《大容量中高压直挂储能系统技术规范》（征求意见稿）

1XXXXXXX—XXXX大容量中高压直挂储能系统技术规范本规范规定了大容量中高压直挂储能系统的术语和定义、系统构成、使用条件、技术要求、检验规则以及标志、包装、运输、贮存要求等。本规范适用于6kV-35kV电压等级电网中采用级联H桥拓扑的大容量中高压直挂储能系统，应用于其他电压等级的大容量中高压直挂储能系统可参照执行。本规范所述电池种类包含锂离子电池、铅炭电池、液流电池。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；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。DL/T2246电化学储能电站并网运行与控制技术规范GB/T34120电化学储能系统储能变流器技术规范GB/T34133储能变流器检测技术规程GB/T36276电力储能用锂离子电池GB/T34131电化学储能电站用锂离子电池管理系统技术规范GB/T32509全钒液流电池通用技术条件GB/T36280电力储能用铅炭电池GB/T311.1高压输变电设备的绝缘配合GB/T17626.2电磁兼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GB/T17626.4电磁兼容试验和测量技术快速脉冲群抗扰度试验GB/T17626.5电磁兼容试验和测量技术浪涌抗扰度试验GB/T17626.6电磁兼容试验和测量技术射频场感应的传导骚扰抗扰度GB/T17626.8电磁兼容试验和测量技术工频磁场抗扰度试验GB/T17626.12电磁兼容试验和测量技术阻尼振荡波抗扰度试验GB/T4208外壳防护等级(IP代码）GB2894安全标志及其使用导则GB/T311.1绝缘配合第1部分：定义、原则和规则GB/T26218.1污秽条件下使用的高压绝缘子的选择和尺寸确定第1部分：定义、信息和一般原则GB/T26218.2污秽条件下使用的高压绝缘子的选择和尺寸确定第2部分：交流系统用瓷和玻璃绝缘子GB/T16927.1高电压试验技术第1部分：一般定义及试验要求GB/T3859.1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/T3859.2半导体变流器通用要求和电网换相变流器第1-2部分：应用导则GB/T14549电能质量公用电网谐波GB/T24337电能质量公用电网间谐波GB/T15543电能质量三相电压不平衡GB/T15945电能质量电力系统频率偏差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GB/T5226.1机械电气安全机械电气设备第1部分:通用技术条件GB/T7251.1低压成套开关设备和控制设备第1部分：型式试验和部分型式试验成套设备2XXXXXXX—XXXXGB/T2423.1电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A：低温GB/T2423.2电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验B：高温GB/T2423.3环境试验第2部分：试验方法试验Cab：恒定湿热试验GB/T2423.10环境试验第2部分：试验方法试验Fc:振动(正弦)GB/T13384机电产品包装通用技术条件GB17799.4电磁兼容通用标准工业环境中的发射GB/T191包装储运图示标志GB/T4798.2环境条件分类环境参数组分类及其严酷程度分级第2部分：运输和装卸DL/T1193柔性输电术语DL/T2528电力储能基本术语3术语和定义DL/T2528界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1电化学储能系统electrochemicalenergystoragesystem以电化学电池为储能载体，通过储能变流器进行可循环电能存储、释放的系统。注：一般包含电池系统、储能变流器及相关辅助设施等。3.2电池管理系统batterymanagementsystem；BMS监测电池电压、电流、温度等参数信息，并对电池的状态进行管理和控制的装置。3.3储能功率转换系统powerconversionsystem；PCS连接电池系统与电网（和/或负荷），实现功率双向变换的装置。3.4电压源换流器voltagesourceconverter，VSC由可关断器件实现换流功能，直流侧储能元件为电容器的换流器。3.5换流模块convertermodule可实现完整换流器功能的基本运行单元，包括相关辅助设备。3.6链式电压源换流器中的单个换流模块。3.7换流链converterchain由多个链节组成的实现换流运行的组装换流设备，可实现复杂的换流过程。3.8并网点pointofinterconnection对于中高压直挂储能系统指储能系统的输出汇总点。3.9交流端口ACterminal储能变流器中用于连接工频交流电网或交流负载的端口。3.10直流端口DCterminal储能变流器中用于连接电池簇、电池阵列或电堆直流母线的端口。3.11并网运行模式grid-connectedmode储能系统与电网通过交流端口正常连接，可与电网进行能量交换的运行模式。3.12离网运行模式grid-disconnectedmode3XXXXXXX—XXXX储能系统与电网在交流端口处断开连接，不向电网进行能量传输的运行模式。3.13低电压穿越lowvoltageridethrough当电力系统事故或扰动引起电化学储能系统并网点电压跌落时,在一定的电压跌落范围和时间间隔内，电化学储能系统能够保证不脱网连续运行。3.14高电压穿越highvoltageridethrough当电力系统事故或扰动引起电化学储能系统并网点电压升高时,在一定的电压升高范围和时间间隔内，电化学储能系统能够保证不脱网连续运行。3.15控制范围controlrange在装置与交流系统的连接点处由装置提供的可控输出电气量的变化范围。3.16热备用状态hotstandbystate储能系统已具备运行条件，设备保护及自动装置处于正常运行状态，向储能系统下达控制指令即可与电网进行能量交换的状态。3.17充/放电响应时间responsetimeforcharge/discharge处于热备用状态的储能系统自接收控制信号起，直到充/放电功率首次达到控制目标功率的90%的时3.18充/放电调节时间regulationtimeforcharge/discharge储能系统自接收控制信号起，直到充/放电功率达到控制目标功率且功率偏差始终控制在2%以内的起始时刻时间。3.19充放电转换时间transfertimebetweenchargeanddischarge储能系统在充电状态和放电状态之间切换所需要的时间。一般是指从90%额定功率充电状态转换到90%额定功率放电状态与从90%额定功率放电状态转换到90%额定功率充电状态所需时间的平均值。3.20包含负荷和电源的部分电网，从主网脱离后继续孤立运行的状态。孤岛可分为非计划性孤岛和计划性孤岛。注：非计划性孤岛指非计划、不受控地发生3.21防孤岛anti-islanding防止非计划性孤岛运行的发生。3.22荷电状态stateofcharge；SOC电池实际(剩余)可放出的瓦时容量与额定的可放出最大瓦时容量的比值。3.23年可用率annualavailability装置全年可正常运行的可用时间比率。4规格型号4.1安装类别宜分为户内阀塔式、户外箱式、户外集装箱式等安装类别。4.2典型拓扑4XXXXXXX—XXXX大容量中高压直挂储能系统通常包含储能变流器、电池、电池管理系统、监控系统及相应的防雷系统等。大容量中高压直挂储能系统典型拓扑结构如图1和图2所示。图1大容量中高压直挂储能系统典型拓扑-PCS星型连接图2大容量中高压直挂储能系统典型拓扑-PCSΔ型连接5XXXXXXX—XXXX4.3系统的额定功率及额定容量储能系统的额定功率及额定容量优先在下列数值中选取：5MW/10MWh、10MW/10MWh、10MW/20MWh、25MW/50MWh、50MW/100MWh。4.4冷却方式系统的冷却方式分为自然冷却、风冷、液冷等。5使用条件5.1环境条件a)地震烈度：≤8级；~b)正常工作环境温度-35℃至+35℃,极限工作温度范围-40℃+50℃;c)海拔不超过1000m。海拔高度＞1000m时，可按照GB/T3859.2规定降额使用；d)运行环境相对湿度不大于95%;e)储存环境：-35℃至+70℃,相对湿度：不大于95%f)污秽等级：Ⅲ级或Ⅳ级。5.2电气条件5.2.1并网运行电气条件a)谐波电压不大于GB/T14549规定的限值；b)间谐波电压不大于GB/T24337规定的限值；c)电网电压偏差不大于GB/T12325规定的限值；d)电压波动和闪变值不大于GB/T12326规定的限值；e)三相电压不平衡度不大于GB/T15543规定的限值；f)电网频率偏差不大于GB/T15945规定的限值。5.2.2孤岛（离网）运行条件大容量中高压直挂储能系统宜支持孤岛运行，在下列条件下应能正常工作：a)负载额定功率不大于储能系统额定输出功率；b)负载启动电流不大于1.2倍储能系统额定电流。5.3辅助系统电源条件a)额定电压：380/220V。b)电压偏差：±20%。c)频率：50Hz。d)频率偏差：±2.5Hz。e)电压总畸变率：≤8%。f)为提高装置的运行可靠性，辅助电源宜采用双回路供电；控制保护系统电源宜采用UPS供电。6技术要求6.1结构与导体要求6.1.1外观与结构壳体外表面一般应喷涂无眩目反光的覆盖层，表面不得有起泡裂纹或流痕等缺陷；所选用的指示灯、按钮、导线及母线的颜色应符合GB/T5226.1的要求；构件应有良好的抗腐蚀性能；元器件安装布局应经济合理、安全可靠、维修方便，需手动操作的器件应操作灵活，无卡住或操作力过大现象；6XXXXXXX—XXXX铭牌参数标志清晰，数据正确。6.1.2防腐蚀层装置的金属件外露表面应有可靠的防腐蚀层，防腐蚀等级应不低于C3。6.1.3主电路连接线主电路连接线(包括本体内部的一次电缆、铜排和功率模块的交流排等)的长期允许电流应不小于1.5倍额定电流；连接线的连接应牢固，不应自由晃动，布线应整齐、美观；连接线的额定电压不得低于相应电路的额定工作电压。6.2防护等级要求6.2.1防护等级选择装置的防护等级根据现场运行条件设计选择，应符合GB/T4208的要求，户内不低于IP20，户外不低于IP55。6.2.2安全标识装置应根据GB2894的规定，明确相关警告标识和符号。6.2.3防护与接地防护与接地的技术要求包括：a)直接接触的防护宜依靠装置本身的结构措施，也可依靠装置在安装时所采取的附加措施。b)对间接接触的防护应在装置内部采用保护电路。g)装置直接接触的金属壳体、可能带电的直接接触金属件及要求接地的电器元件的金属底座(包括因绝缘破坏可能会带电的金属件)以及装有电器元件的门、板、支架与主接地间应保证具有可靠的电气连接，其与主接地点间的电阻值应不大于0.1Ω。h)装置内保护电路的所有部件的设计应保证它们足以耐受装置在安装场所可能遇到的最大热应力和电动应力。i)接地端子应有明显的标志。6.3电气间隙与爬电距离要求装置内的元器件应符合各自标准规定，正常使用条件下，应保持其电气间隙和爬电距离。装置内不同极性或不同相的裸露带电体之间以及它们与地之间的电气间隙和爬电距离不小于表1的规定。用于海拔超过1000m的装置，其电气间隙和爬电距离按照GB311.1的规定修正。对于重污秽区域，根据污秽等级按照GB/T26218.1和GB/T26218.2的规定进行修正。表1装置电气间隙与爬电距离367XXXXXXX—XXXX6.4绝缘水平要求6.4.1装置绝缘电阻带电体之间、带电体与裸露导电部件之间、带电体对地的绝缘电阻不小于工频耐受电压值×1000(Ω)。6.4.2装置耐压水平PCS主电路及与主电路直接连接的辅助电路的工频耐受电压水平和雷电冲击耐受电压水平应符合表2的规定；电池及电池管理系统的绝缘耐压水平应与PCS交流端口相对地的绝缘耐压水平保持一致。表2PCS耐受电压水平36注1：括号内和括号外数据分别对应低电阻接地系统和注3：海拔超过1000m的装置，耐受电压水平按照GB6.5机械防护要求6.5.1通用要求大容量中高压直挂储能系统不应产生机械危险、棱缘、凸起、拐角、孔洞、护罩和手柄等操作人员能够接触的部位需圆滑、无毛刺，在正常使用时不能引起伤害。6.5.2运动部件要求运动件不能碾压、切割、刺破与之接触的操作人员的身体，也不能够严重擦伤操作人员的皮肤。大容量中高压直挂储能系统的危险运动部件需合理布局、封闭安装或加保护罩，为人身提供足够的保护。在例行维护期间，若因技术原因不可能避免地要求操作人员接触危险运动部件，则大容量中高压直挂储能系统必须提供以下所有预防措施才允许操作人员接触：a)只有借助工具才能接触。b)为操作人员提供的说明须申明：操作人员必须经过培训才允许执行危险操作。c)必须拆卸才能接触到危险部位的盖子或零部件上需有警告标识，以防止未经过培训的操作人员误接触。6.5.3稳定性要求如果大容量中高压直挂储能系统没有固定到建筑构件上，则在正常使用时其本身须有物理稳定性。在操作人员打开大容量中高压直挂储能系统的门或抽屉后，大容量中高压直挂储能系统自身需能保持稳定。6.5.4搬运要求搬运过程中，设备不能在搬运中发生松脱、跌落或者出现永久性变形、破裂或其他失效现象，搬运过程中应安全可靠。6.5.5抛射出的零部件8XXXXXXX—XXXX在故障条件下，大容量中高压直挂储能系统不能安装抛射出来可能导致危险的零部件，若安装则必须限制其能量，大容量中高压直挂储能系统对抛射零部件的防护措施，必须使用工具才能拆卸。6.6测量精度要求电压和电流测量相对误差均不大于0.5%；功率和功率因数测量相对误差均不大于1%。6.7保护及告警功能要求6.7.1装置级的保护功能包括：a)过电压保护；b)过电流保护；c)人工急停保护；d)冷却系统异常保护。6.7.2换流链的保护功能包括：a)直流侧过电压与欠电压保护；b)直流电压不平衡保护(可选)；c)驱动板故障保护；d)链节过温保护；e)通信故障保护；f)链节自动旁路保护(可选)。6.7.3控制系统保护.功能包括：a)控制电源失电保护；b)通信故障保护；c)控制器故障保护。6.7.4告警功能功能包括：a)备上电自检功能，自检异常时闭锁全部操作，并发出告警信息；b)同步信号异常告警功能。6.8通信具备和一体化协调控制系统通信接口和协议。接口应包括RS-485接口或以太网接口；协议应支持上级调度或监控系统通信要求。通信接口应具有固定措施，以确保其连接的有效性。通信端口电磁兼容应符合(EMC)要求，并易于组成网络。具备和电池管理系统通信接口。接口应包括RS-485接口或以太网接口；协议应支持电池簇状态和信息的传递。通信接口应具有固定措施，以确保其连接的有效性。通信端口电磁兼容应符合(EMC)要求，并易于组成网络。6.9防雷系统大容量中高压直挂储能系统应设有防雷保护装置，且在规定工作条件下，防雷保护装置应该能长期稳定工作。6.10系统额定功率能量转换效率大容量中高压直挂储能系统在额定功率充放电条件下,铅炭电池储能系统能量转换效率宜不低于78%,锂离子电池储能系统能量转换效率宜不低于83%,液流电池储能系统能量转换效率宜不低于65%。9XXXXXXX—XXXX6.11故障穿越大容量中高压直挂储能系统应具备低电压故障穿越和高电压故障穿越的能力,穿越期间的特性和支撑能力应满足GB/T36547和GB/T34120的相关要求。6.12监控系统监控系统应具备就地操作的人机界面，宜具备通信接口以实现远程监测和控制。监控系统至少应在就地监控界面完成以下操作：开关的分合操作、装置起停、信号复归。监控系统应显示充分的信息，以便于运行维护人员观察设备运行状况、定位故障原因。监控系统至少应具备如下功能：a)系统运行参数和装置工作状态监视功能；b)事件记录和显示查询功能；c)运行参数和保护定值设置功能。6.13电池6.13.1锂离子电池锂离子电池在规定的试验方法下的外观、尺寸和质量、电性能、环境适应性、耐久性、安全性能等技术要求,以及编码,正常工作环境、检验规则、标志,包装、运输和贮存等应满足GB/T36276的相关要求。6.13.2液流电池全钒液流电池系统在规定的试验方法下的外观、额定瓦时容量、额定功率、额定能量效率、容量保持能力、低温储存性能、高温储存性能、过充电保护、过放电保护、充电特性曲线、放电特性曲线、阻燃性能氢气浓度等应满足GB/T32509的相关要求。6.13.3铅炭电池铅炭电池在规定的试验方法下的外观、尺寸和质量、电性能、环境适应性、循环性能、安全性能等技术要求,以及编码、正常工作环境、检验规则、标志、包装、运输和贮存等应满足GB/T36280的相关要求。6.14电池管理系统电池管理系统在规定的试验方法下的数据采集、通信、报和保护、控制、能量状态估算、均衡、绝缘电阻检测、电气适应性,电磁兼容等技术要求,以及分类和编码、正常工作环境、检验规则、标志、包装、运输和贮存等应满足GB/T34131的相关要求。6.15储能变流器6.15.1效率在额定运行条件下，储能变流器的整流效率和逆变效率均应不低于97%。6.15.2过载能力储能变流器交流侧电流在110%额定电流下长期运行；储能变流器交流侧电流在120%额定电流下，持续运行时间应不少于1min。6.15.3电流谐波储能变流器在额定并网运行条件下，交流端口注入的总谐波电流应不超过额定电流的3%。6.15.4电池簇间的均衡储能变流器应具备电池簇间（相内或相间）的均衡功能，采用SOC或者直流电压均衡方式中的一种或两种。6.15.5其它要求XXXXXXX—XXXX储能变流器其它方面的电气性能、基本功能、电气安全、环境适应性、机械防护、电磁兼容及辅助系统的功能，应满足GB/T34120对A2类储能变流器的相关要求。机组的检验分为出厂检验和型式检验。7.1型式检验当有下列情况之一时，应进行型式试验：a)新产品或老产品转厂的试验定型鉴定；b)当产品的设计、工艺所用材料的改变会影响产品性能时；c)产品长期停产后恢复生产时；d)出厂试验结果与上次型式试验有较大差异时；e)用户提出特殊要求，经制造商同意时。试验时，如果每个产品只有一项不合格，允许返工重试一次。如复试仍不合格，则判定该批产品为不合格品。7.2出厂试验每台产品都应进行出厂试验。出厂试验时，只有一项不合格，允许返修后复试，复试一次仍不合格，则为试验不合格。试验合格后，填写试验记录并且出具合格证方能出厂。7.3试验项目试验项目按下表进行：表3大容量中高压直挂储能系统试验项目1√√2√3√4√√5√√6√√7√√8√9√√√√√√√√7.4试验条件7.4.1试验的标准环境条件海拔：1000m及以下；环境温度：5℃-40℃;相对湿度：45%-75%；大气压力：86kPa-106kPa。7.4.2高压试验条件XXXXXXX—XXXX按照GB/T16927.1的规定执行。8试验方法8.1外观与结构检查用目测的方法检查，结构和外观应满足6.1.1的要求。8.2防护等级试验按GB4208规定的方法进行验证，装置的防护等级应满足6.2.1.2要求检查装置的防护与安全标识。采用电桥测量各接地点与主接地点间的电阻，其电阻值应满足6.2.1.3的要求。8.3电气间隙与爬电距离检验用卡尺或板尺测量装置内不同极性或不同相的裸露带电体之间以及它们与地之间的电气间隙和爬电距离，其测量值应符合6.3的规定。8.4绝缘性能试验8.4.1试验内容试验前将不易承受电压的避雷器等拆除，试验项目包括:a)工频耐压试验；b)雷电冲击试验；8.4.2工频耐压试验试验前分别将每相换流链各链节端间及外壳短接。相对地、相间应能承受表2规定的工频电压，持续时间1min。试验中无击穿、闪络和损坏性放电现象，视为试验通过。8.4.3雷电冲击试验试验波形：1.2/50μs波形，试验电压按表2的规定执行。试验应在相对地以及相间分别施加5次正极性和5次负极性雷电冲击。试验中无击穿和闪络现象，视为试验通过。8.5测量精度试验给装置测量回路输入额定电流、电压、相角值，根据装置显示值判断其相对误差结果应符合6.6的要求。8.6保护试验进行各种保护和告警功能验证试验时，应在主电路上模拟被保护设备的异常状态，或在二次回路上设定等价故障信号。保护装置在整定范围内应能正常动作且保护动作值与保护定值间误差小于±5%。试验次数不少于3次。8.7过载能力试验按GB/T34133-2023的9.6规定，对大容量中高压直挂储能系统进行过载能力试验。8.8高低温试验按6.1.2规定的上下限温度要求进行该项试验，装置的控制保护系统、隔离电源和功率模块的附属板卡在全载运行工况下，分别在低温下限和高温上限条件下,持续运行24h，性能正常。8.9噪声试验测试方法参考GB/T34133-2023第9.16章节。8.10电能质量试验XXXXXXX—XXXX8.10.1电流谐波按GB/T34133-2023的9.10.1规定，对大容量中高压直挂储能系统进行电流谐波试验。8.10.2直流分量按GB/T34133-2023的9.10.4规定，对大容量中高压直挂储能系统进行直流分量试验。8.10.3电压波动和闪变按GB/T34133-2023的9.10.7规定，对大容量中高压直挂储能系统进行电压波动和闪变试验。8.10.4离网电压偏差按GB/T34133-2023的9.10.5.2规定，对大容量中高压直挂储能系统进行离网电压偏差试验。8.10.5离网电压总谐波畸变率按GB/T34133-2023的9.10.3.2规定，对大容量中高压直挂储能系统进行离网电压总谐波畸变率试验。8.11储能变流器电磁兼容试验测试方法参考GB/T34133-2023第11章节，对储能变流器的控制保护系统进行电磁兼容测试。8.12性能试验8.12.1有功功率控制按GB/T34133-2023的9.2规定，对大容量中高压直挂储能系统进行有功功率控制试验。8.12.2无功功率控制按GB/T34133-2023的9.5规定，对大容量中高压直挂储能系统进行无功功率控制试验。8.12.3充放电转换时间按GB/T34133-2023的9.7规定，对大容量中高压直挂储能系统进行充放电转换时间试验。8.12.4离网动态电压瞬变范围按GB/T34133-2023的9.10.8规定，对大容量中高压直挂储能系统进行动态电压瞬变试验。8.13电池管理系统试验8.13.1数据采集功能试验按照GB/T34131-2023的7.4的规定，对BMS进行数据采集功能的检验，包括电池电压、电流、温度、压力、流量和液位等参数。8.13.2通信试验按GB/T34131-2023的7.5的规定，对BMS进行通信试验。8.13.3报警与保护试验按GB/T34131-2023的7.6的规定，对BMS进行报警与保护试验。8.13.4控制试验按GB/T34131-2023的7.7规定，