，可汇集和管理电、冷、热、燃气、燃油等形式的能源和载能工质，只备能量转化、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.并控制和管理其接入的多种能源、储能和负荷，注：能量路由器是支撑能源万联网的核心装各或系统之一，3.1.2
电能路由器
powerrouter
能源路出器的基本形式。以电能为主要控制对象，H备三个及以上电能端口，H备不同电气参数的电能之问电能变换、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「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各之一，可独立使用3.1.3
能量交换器
energyexchanger
能源路山器的一种形式，具备能源路山器的基本功能。注：能交换器主要应用」能源五联网中为低压用户侧提供电、冷、热、燃气、燃油等形式能源和载能工质的综合能源管理和服务的装备玻系统：
电能交换器powerexchanger
电能路由器的·种形式，其备电能路由器的苯基本功能注：电能交换器主要应用于能源联网低压用户侧，为用户提供电能管理和服务的装备。3.1.5
energyrouting
能量路由
根据外部控制指令或依据实际工况，能在一个及以上能量端口之间逊行能量的传输分配和路径选择，
能量端口cnergyporl
能源路由器巾与外界交换能量的物埋接口。注：具有能量双向流动的能力。3.1.7
电能变换powerconversion
将电能由一种形式变换为另一种形式（如交流与占流变换)的过程，或收变电能的幅值、频率、相位等某个参数的过程，或是「述多种参数组合改变的过程，3.1.8
energy transformation
能量转化
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energyportcapacity在正常运行工况下，单位时间内·能量端口所能通过的最人能量。4
rKaeerkca-
GB/T 40097—2021
注：其中电能端口的容量定义为视在功率.其单位为伏安(V·A);冷源端口的容量单位为瓦（W)或焦H每秒(I/s)：热源端口的容量单位为瓦（W)或焦H每秒(I/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，
电能路由器容量powerroulercapacity在正常运行「况下，电能路由器单位时间内所能通过电能的最大估注：如果电能路出器自带储能模块·其储能容将不人电能路由出器的穿虽定义，单位时间内.某正常运行工况下，在保持电能路器白带诺能模块能量不变时，输端口总容量与输山端口总容量的最小值记为该工况下的电能路山器运行容量，所有正常运行工况下，电能路山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）S. =max(min(Es,. Esi.., min(Es.. s.),...min(Es.. Es.)) .....( 1)er
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1个输人端口、第个输出端口.1.06「1.2,3.n]某正常运行「况下，输入、输山端口号集合：正常运行工况下，第i个输人端口的容量单位为伏安（V·A），尺E「1.2，3m；止常运行况&下，第0个输端口的容量单位为伏安（V·A）powerroutererficiency
电能路由器效率
在每个电能端口额定容量运行工况下规定检测时间（了）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（丁)内，应保持自带储能模块能量不变二EE
×100%
式中：
电能路由器效率：
规定检测时间（T)内所有端口输出电能总和，单位为千瓦时(kW，h)，对某端口输出电能为：Eu
规定检测时间（工)内所有端口输人中能总和.单位为手时（kW·h）对干某一端口输人电能为：E
某电能端!I输出电能功率.单位为千瓦(kW)：某电能端口输入电能功率，单位为T瓦(kW)。能源路由器效率
energy router efliciency
在每个电能端口额定容量运行工况下.规定检测时问（T)内，输出能量总和与输人能量总和的比值。
式中：
能源路由器效率：
E Xe rwfi+Eur + Es ..
EuuXer +Cu Xeret +..
规定检测时间（T)内所有端II输出能量总和，单位为焦耳(J)；-rrKaeerkAca-
GB/T40097—2021
规定检测时间(T)内所有端口输人能量总和，单位为焦耳(J)：Et.p
能源路山器在规定检测时间(T)内的供电量，单位为T瓦时（kW，h)；Eut
能源路山器在规定检测时间(T)内的供冷量，单位为焦耳(J）：能源路山器在规定检测时间（T)内的供热量，单位为焦耳(J)：Eins
能源路山器在规定检测时间（T)内输人的中能，单位为工瓦时（kw·h）Cir—能源路由器在规定检测时间（T)内输人的燃气.单位为方米(m)：eraf.p
-1kW·h电能的热值，单位为焦耳每千比时(J/kW·h)；1m燃气的低位热值，单位为焦耳每立方米（/m）。式中木包含的其他形式能源输入、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。
能量装置即插即用energyplugandplay能源路山器对接插设备的类型、参数和当前运行状态行口动识别和管理的功能.接人后可实现接入能源类型的能量转化、变换和传递，并可白动融人上层能量管理系统·实现双向信息交五和运行状态调整。
能源局域网cncrgylocalarcanetwork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、分配和共章。3.1.15
能源子网energysub-local 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：能源了网可融合能量流、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.以及能呈供给、交丘和分亨。能源「网可为能源局域网内的一个组成部分，出可单独运行。3.2缩略语
下列缩略语适用于本文件。
CoAP：受限应用协议（ConstrainedApplicationProtocol)EE：能源交换器（EnergyExchanger）ER：能源路山器（EncrgyRouter）E-I.AN:能源局域网（Energy Local Area Vetwork）E-PnP：能量装置即插即用（EnergyPlug and Play）E-Sub-LAN:能源子网(Energy Sub-Iocal Area Nelwork)MQTT：消息队列遥测传输协议（MessageQueuingTelemetryTrarsport)PE：电能交换器(PowerExchanger）PR：电能路山器（PowerRouter）4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6
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GB/T 40097—2021
换、转化和管班功能·其有多源信息融合、多口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，鼓励需求侧和第方主休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，支撑能源五联网的协调运行：
4.2能量综合管理
以提升能源综台利用效益为几标.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·为实现能源五联网的供、诺、需的能量多元五动提供支撑。4.3信息物理融合
在对能源物埋系统感知的基础上，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、经济性和安个性：4.4分布与协同相结合
以能源万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白治体系和多源协同架构。5能源路由器参考结构
能源路山器以信息物理系统为基础，H参考结构主要包含信息层和物理层。支撑能源五联网的能量流，数据流、业务流的融合和协调控制，如图「所示。该结构仪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班层和信息层成满足以下要求：a)
物理层是能源路由器对能量流进行接入、转化、变换传输和路由处理的硬件、固件和软件的综合体。当作为电能路山器时，H主安包括电能变换功率模块、电能端口等必备模块和储能模块（川选），其中电能端口数量应不少于个。当作为能源路山器时，除具备以上电能路山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1.质接入和处埋的综合能源能量转化功率模块和各端门模块等：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。
信总层是能源路由器对数据流、业务流和择制流等信总数据进行接入存储、处理、传递、运算b)
和指令的硬件、固件和软件的综合体。当作为电能路出器时，具主要包括电气量量测、感知、保扩、通信、控制和管理与应用等模块：当作为能源路器时，除其备以上电能路由器基本模块外，还同时其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，S7
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GB/T 40097—2021
说明：
端口1
电气量测、感知、
保护模块
电能变换功率模块
端口2
端口3
端口n
二能理转化模块：
电能变换模块；
电能流；
+控制流：
其他能量或载能工质流，
其他能量测、悠知、
驱动与保护模块
能量转化功率模块
冷源热源燃气燃油
口端口瑞口瑞口
共他功能模块：
→数据流：
能源路由器参考结构
6功能规范
6.1功能概述
信息通道：
外部信息流：
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
应含有二个及以上的电能端口，具备交流，白流电能形式的变换，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
能在三个及以上出能端口之，根据外部控制指令或依据实际工况进行出能的传输、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成具备基本控制能力8
rrKaeerKAca-
6.2.5分布式接入
GB/T40097—2021bzxZ.net
应具备分布式电源、分布式储能、叫控负荷和一般负荷等设备的接人和管理功能，其中，电能路山器在配用电网中应用场景参见附录136.2.6运行模式
应其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，应兵备内、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
宜具备一定的口检、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凸主辨认和诊断，实现一定的故障愈。
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H备双间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「，宜具有冷、热、燃气、燃油等形式能源和载能工质接人的端和处理模块·允许多种形式能源与电能、以及不同形式能源之间的树互能量转化和输人输出，其中，能源路由器的综台能源接人应用场景参见录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，宜只备对计量数据的校验、安全保护和存功能，液体能源、燃气端口和载能工质计量满足以下要求：a）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；
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吊计量、温度计量、压力计量等b）
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1质计量宜H备水、蒸汽等载能「质的流量计量、温度计量、压力计量等计量功能.每个载c）
能工质端宜H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·其备内、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-riKaeerKAca-
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