T/CES 168-2022 电化学储能电站控制模型参数实测技术要求

　　ICS 27.180

CCS F 19

团体标准

T/CES 168—2022

电化学储能电站控制模型参数实测

技术要求

Technical requirements for parameter measurement of control model of

electrochemical energy storage power station

2022-12-19 发布 2022-12-21 实施

中国电工技术学会 发布

T/CES 168—2022

I

目 次

前言................................................................................................................................................................... Ⅱ

1 范围............................................................................................................................................................... 1

2 规范性引用文件........................................................................................................................................... 1

3 术语和定义................................................................................................................................................... 1

4 技术原则....................................................................................................................................................... 2

4.1 基本要求................................................................................................................................................ 2

4.2 储能电站控制系统模型要求................................................................................................................. 2

4.3 控制系统接口要求................................................................................................................................ 3

4.4 测试应收集的资料................................................................................................................................ 3

4.5 数学模型的建立.................................................................................................................................... 3

5 模型参数测量与辨识的基本方法................................................................................................................ 3

5.1 频域测量法............................................................................................................................................ 3

5.2 时域测量法............................................................................................................................................ 3

6 试验项目及要求........................................................................................................................................... 3

6.1 数模混合仿真平台上的试验................................................................................................................. 4

6.2 现场试验................................................................................................................................................ 4

7 参数校验....................................................................................................................................................... 4

7.1 校验工况................................................................................................................................................ 4

7.2 校验变量................................................................................................................................................ 4

7.3 偏差计算................................................................................................................................................ 5

7.4 仿真偏差容许值.................................................................................................................................... 5

8 报告的主要内容........................................................................................................................................... 5

8.1 概况........................................................................................................................................................ 5

8.2 建模参照标准和基本方法..................................................................................................................... 5

8.3 制造厂提供的模型和参数..................................................................................................................... 5

8.4 控制系统的设定.................................................................................................................................... 5

8.5 试验内容及参数辨识............................................................................................................................. 6

8.6 电力系统稳定计算用的电化学储能电站模型和参数......................................................................... 6

8.7 模型和参数的校核................................................................................................................................ 6

8.8 结论及建议............................................................................................................................................ 6

附录A(资料性附录) 电化学储能电站控制系统模型框图...................................................................... 7

A.1 厂站级有功/无功控制模型................................................................................................................... 7

A.2 变流器级有功/无功控制模型............................................................................................................... 8

A.3 故障穿越控制及保护.......................................................................................................................... 10

T/CES 168—2022

II

前 言

本文件按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则 第1 部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定

起草。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

本文件由中国电工技术学会提出。

本文件由中国电工技术学会标准化工作专家委员会储能技术专业分会归口。

本文件起草单位：国网湖南省电力有限公司电力科学研究院、国网湖南省电力有限公司、中国电力

科学研究院有限公司、长沙理工大学、国网综合能源服务集团有限公司、湖南大学、国网四川省电力公

司电力科学研究院、国网河南省电力公司电力科学研究院、云南电网有限责任公司、国网江苏省电力有

限公司南京供电分公司、国网江苏省电力公司电力科学研究院、国网江西省电力有限公司电力科学研究

院、国网湖北省电力有限公司电力科学研究院、国网山东省电力公司电力科学研究院、国网重庆市电力

公司电力科学研究院、湖南省湘电试验研究院有限公司、中南大学、湖南华大电工高科技有限公司。

本文件主要起草人：洪权、梁剑、张可人、曹一家、潘力强、李刚、王官宏、周喜超、李勇、姜新

凡、吴小忠、陈远扬、吴晋波、郑永康、周冠东、熊尚峰、韩伟、肖帅、沈鑫、李理、杨东文、陈昊、

余斌、孔祥平、严亚兵、潘本仁、龚禹生、黎恒烜、庄洪波、欧阳宗帅、梁正堂、刘鸿基、戴健、牟秀

君、王辉、曾林俊、欧阳志国。

本文件为首次发布。

T/CES 168—2022

1

电化学储能电站控制模型参数实测技术要求

1 范围

本文件规定了电力系统稳定分析计算用电化学储能电站的控制模型参数实测方法。

本文件适用于10(6)kV 及以上电压等级接入公用电网的电化学储能电站，其他电化学储能电站

可参照执行。

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 36547 电化学储能系统接入电网技术规定

GB/T 36548 电化学储能系统接入电网测试规范

GB/T 36558 电力系统电化学储能系统通用技术条件

DL/T 2246 电化学储能电站并网运行与控制技术规范

3 术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

稳态区间 steady-state range

电化学储能电站并网运行时，状态变量不发生瞬时突变，保持稳定运行状态的状态区间。

3.2

扰动区间 disturbance-state range

电化学储能电站因扰动，导致其电压、电流等电气量从一个稳态区间过渡到另一个稳态区间的过程。

3.3

初始模型 initial model

根据制造厂的资料推导出的模型。

3.4

实测模型 measured model

参照初始模型进行模型和参数实测后所得到的实际模型。

3.5

平均绝对偏差 mean absolute deviation

在故障状态期间，模型参数的仿真结果与实测结果每点之差的绝对值的算数平均值。

3.6

阶跃试验 step test

被控量的给定值阶跃变化的试验

3.7

超调量 overshoot

T/CES 168—2022

2

阶跃试验中，被控量的最大值与最终稳态值之差相对于阶跃量的百分数。

3.8

响应时间 response time

阶跃试验中，从起始时刻到被控量的变化值初次达到90%阶跃量的时间。

3.9

调节时间 settling time

阶跃试验中，从起始时间到被控量的变化值与阶跃量之差的绝对值小于阶跃量的5%所需时间。

3.10

振荡次数 number of oscillation

在调节时间内被控量的振荡次数。

4 技术原则

4.1 基本要求

4.1.1 电化学储能电站的仿真模型应以单机为基础，考虑站内不同单元的电压、功率分布特性，聚合

得到。

4.1.2 同厂商、同容量且采用同型号变流器的电化学储能装置应至少完成一台次的建模实测和参数验

证工作。

4.1.3 当储能控制系统配置有多变流器协调控制或者集控设备时，应对协控或集控设备开展建模实测

和参数验证工作。

4.1.4 应对电化学储能电站具备的主要控制保护的设计功能进行建模和参数验证，包括：有功/无功功

率控制、一次调频、惯量支撑、低电压/高电压故障穿越等功能。

4.1.5 应进行低电压/高电压故障穿越试验，作为评价模型参数对低电压/高电压故障仿真正确性的依据。

4.1.6 应对电化学储能电站具备的有功/无功功率控制、一次调频、惯量支撑(如有)功能等进行测试，

作为评价模型参数对扰动仿真正确性的依据。

4.1.7 应在10%～40%额定负荷和70%及以上额定负荷工况下，考虑电池充放电状态及变流器容量限

制影响进行以上测试。

4.1.8 对于实际系统可能产生且现场难以进行的电网振荡、高/低频率试验，宜在数模混合仿真平台上

接入电化学储能装置控制器进行相关测试。

4.1.9 在数模混合仿真平台上接入储能装置控制器进行试验之前，应已有低电压穿越等现场实测数据

为依据，对比数模混合仿真平台的相关试验结果，两者应基本一致。

4.1.10 模型的仿真步长不宜大于10ms。

4.1.11 建模验证和参数校验工作应在电化学储能电站通过有功/无功控制响应、低电压穿越特性测试

合格后进行。

4.1.12 现场配合人员应熟悉设备内部原理，测试设备满足计量要求，实测波形应能满足后期分析处理

要求。

4.2 储能电站控制系统模型要求

4.2.1 模型的时间常数单位为秒。

4.2.2 控制系统应满足国标和行标的要求(GB/T 36547、GB/T 36548、GB/T 36558、DL/T 2246)。

4.2.3 储能控制系统模型应采用与DL/T 2246 所示典型结构相同的模型，或者能得到与DL/T 2246 规

定的模型相一致的外特性。

4.2.4 储能电站控制系统模型应具备但不限于以下调节特性：有功、无功的解耦控制特性;频率及电

T/CES 168—2022

3

压下垂控制特性;低穿/高穿响应特性;惯量支撑特性。

4.2.5 储能电站控制系统的各项控制功能应具备通过参数设置或控制字投退等方式实现使能及退出，

以根据现场实际需要进行应用。

4.2.6 控制系统的设置值应以十进制表示，时间常数以秒表示，放大倍数以标幺值表示，并说明标幺

值的基准值确定方法。

4.3 控制系统接口要求

4.3.1 控制系统应具备能供第三方进行模型参数测试所需要的接口，能输入模拟量信号进行测试，输

出模拟量的刷新频率应大于50Hz。

4.3.2 应具备施加功率、电压、频率阶跃指令或者对上述变量反馈量施加阶跃偏置的功能。

4.3.3 应具备将内部计算过程量以模拟量形式输出功能。

4.4 测试应收集的资料

4.4.1 电化学储能电站的设备制造厂、型号、涉网保护定值、主控和变流器控制策略。

4.4.2 低电压穿越试验报告。

4.4.3 电化学储能电站的电气参数。

4.4.4 变流器控制系统的模型框图及参数。

4.5 数学模型的建立

4.5.1 根据制造商提供的资料，按照电化学储能电站的实际功能组成构建初始模型。

4.5.2 通过参数实测及辨识，对初始模型进行补充与修正，建立与实际特性一致的实测模型。

4.5.3 在指定的电网稳定计算程序中选择与实测模型结构一致的模型，经过仿真校核得到计算模型。

4.5.4 实测模型参数应分别经过电力系统专用计算程序校验，仿真结果与实测结果的误差应满足第7

章的要求。

4.5.5 当在电力系统专用计算程序中无法选择出满足要求的模型时，应要求计算程序提供商增加新的

模型，或利用程序的用户自定义功能建立新的模型。

5 模型参数测量与辨识的基本方法

5.1 频域测量法

5.1.1 对于一阶环节，可以利用频率响应特性的测量结果直接计算参数。

5.1.2 对于非一阶环节，由于其模型结构和部分参数一般已知，可以采用参数拟合技术或采用模型的

频率响应特性和实测的频率响应特性对比的方法来确定模型的参数。

5.1.3 测量的频率范围应根据研究对象的特点来选择。

5.2 时域测量法

5.2.1 对于一阶环节，可以利用时域响应特性的测量结果直接计算参数。

5.2.2 对于非一阶环节，可以采用时域参数辨识法，或者采用比对模型的仿真响应和实测响应的方法

来确定环节参数。

6 试验项目及要求

试验项目应针对电化学储能电站的各种主要控制功能设计，试验内容一般应包括数模混合仿真平台

T/CES 168—2022

4

试验及现场试验两部分。

6.1 数模混合仿真平台上的试验

试验主要目的是测试电化学储能电站在各种扰动以及系统振荡情况下的响应，根据电化学储能电站

的设计功能，试验项目包括但不限于：

a) 有功、无功调节特性(包括稳态调节、最大能力、响应速度测试)试验(必做);

b) 低电压穿越模拟试验;

c) 高电压穿越模拟试验;

d) 系统振荡模拟试验，振荡频率范围0.1Hz～40Hz;

e) 系统高频率、低频率模拟试验;

f) 系统有功、无功波动模拟试验。

6.2 现场试验

根据现场试验条件，现场试验项目包括但不限于：

a) 有功、无功调节特性(包括稳态调节、最大能力、响应速度测试)试验(必做);

b) 低电压穿越试验(必做);

c) 高电压穿越试验(选做);

d) 高频率、低频率扰动试验(必做);

e) 切除/投入无功补偿装置的扰动试验(选做)。

除高/低穿试验外，其他试验均应根据控制系统配置层级开展整站测试及单变流器测试。

7 参数校验

采用电化学储能电站模型对试验实测结果进行仿真重现，并且对比仿真结果和实测结果的误差，应

满足本章的要求。

7.1 校验工况

7.1.1 有功、无功调节特性校验至少应包含以下工况：

a) 零初始有功，±5%、±100%有功阶跃试验;

b) 零初始无功，±5%、±100%无功阶跃试验;

c) 额定充电工况下的±10%有功阶跃试验(阶跃量视变流器容量限制确定);

d) 额定放电工况下的±10%有功阶跃试验(阶跃量视变流器容量限制确定);

e) 额定充电工况下的±10%无功阶跃试验(阶跃量视变流器容量限制确定);

f) 额定放电工况下的±10%无功阶跃试验(阶跃量视变流器容量限制确定)。

7.1.2 低电压穿越校验至少应包含以下工况：

a) 10%～40%额定负荷情况下两相电压不对称跌落至20%，跌落时间持续625ms;

b) 80%及以上额定负荷情况下两相电压不对称跌落至20%，跌落时间持续625ms;

c) 10%～40%额定负荷情况下三相电压对称跌落至20%，跌落时间持续625ms;

d) 80%及以上额定负荷情况下三相电压对称跌落至20%，跌落时间持续625ms。

如果进行了其他试验项目，还应进行相关的对比，以更为全面的验证模型参数正确性。

7.2 校验变量

校验运行变量应包含以下内容：

T/CES 168—2022

5

a) 场站并网点电压;

b) 场站并网点有功功率;

c) 场站并网点无功功率。

7.3 偏差计算

偏差计算采用平均绝对偏差的计算方法进行评估，计算方法如下：

设Xs 和Xm 分别为校验电气量的仿真数据和实测数据的标幺值。设Ks 和Ke 分别为计算区间的第一

个数据和最后一个数据序号。

则在待评估的数据区间内，变量的平均绝对偏差计算公式如下：

e

s

m s

=

e s

( ) ( )

1

K

i K

X i X i

F

K K

−

=

− +

Σ

…………………………………………(1)

7.4 仿真偏差容许值

7.4.1 阶跃试验仿真允许偏差

阶跃试验仿真允许偏差见表1。

表1 仿真允许偏差

品质参数 参数范围 偏差允许值(=实测值−仿真值)

超调量 全部 ±5%

响应时间 全部 ±20ms

调整时间 全部 ±20ms

振荡次数 全部 ≤1 次

7.4.2 电压穿越试验仿真允许偏差

在扰动期间，模型参数的仿真结果与实测结果的平均绝对偏差应小于10%。

8 报告的主要内容

8.1 概况

电化学储能电站基本情况、电化学电池参数、功率变换器参数、试验时间和试验单位。

8.2 建模参照标准和基本方法

开展建模所参照的技术标准和试验方法简述(包括混合仿真平台测试、现场测试等)。

8.3 制造厂提供的模型和参数

给出功率变换器并网控制逻辑框图及参数列表。

8.4 控制系统的设定

给出电化学储能电站控制系统的设定参数。

T/CES 168—2022

6

8.5 试验内容及参数辨识

试验内容及参数辨识如下：

a) 数模混合仿真平台上的试验结果(可选);

b) 现场试验结果;

c) 参数辨识与选定。

8.6 电力系统稳定计算用的电化学储能电站模型和参数

给出电力系统专用计算程序可用的电化学储能电站模型和参数结果。

8.7 模型和参数的校核

校核应包含以下内容：

8.7.1 有功、无功调节特性校验至少应包含以下工况：

a) 零初始有功，±5%、±100%有功阶跃试验;

b) 零初始无功，±5%、±100%无功阶跃试验;

c) 额定充电工况下的±10%有功阶跃试验(阶跃量视变流器容量限制确定);

d) 额定放电工况下的±10%有功阶跃试验(阶跃量视变流器容量限制确定);

e) 额定充电工况下的±10%无功阶跃试验(阶跃量视变流器容量限制确定);

f) 额定放电工况下的±10%无功阶跃试验(阶跃量视变流器容量限制确定)。

8.7.2 低电压穿越校验至少应包含以下工况：

a) 10%～40%及以下额定负荷情况下两相电压不对称跌落至20%;

b) 80%及以上额定负荷情况下两相电压不对称跌落至20%，跌落时间持续625ms;

c) 10%～40%及以下额定负荷情况下三相电压对称跌落至20%，跌落时间持续625ms;

d) 80%及以上额定负荷情况下三相电压对称跌落至20%，跌落时间持续625ms。

如果进行了其他试验项目，还应进行相关的对比，以更为全面的验证模型参数正确性。

8.7.3 校验运行变量应包含以下内容：

a) 正序电压;

b) 有功功率;

c) 无功功率。

仿真结果与实测结果的偏差应满足第7 章相关内容的要求。

8.8 结论及建议

结论及建议如下：

a) 提出模型参数;

b) 控制系统中如有控制方式、控制参数切换的情况，说明其切换条件以及切换后的处理方法、存

在的问题和处理建议。

T/CES 168—2022

7

附 录 A

(资料性附录)

电化学储能电站控制系统模型框图

A.1 厂站级有功/无功控制模型

A.1.1 厂站级有功控制模型

电池储能系统厂站级有功控制模型如图A.1 所示，通过频率下垂控制，实现调频功能。控制方式可

采用开环及PI 控制，输出量为有功功率控制指令Pord。

各符号对应含义如下：

Freq_ref——频率参考值;

Tp——有功量测环节时间常数;

Tf——频率量测环节时间常数;

Pplant_max——厂站级有功输出上限;

Pplant_min——厂站及有功输出下限;

fdb1——频率偏差死区负值;

fdb2——频率偏差死区正值;

Ddn——频率下垂控制因子-下调;

Dup——频率下垂控制因子-上调;

Dup-Pmax——频率下垂控制因子-下调死区;

Ddn-Pmin——频率下垂控制因子-上调死区;

Perrmax——下垂控制功率偏差上限;

Perrmin——下垂控制功率偏差下限;

Kp_pp——厂站级有功PI 控制比例系数;

Ki_pp——厂站级有功PI 控制积分系数;

Tlag——厂站级有功指令滞后时间常数;

Pplant_flag——功率控制模式选择。

图A.1 厂站级有功控制模型框图

A.1.2 厂站级无功控制模型

电池储能系统厂站级无功控制模型如图A.2 所示。包含四种控制功能，定电压控制、无功功率下垂

控制、站级恒功率因数控制、定无功功率控制，输出量为无功功率控制指令Qord。

T/CES 168—2022

8

各符号对应含义如下：

Iplant——厂站电流输出;

Ureg——厂站并网点电压;

Tfltr——输入信号量测时间常数;

Tp——有功量测环节时间常数;

PFplant_ref——功率因数参考值;

Qplant——厂站无功输出;

Qplant_ref——厂站无功参考值;

PFplant_flag——站级恒功率因数/定无功功率控制模式标志位;

Uplant_ref——并网点电压参考值;

Qcmp_flag——定电压控制/无功功率控制模式标志位;

Rc——线路补偿电阻;

Xc——线路补偿电抗;

Kc——无功功率下垂因子;

Updb1——厂站级电压PI 控制输入偏差死区负值;

Updb2——厂站级电压PI 控制输入偏差死区正值;

Uerrmax——厂站级电压PI 控制输入偏差上限;

Uerrmin——厂站级电压PI 控制输入偏差下限;

Kp_pv——厂站级电压PI 控制比例系数;

Ki_pv——厂站级电压PI 控制积分系数;

Qpdb1——厂站级无功PI 控制输入偏差死区负值;

Qpdb2——厂站级无功PI 控制输入偏差死区正值;

Qerrmax——厂站级无功PI 控制输入偏差上限;

Qerrmin——厂站级无功PI 控制输入偏差下限;

Kp_pq——厂站级无功PI 控制比例系数;

Ki_pq——厂站级无功PI 控制积分系数;

Qplant_max——厂站级无功PI 控制输出上限;

Qplant_min——厂站级无功PI 控制输出下限;

Tft、Tfv——厂站级无功指令超前滞后时间常数。

图A.2 厂站级无功控制模型框图

A.2 变流器级有功/无功控制模型

A.2.1 变流器有功控制模型

电池储能系统变流器正常运行状态下的有功控制模型如图A.3 所示。控制模型可选PI 控制或者开

环控制，其有功功率控制指令来自厂站级控制信号。

A.2.2 变流器无功控制模型

电池储能系统变流器正常运行状态下的无功控制模型如图A.4 所示。变流器无功控制功率参考值可

选厂站级无功控制指令、恒功率因数控制目标值、初始无功功率值，控制模式可选开环控制、PI 闭环

控制、双PI 闭环控制，定初始电流控制。

T/CES 168—2022

9

各符号对应含义如下：

Pflag——有功电流控制模式标志位;

Tpord——Pord 时延;

Pref——有功参考值;

Pmax, dPmax——Pref 斜率上限;

Pmin, dPmin——Pref 斜率下限;

TU——电压量测环节时间常数;

TPe ——有功量测环节时间常数;

Kp_ld——有功PI 控制比例系数;

Ki_ld——有功PI 控制积分系数;

Idmax——换流器输出有功电流上限;

Idmin——换流器输出有功电流下限;

Tid——有功电流调节器滞后时间常数;

Idcmd′ ——有功电流指令。

图A.3 变流器有功控制模型框图

各符号对应含义如下：

PFref——功率因数的参考值;

Qref_flag——无功功率参考值选择标志位;

Qref_max, dQref_max——Qref 斜率上限;

Qref_min, dQref_min——Qref 斜率下限;

Tqord——Qord 时延;

Tiq——无功电流调节器滞后时间常数;

TU——电压量测时间常数;

Kqv——定电压控制比例系数;

Kp_lqv——无功PI 控制比例系数;

Ki_lqv——无功PI 控制积分系数;

Umax——换流器电压上限;

Umin——换流器电压下限;

Kp_lv——电压PI 控制比例系数;

Ki_lv——电压PI 控制积分系数;

Kp_lq——无功PI 控制比例系数;

Ki_lq——无功PI 控制积分系数;

Iqmax——换流器输出电流上限;

Iqmin——换流器输出电流下限;

Iqcmd′ ——无功电流指令;

Pe_filt——厂站输出有功量测值;

Qe——厂站输出无功量测值;

Ut_ref——厂站电压参考值;

Ut_filt——厂站电压量测值;

Ut——端电压;

Qmax——无功上限;

Qmin——无功下限;

Qe_filt——厂站输出无功量测值;

Qe_ref——厂站无功参考值;

Iq0——无功电流初始值。

图A.4 变流器无功控制模型框图

T/CES 168—2022

10

A.3 故障穿越控制及保护

电压穿越控制参照以下仿真模型：

a) 低电压穿越期间有功电流Idcmd_HLVRT、无功电流Iqcmd_HLVRT 指令计算模型：

( )

dcmd_HLVRT 1_Id_LV t 2_Id_LV d0 dset_LV

qcmd_HLVRT 1_Iq_LV Lin t 2_Iq_LV q0 qset_LV

= + +

= + +

I K U K I I

I K U U K I I

⎧⎪⎨

⎩⎪ −

……………………………(1)

式中：

K1_Id_LV ——有功电流计算系数1;

K2_Id_LV ——有功电流计算系数2;

Idset_LV ——有功电流偏置量;

K1_Iq_LV ——无功电流计算系数1;

K2_Iq_LV ——无功电流计算系数2;

Iqset_LV ——无功电流偏置量;

Id0 ——有功初始电流;

Ut ——并网点端电压;

Iq0 ——无功初始电流;

ULin ——进入低电压穿越阈值。

b) 高电压穿越期间有功电流Idcmd_HLVRT、无功电流Iqcmd_HLVRT 指令计算模型：

( )

dcmd_HLVRT 1_Id_HV t 2_Id_HV d0 dset_HV

qcmd_HLVRT 1_Iq_HV Lin t 2_Iq_HV q0 qset_HV

= + +

= + +

I K U K I I

I K U U K I I

⎧⎪⎨

⎩⎪ −

……………………………(2)

式中：

K1_Id_HV——有功电流计算系数1;

K2_Id_HV——有功电流计算系数2;

Idset_HV ——有功电流偏置量;

K1_Iq_HV——无功电流计算系数1;

K2_Iq_HV——无功电流计算系数2;

Id0 ——有功初始电流;

Ut ——并网点端电压;

Iq0 ——无功初始电流;

ULin ——进入低电压穿越阈值。

c) 电压穿越恢复期间有功、无功电流指令计算模型：

1) 有功电流：提供立即恢复、按斜率恢复、按曲线恢复功能;

2) 无功电流：提供立即恢复、按曲线恢复功能。