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。
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本文件由中国电力企业联合会提出。
本文件由全国电力储能标准化技术委员会(SAC/TC 550)归口。
本文件起草单位:中国电力科学研究院有限公司、国家电网有限公司、南京南瑞继保电气有限公司阳光电源股份有限公司、国家电网有限公司西南分部、华为数字能源技术有限公司、国网西藏电力有限公司、国网新疆电力有限公司、中国南方电网有限责任公司、思源清能电气电子有限公司、厦门科华数能科技有限公司、远景能源有限公司、株洲中车时代电气股份有限公司、广州智光电气技术有限公司、中国电气装备集团科学技术研究院有限公司、特变电工新疆新能源股份有限公司
本文件主要起草人:许守平、李勇、惠东、王晶、李庆、李钢、李旭、李刚、辛凯、汤凡、葛睿、渠展展、何飞、付珊珊、李明、杨若奂、王超、吴杰、蒋顺平、谢惠藩、陈志磊、杜毅、王晖、林镇煌、艾东平、亢朋朋、温进、甘韦韦、胡娟、李俊、王子璇、闫雪生、姚广秀、杨大业、李晓兵、毛海波、李义岩、黄博浩、易龙强、杜杲娴、周青峰、李霄、牛萌、刘贺、刘雅婷、吴胜兵、刘斐、钱敏华、翟灏。
1 范围
本文件规定了电化学储能构网型变流器的分类和编码、正常工作环境条件、外观和防护等级、功能和性能、电磁兼容、辅助系统、仿真模型和参数、检验规则、标志、包装、运输和贮存等内容,描述了相应的试验方法。
本文件适用于以电化学电池为储能载体,交流端口电压在35 kV 及以下电化学储能构网型变流器的设计、制造、试验、运行、维护和检修。
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。
GB/T 4208 外壳防护等级(IP代码)
GB/T 34120 电化学储能系统储能变流器技术要求
GB/T 34133 储能变流器检测技术规程
GB/T 47968 构网型变流器通用技术规范
DL/T 860(所有部分) 电力自动化通信网络和系统
DL/T 2528 电力储能基本术语
3 术语和定义
GB/T 34120、GB/T 34133、GB/T 47968及 DL/T 2528界定的术语和定义适用于本文件。
4 分类和编码
4.1 分类
电化学储能构网型变流器产品应按照接入电压等级、安装使用环境、冷却方式和拓扑结构等进行分类,分类方法应符合 GB/T 34120的规定。
4.2 产品编码
电化学储能构网型变流器编码规则见图1。
标引序号说明:
1———电力储能用;
2— —— 储能变流器;
3———额定功率直流端口电压工作范围,用2位~4位数字表示,单位为伏(V);
4———交流端口额定电压,用最多3位数字表示,单位为伏(V)或千伏(kV);
5———额定功率,用最多3位数字表示,单位为千瓦(kW)或兆瓦(MW);
6———拓扑结构,用1位字母表示,其中:S表示单级变换拓扑,D表示双级变换拓扑,H 表示级联拓扑;
7———产品其他标志信息,用4位~10位数字和字母的组合表示;
8———储能变流器类型,其中 GFM 表示构网型。
图 1 电化学储能构网型变流器编码规则
示例1:
电化学储能构网型变流器,直流电压范围350 V~700 V,交流额定电压800 V,额定功率200 kW,拓扑结构为双级变换拓扑。产品编码为:EES-PCS-350~700 V-800 V-200 kW-D-XXXX-GFM。
示例2:
电化学储能构网型变流器,直流工作电压范围500 V~1200 V,交流额定电压10 kV,额定功率5 MW,拓扑结构为级联拓扑。产品编码为:EES-PCS-500~1200 V-10 kV-5 MW-H-XXXX-GFM。
5 正常工作环境条件
电化学储能构网型变流器正常工作环境条件应满足 GB/T 47968的要求。
6 外观和防护等级
6.1 外观
电化学储能构网型变流器的外观应满足下列要求:
a) 外观完整,无结构变形、剥落、锈蚀及裂痕等现象;
b) 柜门和开关操作灵活;
c) 铭牌、标志、标记完整清晰;
d) 文字和符号整齐、规范、正确。
6.2 防护等级
电化学储能构网型变流器外壳的防护等级应满足下列要求:
a) 户内电化学储能构网型变流器不低于 GB/T 4208规定的IP 20;
b) 户外电化学储能构网型变流器不低于 GB/T 4208规定的IP 54。
7 功能和性能
7.1 启停机
电化学储能构网型变流器应具备启停机控制功能,能根据控制开关或指令实现启动和停机,在启动和停机过程中应安全稳定运行。
7.2 有功功率控制
7.2.1 电化学储能构网型变流器应具备有功功率控制功能,能接收有功功率调节指令,实现有功功率的连续平滑调节。
7.2.2 电化学储能构网型变流器有功功率控制速率应在2% Pn/s∼100 % Pn/s 范围内可调,控制速率偏差应不大于设定值的10%,有功功率值应在-100% Pn∼100%Pn 范围内可调。
注: Pn 为额定功率,下同。
7.2.3 电化学储能构网型变流器交流端口有功功率控制偏差绝对值应不超过2% Pn
7.3 无功功率控制
7.3.1 电化学储能构网型变流器应具备无功功率控制功能,能接收无功功率控制指令,实现无功功率的连续平滑调节。
7.3.2 电化学储能构网型变流器应具有功率因数控制模式、恒无功功率控制模式等控制模式,且控制模式可根据需要调整。
7.3.3 电化学储能构网型变流器无功功率控制速率应在2% Pn/s∼100 % Pn/s 范围内可调,控制速率偏差应不大于设定值的10%,无功功率值应在-100% Pn∼100 % Pn 范围内可调。
7.3.4 电化学储能构网型变流器无功功率控制偏差绝对值应不超过2% Pn
7.4 相角跳变响应
7.4.1 电化学储能构网型变流器应自动响应交流端口相角变化,主动调节有功功率,适应相角跳变。
7.4.2 电化学储能构网型变流器交流端口相角跳变在-60°∼+60° 范围内时,应连续运行,不应脱网。
7.4.3 相角跳变角度为正时,电化学储能构网型变流器输出有功功率变化量应为负值;相角跳变角度为负时,电化学储能构网型变流器输出有功功率变化量应为正值。
7.5 惯量特性
7.5.1 电化学储能构网型变流器应具有惯量特性,能抑制交流端口频率变化率的变化。
7.5.2 电化学储能构网型变流器的惯性时间常数应在 2 s~20 s 范围内可调。
7.6 阻尼特性
7.6.1 电化学储能构网型变流器应具有阻尼特性,能抑制交流端口输出振荡。
7.6.2 电化学储能构网型变流器的阻尼特性参数应与惯性时间常数协调,阻尼比应不小于0.3。
7.7 一次调频
7.7.1 电化学储能构网型变流器应具有一次调频功能,并具备远程与就地操作的投入和退出功能。
7.7.2 电化学储能构网型变流器一次调频死区绝对值应设定在 0.03 Hz~0.05 Hz 范围内,并可根据需求调整。
7.7.3 电化学储能构网型变流器交流端口频率超过一次调频死区时,应按照公式(1)调整一次调频有功功率变化量:
DeltaP = - Kf × (Deltaf - fd)/(fn) timesPn(1)
式中:
DeltaP 电化学储能构网型变流器有功功率变化量,单位为千瓦(kW)或兆瓦(MW);
Kf 次调频系数;
Deltaf 电化学储能构网型变流器交流端口频率与额定频率的偏差,单位为赫兹(Hz);
fd 次调频死区,当 Deltaf > 0 时, fd 取正值;当 Deltaf<0 时, fd 取负值,单位为赫兹(Hz);
fn 额定频率,单位为赫兹(Hz);
Pn 电化学储能构网型变流器额定功率,单位为千瓦(kW)或兆瓦(MW)。
7.7.4 电化学储能构网型变流器的一次调频系数应设定在33.3~200范围内,并可根据需求调整。
7.7.5 电化学储能构网型变流器一次调频不宜设置调频限幅,必要时一次调频功率限幅应不小于20% Pn 。
7.7.6 电化学储能构网型变流器在频率阶跃扰动过程中,一次调频启动时间应不大于100 ms,响应时间应不大于500 ms,调节时间应不大于1.5 s。
7.7.7 电化学储能构网型变流器一次调频达到稳定时的有功功率调节偏差绝对值应不超过2% Pn
7.8 自动电压调节
7.8.1 电化学储能构网型变流器应在交流端口发生电压扰动时具备自动电压调节的能力。
7.8.2 电化学储能构网型变流器采用电压/无功下垂控制模式时,无功功率变化量应满足公式(2)要求:
DeltaQ = - Kv × (U - Uset)/(Un) timesPn(2)
式中:
DeltaQ 电化学储能构网型变流器无功功率的变化量,单位为千乏(kvar)或兆乏(Mvar);
Kv 无功调压系数;
U ——— 电化学储能构网型变流器交流端口电压,单位为伏(V);
Uset 电化学储能构网型变流器给定电压,单位为伏(V);
Un 电化学储能构网型变流器额定电压,单位为伏(V);
Pn 电化学储能构网型变流器额定功率,单位为千瓦(kW)或兆瓦(MW)。
7.8.3 电化学储能构网型变流器无功调压系数宜设定在0~12.5范围内,并可根据需求调整。
7.9 电压耐受能力
7.9.1 电化学储能构网型变流器应在交流端口电压发生扰动时,具备电压耐受能力,输出暂态电流增量初始值应满足公式(3)要求:
Δ dot I = (Δ dot U)/(Zt) (3)
式中:
ΔdotI 电化学储能构网型变流器因电压扰动产生的暂态电流增量初始矢量值,单位为安(A);
ΔdotU 电化学储能构网型变流器交流端口电压测量值与电压扰动前电压测量值的矢量偏差,单位为伏(V);
Zt 电化学储能构网型变流器等效暂态阻抗复数值,单位为欧姆(Ω)。
7.9.2 电化学储能构网型变流器电流增量达到暂态电流增量初始值的时间应不大于5 ms。
7.9.3 电化学储能构网型变流器在电压暂态响应过程中,等效暂态阻抗标称值应不大于0.2p.u.等效暂态阻抗最大值应不大于0.8p.u.
7.9.4 电化学储能构网型变流器应具有低电压耐受能力,在交流端口电压在图2所示的阴影区域内时,不脱网连续运行,性能满足下列要求:
a) 电化学储能构网型变流器交流端口电压为额定电压的0%~20%时,应不脱网连续运行2 s,电化学储能构网型变流器交流端口电压为额定电压的20%~80%时,在图2中规定的时间内应不脱网连续运行;
b) 电化学储能构网型变流器最大输出电流值应不小于额定电流的3倍,限流后,持续输出电流应不小于0.95倍最大输出电流值;
c) 电化学储能构网型变流器宜保持故障前的有功功率目标值不变;
d) 电化学储能构网型变流器在低电压跌落过程中不宜产生负序内电势。
7.9.5 电化学储能构网型变流器应具有高电压耐受能力,交流端口电压在图 3 所示的阴影区域内时,不脱网连续运行,性能满足下列要求:
a) 电化学储能构网型变流器交流端口电压为130%额定电压时,应不脱网连续运行0.5 s;
b) 电化学储能构网型变流器交流端口电压为125%额定电压时,应不脱网连续运行1 s;
c) 电化学储能构网型变流器交流端口电压为120%额定电压时,应不脱网连续运行10 s;
d) 电化学储能构网型变流器交流端口电压为115%额定电压时,应不脱网连续运行60 s;
e) 电化学储能构网型变流器交流端口电压为110%额定电压时,应不脱网连续运行;
f) 电化学储能构网型变流器交流端口电压为额定电压的110%~130%时,宜保持故障前的有功功率目标值不变。
7.9.6 电化学储能构网型变流器应具备至少连续3次低电压-高电压耐受能力。
7.10 电压和频率运行范围
7.10.1 电化学储能构网型变流器交流端口电压在额定电压的80%~110%时,应正常运行;交流端口电压低于80%额定电压时,应按照低电压耐受能力要求运行;交流端口电压高于110%额定电压时,应按照高电压耐受能力要求运行。
7.10.2 电化学储能构网型变流器应在交流端口频率为45 Hz~55 Hz范围内不脱网连续运行。
7.11 电网强度适应性
电化学储能构网型变流器应具备电网强度适应能力,在交流端口短路比为1.1~10.0范围内放电时应连续稳定运行,在交流端口短路比为1.2~10.0范围内充电时应连续稳定运行。
7.12 过流能力
7.12.1 电化学储能构网型变流器交流端口电流在110%额定电流下,应长期连续稳定运行。
7.12.2 电化学储能构网型变流器交流端口电流在125%额定电流下,应连续稳定运行不少于1 min。
7.12.3 电化学储能构网型变流器交流端口电流在300%额定电流下,应连续稳定运行不少于10 s。
7.13 过载能力
7.13.1 电化学储能构网型变流器交流端口充放电功率在110%额定功率下,应长期连续稳定运行。
7.13.2 电化学储能构网型变流器交流端口充放电功率在125%额定功率下,应连续稳定运行不少于1 min。
7.13.3 电化学储能构网型变流器交流端口充放电功率在300%额定功率下,应连续稳定运行不少于10 s。
7.14 宽频阻抗特性
电化学储能构网型变流器应在1 Hz~45 Hz与55 Hz~1000 Hz频率范围内呈现正阻特性。
7.15 零起升压
电化学储能构网型变流器应具备零起升压功能,能自主构建电压和频率
7.16 并离网切换
7.16.1 电化学储能构网型变流器应具备并离网切换功能。
7.16.2 电化学储能构网型变流器应能由并网运行模式转入离网运行模式,并建立稳定的电压和频率,配合指令在满足同期条件下,由离网运行模式转入并网运行模式。
7.17 构网/跟网模式切换
电化学储能构网型变流器宜具备在构网型控制模式和跟网型控制模式间互相切换的功能
7.18 电流纹波
电化学储能构网型变流器工作在恒功率充放电模式下时,直流端口的电流纹波有效值应不大于4%最大直流电流。
7.19 电压纹波
电化学储能构网型变流器工作在恒功率充放电模式下时,直流端口的电压纹波有效值应不大于2%最大直流电压。
7.20 电能质量
电化学储能构网型变流器的电能质量应符合 GB/T 34120的规定。
7.21 报警和保护
7.21.1 电化学储能构网型变流器应具备故障诊断功能,具备在出现异常情况时进行报警的功能。报警宜采用声、光等提示方式,报警内容应包含交流电压异常、直流电压异常、过电流、过温、通信故障和冷却系统故障等。
7.21.2 电化学储能构网型变流器发出报警信号后,应进入异常运行或故障保护状态。
7.21.3 电化学储能构网型变流器应具备故障信息记录并存储的功能。
7.22 绝缘电阻检测
7.22.1 电化学储能构网型变流器应具备直流端口绝缘电阻检测功能,可根据需要启用或停用该功能。
7.22.2 电化学储能构网型变流器检测的绝缘电阻值小于设定的保护值时,应报警并停止运行。
注:保护值默认选取最大直流电压与30 mA 的比值。
7.23 通信
7.23.1 电化学储能构网型变流器应具有与电池管理系统、监控系统等设备进行信息交互的功能。
7.23.2 电化学储能构网型变流器与电池管理系统可采用控制器局域网(CAN)、RS-485、以太网、无线等通信接口,支持CAN 2.0B、Modbus、DL/T 860(所有部分)、消息队列遥测传输(MQTT)等通信协议。
7.23.3 电化学储能构网型变流器与监控系统、功率控制系统[包括但不限于一次调频装置、自动发电控制(AGC)系统、自动电压控制(AVC)系统等]可采用以太网通信接口,支持 Modbus、DL/T 860(所有部分)等通信协议,宜采用双网冗余通信。
7.24 运行信息监测
7.24.1 电化学储能构网型变流器应实时监测变流器直流端口的电压、电流、功率以及交流端口的三相电压、三相电流、频率和功率信息。
7.24.2 电化学储能构网型变流器应实时监测变流器与电池管理系统、监控系统等设备的通信状态。
7.25 统计
7.25.1 电化学储能构网型变流器应具备故障信息统计与查询的功能。
7.25.2 电化学储能构网型变流器宜具备充电能量和放电能量统计与查询的功能。
7.26 数据显示和存储
7.26.1 电化学储能构网型变流器应具备数据显示功能,能显示运行状态、运行参数、保护参数、事件记录等信息。
7.26.2 电化学储能构网型变流器应具备数据采集和存储功能,数据采样频率不小于1 kHz,数据采样时间不小于4 s,存储数据应包含电压给定值、有功功率给定值、频率给定值、构网型储能交流侧输出端口三相电压瞬时值和电流瞬时值、内部虚拟内电势幅值与角速度、输出端口频率、一次调频输出功率偏差值、惯量和阻尼环节实际输入功率偏差值等。
7.26.3 电化学储能构网型变流器应能存储运行状态、事件记录等信息,且本地数据信息存储应不小于180 d。
7.27 效率
电化学储能构网型变流器的最大充电效率和最大放电效率均应不小于98%。
注:计算以上效率时,包含所有辅助电源及控制用电损耗,不含隔离变压器损耗
7.28 损耗
电化学储能构网型变流器的待机损耗应不大于0.5%额定功率,空载损耗应不大于0.8%额定功率。
注1:计算损耗时,包含所有辅助电源及控制用电损耗,不含隔离变压器损耗
注2:待机为电化学储能构网型变流器交直端口分断设备闭合,电化学储能构网型变流器处于停机状态。
注3:空载为电化学储能构网型变流器交直端口分断设备闭合,电化学储能构网型变流器处于最小功率运行状态。
7.29 噪声
电化学储能构网型变流器在额定功率运行时,在距离电化学储能构网型变流器水平位置1 m 处噪声应不大于70 dB(A 声级);当噪声大于70 dB时,应在外壳上标出“噪声有害”警告标识和“戴护耳器”的指令标识。
7.30 设备可用性
电化学储能构网型变流器的设计寿命应不小于20年,平均无故障工作时间应不小于20000 h。
7.31 安全性能
电化学储能构网型变流器的安全性能要求应符合 GB/T 34120的规定。
8 电磁兼容
电化学储能构网型变流器的电磁兼容要求应符合 GB/T 34120的规定。
9 辅助系统
电化学储能构网型变流器的辅助系统要求应符合 GB/T 34120的规定。
10 仿真模型和参数
10.1 电化学储能构网型变流器应建立电力系统仿真计算的机电暂态模型和电磁暂态模型,模型应通过仿真测试验证。
10.2 电化学储能构网型变流器机电暂态模型应包括自动电压调节、一次调频控制、惯量及阻尼特性控制、过流限制等控制结构框图。
10.3 电化学储能构网型变流器电磁暂态模型应包括自动电压调节、一次调频、惯量及阻尼特性、过流限制等控制结构框图,关键参数应开放并能根据电网的需求进行修改和优化,关键参数应包含调频系数、调频死区、调频限幅、调压系数、惯性时间常数、阻尼特性参数等
11 试验方法
11.1 试验准备
11.1.1 试验前应收集电化学储能构网型变流器的相关技术资料,编制试验方案并制定安全措施。
11.1.2 测试人员应具备必要的电气知识和业务技能,熟悉电化学储能构网型变流器的工作原理及结构、测试方案和安全工作规程,能正确使用工器具、仪器仪表和安全防护设备
11.1.3 试验仪器、仪表应经过检定或校准,并在有效期内。
11.1.4 试验过程中应记录测试数据和环境条件,试验完成后应出具试验报告,试验报告应包括试验条件、试验设备、试验依据、试验过程和试验结论等
11.2 试验条件
电化学储能构网型变流器的试验条件应满足 GB/T 47968的要求。
11.3 试验仪器设备
电化学储能构网型变流器试验仪器设备应满足 GB/T 47968的要求
11.4 试验工况
电化学储能构网型变流器的试验工况宜参考 GB/T 47968。
11.5 外观检查和防护等级
电化学储能构网型变流器的外观检查和防护等级试验按照 GB/T 34133规定的方法进行。
11.6 功能和性能试验
11.6.1 有功功率控制
图 4 电化学储能构网型变流器试验线路示意图
有功功率控制试验按以下步骤进行:
a) 按照图4连接试验线路;
b) 调节电网阻抗模拟装置,设置短路比值不小于5;
c) 设置电化学储能构网型变流器惯性时间常数为 2 s;
d) 设置电化学储能构网型变流器为放电模式;
e) 设置有功功率控制速率分别为2% Pn/s 和100% Pn/s
f) 按照图5 a)设置电化学储能构网型变流器交流端口输出有功功率,在每个功率点保持运行2 min;
g) 利用数据采集装置记录电化学储能构网型变流器交流端口三相电压瞬时值和三相电流瞬时值,并计算有功功率值;
h) 利用10%有功功率增量值到90%有功功率增量值的时间计算有功功率控制速率;
i) 利用稳态有功功率计算有功功率控制偏差,按照附录 A 计算控制偏差;
j) 设置电化学储能构网型变流器为充电模式;
k) 设置有功功率调节速率分别为2% Pn/s 和100% Pn/s;
l) 按照图5 b)设置电化学储能构网型变流器交流端口输出有功功率,在每个功率点保持运行2 min;
m) 重复步骤 g)~i)
11.6.2 无功功率控制
11.6.2.1 恒无功功率控制模式
恒无功功率控制模式试验按以下步骤进行:
a) 按照图4连接试验线路;
b) 调节电网阻抗模拟装置,设置短路比值不小于5;
c) 设置电化学储能构网型变流器运行在恒无功功率控制模式;
d) 设置电化学储能构网型变流器以额定功率放电,连续运行2 min;
e) 设置无功功率控制速率分别为2%P n /s和100%P n /s;
f) 按照图6设置电化学储能构网型变流器交流端口输出无功功率,在每个无功功率设置点持续运行2 min;
g) 利用数据采集装置记录电化学储能构网型变流器交流端口三相电压瞬时值和三相电流瞬时值,计算有功功率值和无功功率值;
h) 利用10%无功功率增量值到90%无功功率增量值的时间计算有功功率控制速率;
i) 利用稳态无功功率计算无功功率控制偏差,按照附录 A 计算控制偏差;
j) 设置电化学储能构网型变流器以额定功率充电,连续运行2 min;
k) 重复步骤e)~i)。
图 6 无功功率控制试验曲线
11.6.2.2 功率因数控制模式试验
功率因数控制模式试验按以下步骤进行:
a) 按照图4连接试验线路;
b) 调节电网阻抗模拟装置,设置短路比值不小于5;
c) 设置电化学储能构网型变流器运行在功率因数控制模式;
d) 设置电化学储能构网型变流器以额定功率放电,连续运行2 min;
e) 设置无功功率控制速率分别为2%P n /s和100%P n /s;
f) 按照图7设置电化学储能构网型变流器交流端口功率因数,在每个功率因数设置点持续运行2 min;
g) 利用数据采集装置记录电化学储能构网型变流器交流端口三相电压瞬时值和三相电流瞬时值,计算有功功率值和无功功率值;
h) 利用10%无功功率增量值到90%无功功率增量值的时间计算有功功率控制速率;
i) 利用稳态无功功率计算无功功率控制偏差,按照附录 A 计算控制偏差;
j) 设置电化学储能构网型变流器以额定功率充电,连续运行2 min;
k) 重复步骤e)~i)。
11.6.3 相角跳变响应
相角跳变响应试验按以下步骤进行:
a) 按照图4连接试验电路;
b) 调节电网阻抗模拟装置,设置短路比值不小于5;
c) 调节电网模拟装置输出电压和频率为电化学储能构网型变流器交流端口额定电压和额定频率;
d) 设置电化学储能构网型变流器以10% Pn∼30%Pn 范围内的有功功率放电,持续运行2 min;
e) 调节电网模拟装置输出电压相角,使电化学储能构网型变流器交流端口电压相角从初始相角分别阶跃 5° 、 10° 、 15° 、 30° 、 60° 、 -5° 、 -10° 、 -15° 、 -30° 和 -60° ,每个设置点持续10s后恢复;
f) 利用数据采集装置,同步记录测试过程中电化学储能构网型变流器交流端口电压、电流、有功功率曲线以及电化学储能构网型变流器状态,记录包含相位阶跃前 3s 到相位恢复正常后 6 s之内的数据,记录电化学储能构网型变流器放电状态和信息;
g) 设置电化学储能构网型变流器在70% Pn∼100%Pn 范围内的有功功率放电,持续运行2 min;
h) 重复步骤 e) ~ f) ;
i) 设置电化学储能构网型变流器在 10% Pn∼30% Pn n 范围内的有功功率充电,持续运行2 min;
j) 重复步骤 e) ~ f) ;
k) 设置电化学储能构网型变流器在70% Pn∼100 % Pn 范围内的有功功率充电,持续运行2 min;
l) 重复步骤 e) ~ f) ;
m) 调节电网阻抗模拟装置,设置短路比值不小于1.2;
n) 重复步骤c)~l)。
11.6.4 惯量特性
惯量特性试验按以下步骤进行:
a) 按照图4连接试验电路;
b) 调节电网阻抗模拟装置,设置短路比值不小于5;
c) 调节电网模拟装置输出电压和频率为电化学储能构网型变流器交流端口额定电压和额定频率;
d) 退出电化学储能构网型变流器的一次调频功能;
e) 设置电化学储能构网型变流器以额定功率放电,持续运行2 min;
f) 设置电化学储能构网型变流器的惯性时间常数为2 s;
g) 调节电网模拟装置输出频率以 2 Hz/s 的频率变化率从50 Hz下降至48 Hz,持续运行10 s,以2 Hz/s的频率变化率从48 Hz恢复至50 Hz,持续运行10 s,以 2 Hz/s 的频率变化率从50 Hz上升至52 Hz,持续运行10 s,以 2 Hz/s 的频率变化率从52 Hz恢复至50 Hz,持续运行 10 s;
h) 利用数据采集装置记录电化学储能构网型变流器交流端口三相电压瞬时值和三相电流瞬时值,计算有功功率值;
i) 利用公式(4)计算惯性时间常数,计算惯性时间常数计算值与设定值的偏差,偏差为不大于设定值的10%和0.5 s两者中的较大值;
Tj = - (DeltaP timesfn)/((d f)/(d t) timesPn) (4)
式中:
Tj 惯性时间常数,单位为秒(s);
DeltaP 电化学储能构网型变流器有功功率变化量,单位为千瓦(kW)或兆瓦(MW);
fn 额定频率,单位为赫兹(Hz);
df频率变化率,单位为赫兹每秒(Hz/s); dt Pn 电化学储能构网型变流器额定有功功率,单位为千瓦(kW)或兆瓦(MW)
j) 设置电化学储能构网型变流器的惯性时间常数为20 s;
k) 调节电网模拟装置输出频率以0.2 Hz/s的频率变化率从50 Hz下降至48 Hz,持续运行10 s,以0.2 Hz/s的频率变化率从48 Hz恢复至50 Hz,持续运行10 s,以0.2 Hz/s的频率变化率从50 Hz上升至52 Hz, ,持续运行10 s,以0.2 Hz/s的频率变化率从52 Hz恢复至50 Hz,持续运行10 s;
l) 重复步骤h)~i);
m)设置电化学储能构网型变流器以额定功率充电,持续运行2 min;
n) 重复步骤f)~l);
o) 投入电化学储能构网型变流器的一次调频功能。
11.6.5 阻尼特性
阻尼特性试验按以下步骤进行:
a) 按照图4连接试验电路;
b) 调节电网阻抗模拟装置,设置短路比值不小于5;
c) 调节电网模拟装置输出电压和频率为电化学储能构网型变流器交流端口额定电压和额定频率;
d) 退出电化学储能构网型变流器的一次调频功能;
e) 设置电化学储能构网型变流器以额定功率放电,持续运行2 min;
f) 设置电化学储能构网型变流器的惯性时间常数为2 s;
g) 调节电网模拟装置,使电化学储能构网型变流器交流端口电压相角阶跃 10° ,持续运行时间10 s;
h) 记录相角跳变中有功功率和相角指令随时间变化曲线;
i) 按照附录 B计算阻尼比;
j) 调节电网模拟装置,使电化学储能构网型变流器交流端口电压相角阶跃- 10° ,持续运行时间10 s;
k) 重复步骤g)~h);
l) 设置电化学储能构网型变流器的惯性时间常数为20 s;
m) 重复步骤g)~k);
n) 设置电化学储能构网型变流器以额定功率放电,持续运行2 min;
o) 重复步骤f)~m);
p) 投入电化学储能构网型变流器的一次调频功能。
11.6.6 一次调频
一次调频试验按以下步骤进行:
a) 按照图4连接试验电路;
b) 调节电网阻抗模拟装置,设置短路比值不小于5;
c) 调节电网模拟装置输出电压和频率为电化学储能构网型变流器交流端口额定电压和额定频率;
d) 设置电化学储能构网型变流器的一次调频系数为50,死区值为±0.03 Hz;
e) 设置电化学储能构网型变流器的惯性时间常数为10 s;
f) 设置电化学储能构网型变流器以10% Pn∼30 % Pn 范围内有功功率放电,持续运行2 min;
g) 按照表1的要求,调节电网模拟装置的频率从50 Hz阶跃至各测点频率,在各测点频率持续运行对应的持续时间后恢复至50 Hz;
h) 利用数据采集装置记录构网型变流器交流端口三相电压瞬时值和三相电流瞬时值,并计算一次调频启动时间、响应时间、调节时间和控制误差,按照附录 A 计算控制偏差;
i) 设置电化学储能构网型变流器以70% Pn∼100 %P n 范围内的有功功率放电,持续运行2 min;
j) 重复步骤 g)~h) ;
k) 设置电化学储能构网型变流器以10% Pn∼30 %P n 范围内的有功功率充电,持续运行2 min;
l) 重复步骤 g)~h) ;
m) 设置电化学储能构网型变流器以70%P n ~ 100 % Pn 范围内的有功功率充电,持续运行2 min;
n) 重复步骤 g)~h)
| 序号 | 频率设定值Hz | 持续时间s |
| 1 | 49.00 | 30 |
| 2 | 49.50 | 30 |
| 3 | 49.80 | 30 |
| 4 | 49.85 | 30 |
| 5 | 49.95 | 30 |
| 6 | 49.98 | 30 |
| 7 | 50.02 | 30 |
| 8 | 50.05 | 30 |
| 9 | 50.15 | 30 |
| 10 | 50.20 | 30 |
| 11 | 50.50 | 30 |
| 12 | 51.00 | 30 |
11.6.7 自动电压调节
自动电压调节试验按以下步骤进行:
a) 按照图4连接试验电路;
b) 调节电网阻抗模拟装置,设置短路比值不小于5;
c) 设置电化学储能构网型变流器运行在电压/无功下垂控制模式,无功调压系数为12.5,惯性时间常数为10 s,有功功率调节速率不小于2%P n /s;
d) 调节电网模拟装置输出电压和频率为电化学储能构网型变流器交流端口额定电压和额定频率;
e) 调节电化学储能构网型变流器以额定功率放电,持续运行2 min;
f) 调节电网模拟装置,使电化学储能构网型变流器交流端口电压分别阶跃至95%U n 和105% Un ,每个测试点持续运行2 min;
注: Un 为额定电压,下同。
g) 利用数据采集装置记录构网型变流器交流端口三相电压瞬时值和三相电流瞬时值,并计算无功功率值;
h) 调节电化学储能构网型变流器以额定功率充电,持续运行2 min;
i) 重复步骤 f) ∼ g) ;
j) 调节电网阻抗模拟装置,设置短路比值不大于1.2;
k) 重复步骤 c) ~i) 。
11.6.8 低电压耐受能力
图 8 电化学储能构网型变流器电压耐受试验线路示意图
11.6.8.1 空载试验
低电压耐受能力空载试验按以下步骤进行:
a) 按照图8连接试验电路;
b) 设置电化学储能构网型变流器处于停机状态;
c) 调节电网阻抗模拟装置,设置短路比值不小于5;
d) 调节电网模拟装置或者无源电压扰动发生装置,模拟电压三相对称跌落故障,电压跌落点至少选取5个电压跌落点,其中包含0% Un 、20 %U 和80%U 电压跌落点,其他各跌落点在20% Un ∼50 % Un 、50 % Un ∼80Un 两个区间内均有分布,并按照图 2 曲线要求选取跌落时间,电压跌落幅值和跌落时间满足图9的容差要求;
图 9 电压跌落容差
e) 调节电网模拟装置或者无源电压扰动发生装置,随机模拟表2中一种类型的不对称跌落故障,电压跌落点至少选取5个电压跌落点,其中包含0% U 、20% Un 和 80%U 电压跌落点,其他各跌落点在20% Un ∼50 % Un 、50 % Un ∼80 % Un 两个区间内均有分布,并按照图2曲线要求选取跌落时间,电压跌落幅值和跌落时间满足图10的容差要求;
f) 记录电压跌落前3 s到电压恢复正常后6 s之间的交流端口三相电压瞬时值和三相电流瞬时值,计算交流端口电压正序值;
g) 调节电网阻抗模拟装置,设置短路比值不大于1.2;
h) 重复步骤d)~f)。
| 故障类型 | 故障相 | ||
| 单相接地短路 | A 相 | B 相 | C 相 |
| 两相相间短路 | AB 相间 | BC 相间 | CA 相间 |
| 两相接地短路 | AB 两相 | BC 两相 | CA 两相 |
11.6.8.2 负载试验
在空载试验结果满足要求的情况下,进行电化学储能构网型变流器低电压耐受能力负载试验。负载试验时低电压故障发生装置的设置和故障模拟工况与空载测试保持一致。低电压耐受能力负载测试按以下步骤进行:
a) 按照图8连接试验电路;
b) 调节电网阻抗模拟装置,设置短路比值不小于5;
c) 设置电化学储能构网型变流器运行在电压/无功下垂控制模式,无功调压系数为12.5,惯性时间常数为10 s,有功功率调节速率不小于2% Pn/s
d) 调节电网模拟装置或者无源电压扰动发生装置输出电压和频率为电化学储能构网型变流器交流端口额定电压和额定频率;
e) 设置电化学储能构网型变流器以10% Pn ∼ 30 % Pn 范围内的有功功率放电,持续运行2 min;
f) 调节电网模拟装置或者无源电压扰动发生装置,进行三相对称电压跌落,跌落点和跌落时间和空载试验时保持一致;
g) 利用数据采集装置,同步记录电化学储能构网型变流器交流端口三相瞬时电压和三相瞬时电流,至少记录电压跌落前3 s到电压恢复正常后6 s之间的数据,计算交流端口电压正序值,按照附录 C计算暂态电流增量初始值时间;
h) 调节电网模拟装置或者无源电压扰动发生装置进行不对称电压跌落,跌落点和跌落时间和空载试验时保持一致;
i) 利用数据采集装置,同步记录电化学储能构网型变流器交流端口三相瞬时电压和三相瞬时电流,至少记录电压跌落前3s到电压恢复正常后 6 s 之间的数据,计算交流端口电压正序值,按照附录 C计算暂态电流增量初始值时间;
j) 重复 f) ~i) ;
k) 设置电化学储能构网型变流器以 70% Pn∼100% Pn n 范围内的有功功率放电,持续运行2 min;
l) 重复步骤f)~j);
m) 设置电化学储能构网型变流器以10% Pn∼30 % Pn 范围内的有功功率充电,持续运行2 min;
n) 重复步骤f)~j);
o) 设置电化学储能构网型变流器以 70% Pn∼100% Pn 范围内的有功功率充电,持续运行2 min;
p) 重复步骤f)~j);
q) 调节电网阻抗模拟装置,设置短路比值不大于1.2,重复步骤 c) ~ p)
11.6.9 高电压耐受能力
11.6.9.1 空载试验
高电压耐受空载试验按以下步骤进行:
a) 按照图8连接试验电路;
b) 设置电化学储能构网型变流器处于停机状态;
c) 调节电网阻抗模拟装置,设置短路比值不小于5;
d) 调节电网模拟装置或者无源电压扰动发生装置,模拟电压三相对称抬升,电压抬升点至少选取115% Un,120% Un,125% Ur 和130% U 等4个电压抬升点,并按照图3曲线要求选取抬升时间,电压抬升幅值和抬升时间满足图10的容差要求;
e) 记录电压抬升前3 s到电压恢复正常后 6 s 之间的交流端口三相电压瞬时值和三相电流瞬时值,计算交流端口电压正序值;
f) 调节电网阻抗模拟装置,设置短路比值不大于1.2;
g) 重复步骤 d) ~ e) 。
图 10 电压抬升容差
11.6.9.2 负载试验
在空载试验结果满足要求的情况下,进行电化学储能构网型变流器高电压耐受能力负载试验。负载试验时高电压故障发生装置的设置和故障模拟工况与空载试验保持一致。高电压耐受能力负载试验按以下步骤进行:
a) 按照图8连接试验电路;
b) 调节电网阻抗模拟装置,设置短路比值不小于5;
c) 设置电化学储能构网型变流器运行在电压/无功下垂控制模式,无功调压系数为12.5,惯性时间常数为10 s,有功功率调节速率不小于2%P n /s;
d) 调节电网模拟装置或者无源电压扰动发生装置输出电压和频率为电化学储能构网型变流器交流端口额定电压和额定频率;
e) 调节电池模拟装置,使电化学储能构网型变流器直流端口电压为满足设备正常运行的最小直流电压;
f) 设置电化学储能构网型变流器以10% Pn ∼ 30 % Pn 范围内的有功功率放电,持续运行2 min;
g) 调节电网模拟装置或者无源电压扰动发生装置进行三相对称电压抬升,抬升点和抬升时间和空载试验时保持一致;
h) 利用数据采集装置,同步记录交流端口三相瞬时电压值和三相瞬时电流值,至少记录电压抬升前3 s到电压恢复正常后 6 s 之间的数据,计算交流端口电压正序值,按照附录 C计算暂态电流增量初始值时间;
i) 重复步骤 g)~h) ;
j) 设置电化学储能构网型变流器以 70% Pn∼100% Pn 范围内的有功功率放电,持续运行2 min;
k) 重复步骤 g)~i) ;
l) 设置电化学储能构网型变流器以10% Pn∼30 % Pn 范围内的有功功率充电,持续运行2 min;
m) 重复步骤 g)~i) ;
n) 设置电化学储能构网型变流器以 70% Pn∼100% Pn 范围内的有功功率充电,持续运行2 min;
o) 重复步骤 g)~i) ;
p) 调节电池模拟装置,使电化学储能构网型变流器直流端口电压为最大直流电压;
q) 重复步骤 f) ∼0 ;
r) 调节电网阻抗模拟装置,设置短路比值不大于1.2;
s) 重复步骤c)~q)。
11.6.10 连续低-高电压耐受能力
11.6.10.1 空载试验
低-高电压耐受能力空载试验按以下步骤进行:
a) 按照图8连接试验电路;
b) 设置电化学储能构网型变流器处于停机状态;
c) 调节电网阻抗模拟装置,设置短路比值不小于5;
d) 调节电网模拟装置或者无源电压扰动发生装置,模拟电压连续低—高三相对称故障无间隔重复3次,电压故障点的选取按照表3的要求,电压故障幅值和故障时间满足图9和图10的容差要求;
| 序号 | 低电压故障 | 持续时间 | 高电压故障 | 持续时间 |
| 1 | 0%Un | 2 s | 130%Un | 500 ms |
| 2 | 20%Un | 2 s | 120%Un | 10 000 ms |
e) 利用数据采集装置采集第一次电压跌落前3 s到最后一次高电压恢复正常后6 s之间的储能系统测试点三相瞬时电压和三相瞬时电流,计算交流端口电压正序值;
f) 调节电网阻抗模拟装置,设置短路比值不大于1.2;
g) 重复步骤 d) ∼ e) 。
11.6.10.2 负载试验
在空载试验结果满足要求的情况下,进行电化学储能构网型变流器低-高电压耐受能力负载试验。负载试验时低-高电压故障发生装置的设置和故障模拟工况与空载试验保持一致。连续低-高电压耐受能力负载试验按以下步骤进行:
a) 按照图8连接试验电路;
b) 调节电网阻抗模拟装置,设置短路比值不小于5;
c) 设置电化学储能构网型变流器运行在电压/无功下垂控制模式,无功调压系数为12.5,惯性时间常数为10 s,有功功率调节速率不小于2% Pn/s;
d) 调节电网模拟装置或者无源电压扰动发生装置输出电压和频率为电化学储能构网型变流器交流端口额定电压和额定频率;
e) 调节电池模拟装置,使电化学储能构网型变流器直流端口电压为满足设备正常运行的最小直流电压;
f) 设置电化学储能构网型变流器以10% Pn∼30%Pn 范围内的有功功率放电,持续运行2 min;
g) 调节电网模拟装置或者无源电压扰动发生装置,模拟连续低-高电压三相对称故障无间隔重复三次,电压故障点的选取和空载试验时保持一致;
h) 利用数据采集装置采集第一次电压跌落前3 s到最后一次高电压恢复正常后6 s之间的储能系统测试点三相瞬时电压和三相瞬时电流,计算交流端口电压正序值,按照附录 C 计算暂态电流增量初始值时间;
i) 重复步骤g)和h);
j) 设置电化学储能构网型变流器以 70% Pn∼100% Pn 范围内的有功功率放电,持续运行2 min;
k) 重复步骤 g)~i) ;
l) 设置电化学储能构网型变流器以10% Pn∼30% Pn 范围内的有功功率充电,持续运行2 min;
m) 重复步骤 g)~i) ;
n) 设置电化学储能构网型变流器以 70% Pn∼100% Pn 范围内的有功功率充电,持续运行2 min;
o) 重复步骤 g)~i) ;
p) 调节电池模拟装置,使电化学储能构网型变流器直流端口电压为最大直流电压;
q) 重复步骤f)~o);
r) 调节电网阻抗模拟装置,设置短路比值不大于1.2;
s) 重复步骤c)~q)。
11.6.11 电压和频率运行范围
11.6.11.1 电压运行范围
电压运行范围试验按以下步骤进行:
a) 按照图4连接试验电路;
b) 调节电网阻抗模拟装置,设置短路比值不小于5;
c) 设置电化学储能构网型变流器运行在电压/无功下垂控制模式,无功调压系数为0,惯性时间常数为10 s;
d) 调节电网模拟装置输出电压和频率为电化学储能构网型变流器交流端口额定电压和额定频率;
e) 调节电化学储能构网型变流器以额定功率放电,持续运行2 min;
f) 调节电网模拟装置,使电化学储能构网型变流器交流端口电压分别阶跃至82%U n 、90%U n 、105%U 和108%U ,每个测试点持续运行时间为2 min;
g) 利用数据采集装置记录构网型变流器交流端口三相电压瞬时值和三相电流瞬时值,并计算电压有效值、有功功率值和无功功率值;
h) 调节电化学储能构网型变流器以额定功率充电,持续运行2 min;
i) 重复步骤f)~g);
j) 调节电网阻抗模拟装置,设置短路比值不大于1.2;
k) 重复步骤c)~i)。
11.6.11.2 频率运行范围
频率运行范围试验按以下步骤进行:
a) 按照图4连接试验电路;
b) 调节电网阻抗模拟装置,设置短路比值不小于5;
c) 设置电化学储能构网型变流器的惯性时间常数为2 s;
d) 调节电网模拟装置输出电压和频率为电化学储能构网型变流器交流端口额定电压和额定频率;
e) 设置电化学储能构网型变流器以10% Pn∼30 % Pn 范围内的有功功率放电,持续运行2 min;
f) 调节电网模拟装置输出频率,使电化学储能构网型变流器交流端口频率从50 Hz以2 Hz/s的频率变化率变化至45 Hz, ,持续运行 10 s 后,以 2 Hz/s 的频率变化率恢复到50 Hz;
g) 调节电网模拟装置输出频率,使电化学储能构网型变流器交流端口频率从50 Hz以2 Hz/s的频率变化率变化至55 Hz,持续运行10 s后,以2 Hz/s的频率变化率恢复到50 Hz;
h) 利用数据采集装置,同步记录电化学储能构网型变流器交流端口三相电压瞬时值和三相电流瞬时值,至少记录频率变化前3s到频率恢复到50 Hz后6 s之间的数据,并计算频率、有功功率和无功功率;
i) 设置电化学储能构网型变流器以70% Pn∼100 %P n 范围内的有功功率放电,持续运行2 min;
j) 重复步骤f)~h);
k) 设置电化学储能构网型变流器以10% Pn∼30 %P n 范围内的有功功率充电,持续运行2 min;
l) 重复步骤f)~h);
m) 设置电化学储能构网型变流器以70% Pn∼100 %P n 范围内的有功功率充电,持续运行2 min;
n) 重复步骤f)~h)。
11.6.12 电网强度适应性
电网强度适应性试验按以下步骤进行:
a) 按照图4连接试验电路;
b) 调节电网模拟装置输出电压和频率为电化学储能构网型变流器交流端口额定电压和额定频率;
c) 设置电化学储能构网型变流器以额定功率放电,持续运行2 min;
d) 调节电网阻抗模拟装置,在保持电化学储能构网型变流器运行的情况下,使电化学储能构网型变流器交流端口短路比分别在1.1~1.2、1.5~3和5~10范围,每个测量点持续运行2 min;
e) 利用数据采集装置记录电化学储能构网型变流器交流端口三相电压瞬时值和三相电流瞬时值,计算有功功率、无功功率,记录电化学储能构网型变流器的运行状态;
f) 设置电化学储能构网型变流器以额定功率充电,持续运行2 min;
g) 调节电网阻抗模拟装置,使构网型储能变流器交流端口短路比分别在1.2~1.5、2~3和5~10范围,每个测量点持续运行2 min;
h) 利用数据采集装置记录电化学储能构网型变流器交流端口三相电压瞬时值和三相电流瞬时值,计算有功功率、无功功率,记录电化学储能构网型变流器的运行状态。
11.6.13 过流能力
过流能力试验按以下步骤进行:
a) 按照图4连接试验电路;
b) 调节电网阻抗模拟装置,设置短路比值不小于5;
c) 设置电化学储能构网型变流器运行在电压/无功下垂控制模式,无功调压系数为12.5,无功功率控制速率为50% Pn/s
d) 调节电网模拟装置输出电压和频率为电化学储能构网型变流器交流端口额定电压和额定频率;
e) 调节电化学储能构网型变流器以额定功率放电,持续运行2 min;
f) 调节电网模拟装置,使构网型储能变流器交流端口电压至80%U n ~ 85 %U n 范围内,持续运行15 min;
g) 利用数据采集装置记录储能变流器交流端口三相瞬时电压和三相瞬时电流值,计算电压有效值和电流有效值;
h) 选取电流有效值不低于300%额定电流的连续区间计算300%额定电流持续运行时间,选取电流有效值不低于125%额定电流的连续区间计算125%额定电流持续运行时间,选取电流有效
值不低于110%额定电流的连续区间计算110%额定电流持续运行时间;
i) 调节电化学储能构网型变流器以额定功率充电,持续运行2 min;
j) 重复步骤f)~h)。
11.6.14 过载能力
过载能力试验按以下步骤进行:
a) 按照图4连接试验电路;
b) 调节电网阻抗模拟装置,设置短路比值不小于5;
c) 调节电网模拟装置输出电压和频率为电化学储能构网型变流器交流端口额定电压和额定频率;
d) 设置电化学储能构网型变流器一次调频死区为0.05 Hz,一次调频系数设置为100;
e) 设置电化学储能构网型变流器以50%额定功率充电,持续运行2 min;
f) 调整电网模拟装置输出频率分别为 51.3 Hz、50.45 Hz 和 50.35 Hz,每个测试点持续运行10 min;
g) 利用数据采集装置记录电化学储能构网型变流器交流端口三相瞬时电压和三相瞬时电流值,计算有功功率值;
h) 设置电化学储能构网型变流器一次调频死区为-0.05 Hz,一次调频系数设置为 100;
i) 设置电化学储能构网型变流器以50%额定功率放电,持续运行2 min;
j) 调整电网模拟装置输出频率分别为48.80 Hz、49.70 Hz和49.75 Hz,每个测试点持续运行10 min;
k) 利用数据采集装置,同步记录电化学储能构网型变流器交流端口三相瞬时电压和三相瞬时电流值,计算有功功率值;
l) 选取有功功率值不低于300%P 的连续区间计算300%P 持续运行时间,选取有功功率不低于125%Pn 的连续区间计算1 25 %P n 持续运行时间,选取有功功率值不低于1 10 %P n 的连续区间计算110%P 持续运行时间
11.6.15 宽频阻抗特性
宽频阻抗特性的试验方法按照附录 D进行
11.6.16 零起升压
零起升压试验按以下步骤进行:
a) 将构网型储能变流器与负载模拟装置相连,断开负载模拟装置所有开关;
b) 设置电化学储能构网型变流器按照10%U/s的电压变化率升压至额定电压;
c) 利用数据采集装置记录电化学储能构网型变流器交流端口三相电压瞬时值,计算电压有效值和频率。
11.6.17 构网/跟网模式切换
构网/跟网模式切换试验按以下步骤进行:
a) 按照图4连接试验电路;
b) 调节电网阻抗模拟装置,设置短路比值不小于5;
c) 调节电网模拟装置输出电压和频率为储能变流器交流端口额定电压和额定频率;
d) 设置电化学储能构网型变流器运行模式为跟网运行模式;
e) 设置电化学储能构网型变流器以额定功率放电,持续运行2 min;
f) 设置电化学储能构网型变流器运行模式切换为构网运行模式,持续运行2 min;
g) 调节电网模拟装置分别产生±5°的相角跳变,每个测试点持续运行10 s;
h) 设置电化学储能构网型变流器运行模式切换为跟网运行模式,连续运行2 min;
i) 调节电网模拟装置分别产生±5°的相角跳变,每个测试点持续运行10 s;
j) 利用数据采集装置记录构网型变流器交流端口三相电压瞬时值、三相电流瞬时值,计算有功功率和无功功率;
k) 设置电化学储能构网型变流器以额定功率充电,持续运行2 min;
l) 重复步骤f)~j)。
11.6.18 其他试验
电化学储能构网型变流器的启停机、并离网切换、电流纹波、电压纹波、电能质量、报警与保护、绝缘电阻监测、通信、运行信息监测、统计、数据显示和存储、安全性能等试验按照 GB/T 34133规定的方法进行。
11.7 电磁兼容
电化学储能构网型变流器的电磁兼容试验按照 GB/T 34133规定的方法进行。
11.8 辅助系统
电化学储能构网型变流器的辅助系统试验按照 GB/T 34133规定的方法进行。
12 检验规则
12.1 检验类型
电化学储能构网型变流器的检验类型分为型式检验和出厂检验。
12.2 型式检验
型式检验应由具备相关试验资质的第三方试验机构开展,并出具试验报告。当有下列情况之一时,应进行型式检验:
a) 新产品或老产品转厂的试验定型鉴定时;
b) 当产品的设计、工艺或所用零部件的改变会影响产品性能时;
c) 出厂检验结果与型式检验有较大差异时;
d) 国家质量监督机构提出进行型式检验要求时。
12.3 出厂检验
每台电化学储能构网型变流器产品均应进行出厂检验。
12.4 检验项目
电化学储能构网型变流器检验项目按表4进行,型式检验应按照第11章中规定的方法进行。
| 序号 | 试验项目 | 技术要求(章条号) | 试验方法(章条号) | 型式检验 | 出厂检验 | |
| 1 | 外观检查 | 6.1 | 11.5 | ✓ | ✓ | |
| 2 | 防护等级 | 6.2 | 11.5 | ✓ | — | |
| 3 | 功能和性能 | 启停机 | 7.1 | 11.6.18 | ✓ | ✓ |
| 4 | 有功功率控制 | 7.2 | 11.6.1 | ✓ | ✓ | |
| 5 | 无功功率控制 | 7.3 | 11.6.2 | ✓ | — | |
| 6 | 相角跳变响应 | 7.4 | 11.6.3 | ✓ | — | |
| 7 | 惯量特性 | 7.5 | 11.6.4 | ✓ | — | |
| 8 | 阻尼特性 | 7.6 | 11.6.5 | ✓ | — | |
| 9 | 一次调频 | 7.7 | 11.6.6 | ✓ | — | |
| 10 | 自动电压调节 | 7.8 | 11.6.7 | ✓ | — | |
| 11 | 电压耐受能力 | 7.9 | 11.6.8、11.6.9、11.6.10 | ✓ | — | |
| 12 | 电压和频率运行范围 | 7.10 | 11.6.11 | ✓ | — | |
| 13 | 电网强度适应性 | 7.11 | 11.6.12 | ✓ | — | |
| 14 | 过流能力 | 7.12 | 11.6.13 | ✓ | — | |
| 15 | 过载能力 | 7.13 | 11.6.14 | ✓ | — | |
| 16 | 宽频阻抗特性 | 7.14 | 11.6.15 | ✓ | — | |
| 17 | 零起升压 | 7.15 | 11.6.16 | ✓ | — | |
| 18 | 并离网切换 | 7.16 | 11.6.18 | ✓ | — | |
| 19 | 构网/跟网模式切换 | 7.17 | 11.6.17 | ✓ | — | |
| 20 | 电流纹波 | 7.18 | 11.6.18 | ✓ | — | |
| 21 | 电压纹波 | 7.19 | 11.6.18 | ✓ | — | |
| 22 | 电能质量 | 7.20 | 11.6.18 | ✓ | — | |
| 23 | 报警和保护 | 7.21 | 11.6.18 | ✓ | — | |
| 24 | 绝缘电阻检测 | 7.22 | 11.6.18 | ✓ | ✓ | |
| 25 | 通信 | 7.23 | 11.6.18 | ✓ | ✓ | |
| 26 | 运行信息监测 | 7.24 | 11.6.18 | ✓ | — | |
| 27 | 统计 | 7.25 | 11.6.18 | ✓ | — | |
| 28 | 数据显示和存储 | 7.26 | 11.6.18 | ✓ | — | |
| 29 | 效率 | 7.27 | 11.6.18 | ✓ | — | |
| 30 | 损耗 | 7.28 | 11.6.18 | — | — | |
| 31 | 噪声 | 7.29 | 11.6.18 | ✓ | — | |
| 序号 | 试验项目 | 技术要求(章条号) | 试验方法(章条号) | 型式检验 | 出厂检验 |
| 32 | 安全性能 | 7.31 | 11.6.18 | √ | — |
| 33 | 电磁兼容 | 8 | 11.7 | √ | — |
| 34 | 辅助系统 | 9 | 11.8 | √ | — |
13 标志、包装、运输和贮存
电化学储能构网型变流器的标志、包装、运输和贮存要求应符合 GB/T 34120的规定。
附录 A (规范性)
控制响应性能指标说明
控制响应性能指标见图 A.1。
标引符号说明:
t0 阶跃变化或事件开始时刻,单位为秒(s);
t1 阶跃变化至10%目标值的时刻,单位为秒 (s)
t2 阶跃变化至90%目标值的时刻,单位为秒(s);
t3 实际输出值与目标值之差的绝对值始终不超过允许偏差的最短时刻,单位为秒(s);
tp ———上升时间,单位为秒(s);
tr 响应时间,单位为秒 (s) ;
ts 调节时间,单位为秒 (s)
±Δ 控制偏差;
ht 控制目标值;
hm 测量值。
图 A.1 控制系统响应性能指标
启动时间按照公式(A.1)进行计算:
tp = t1 - t0(1)
响应时间按照公式(A.2)进行计算:
tr = t2 - t0(2)
调节时间按照公式(A.3)进行计算:
ts = t3 - t0(3)
控制偏差按照公式(A.4)进行计算:
Δ = (| hm - ht |)/(Pn) ×100 %(4)
附录 B (规范性)
阻尼比计算方法
B.1 二阶控制系统阶跃响应时域曲线
对于典型二阶控制系统,其阶跃响应时域波形见图(B.1)。
标引符号说明:
Y0 振荡的初始峰值与稳态值偏差;
Yn 振荡的第 个峰值与稳态值偏差;
σ 超调量。
图 B.1 典型二阶控制系统阶跃响应时域波形
B.2 基于超调量阻尼比计算方法
基于超调量阻尼比计算方法,应按照公式(B.1)计算:
ζ = (- ln σ)/(√(π2 + (ln σ)2))(1)
式中:
ζ 阻尼比;
σ 超调量。
B.3 基于对数衰减率阻尼比计算方法
基于对数衰减率阻尼比计算方法,应按照公式(B.2)计算:
ζ = 1/(√(1 + ((2 π)/(δ))2))(2)
式中:
ζ 阻尼比;
δ 对数衰减率。
对数衰减率应按照公式(B.3)计算:
δ = 1/n ln ((Y0)/(Yn)) (3)
式中:
Y0 振荡的初始峰值与稳态值偏差;
Yn 振荡的第 个峰值与稳态值偏差。
附录 C (规范性)
暂态电流增量初始值时间计算方法
C.1 暂态电流理论增量值积分计算
暂态电流理论增量值积分计算按以下步骤进行
a) 利用电压扰动过程的电化学储能构网型变流器交流端口电压和电流的瞬时值数据,计算电压基波正序有效值和电流基波正序有效值。
b) 按照公式(C.1)计算电压扰动过程中暂态电流理论值 Iideal ,见图 C.1虚线:
Iideal = | dot I0 + Δ dot I | = | dot I0 + (Δ dot U)/(Zt) |(1)
式中:
Iideal 电压扰动过程中暂态电流理论值,单位为安(A);
dotI0 电化学储能构网型变流器电压扰动前电流初始矢量值,单位为安(A);
ΔdotI 电化学储能构网型变流器因电压扰动产生的暂态电流增量初始矢量值,单位为安(A);
ΔdotU 电化学储能构网型变流器交流端口电压扰动后电压测量值与电压扰动前电压测量值的矢量偏差,单位为伏(V);
t ———电化学储能构网型变流器等效暂态阻抗复数值,单位为欧姆(Ω)。
c) 按照公式(C.2)计算图 C.1中 t0 simt1 范围内暂态电流理论增量值的积分值 CIideal :
CIideal = ∫_t0t1 (Iideal - I0) d t(2)
标引符号说明:
U0 电压扰动前电压初始值;
UT 电压扰动中电压值;
I0 电压扰动前电流初始值;
IT 电压扰动中电流值;
Iideal 电压扰动过程中暂态电流理论值;
t0 电压扰动初始时刻;
t1 电压扰动结束时刻;
t2 暂态电流测试值增量积分计算截止时刻。
图 C.1 电压扰动暂态响应曲线
C.2 暂态电流测试增量值积分计算
按照公式(C.3)从 t0 时刻起,计算暂态电流测试增量值的积分 CItest ,直至等于或者第一次大于
CIideal ,记录 t2 :
CItest = ∫_t0t2 (IT - I0) d t(3)
C.3 电流增量达到暂态电流增量初始值时间计算
按照公式(C.4)计算 tr ,以 tr 作为电流增量达到暂态电流增量初始值的时间:
tr = t2 - t1(4)
注:附录 C适用于电压上扰动和电压下扰动工况的暂态电流增量初始值时间计算,同样适用于基波负序计算,部分工况计算结果可能受非周期性分量影响
附录 D (规范性)
宽频阻抗特性测量方法
D.1 宽频阻抗特性测量接线方式
电化学储能构网型变流器宽频阻抗测试接线见图 D.1,宽频电压扰动装置串联接入电化学储能构网型变流器与电网之间,测量点为电化学储能构网型变流器交流端口,分别采集各工况测量点三相电压、三相电流。
D.2 宽频阻抗特性测量要求
宽频阻抗特性测量包括下列内容:
a) 宽频阻抗测量数据应包括扰动相序、扰动频率、三相电压、三相电流、阻抗相序、阻抗频率、阻抗幅值、阻抗相位、有功功率、无功功率;
b) 扰动电压信号分为正序信号和负序信号,扰动电压幅值应小于额定电压幅值的5%,宜为额定电压幅值的0.2%~2%,电压、电流不应触发电化学储能构网型变流器保护动作;
c) 宽频阻抗测量的电压、电流数据采样率应不小于5 kHz;
d) 正序阻抗和负序阻抗测量的扰动电压幅值和频率间隔满足表 D.1的要求。
| 序号 | 频率范围Hz | 步长Hz | 电压扰动幅值 |
| 1 | 1~10 | 1 | 0.2%~0.4%额定电压 |
| 2 | 11~99 | 1 | 0.5%~1%额定电压 |
| 3 | 100~1 000 | 10 | 1%~2%额定电压 |
D.3 宽频阻抗测量步骤
宽频阻抗测量分为正序阻抗测量和负序阻抗测量。
a) 电化学储能构网型变流器正序阻抗测量应按下列步骤开展:
1) 按阻抗测量频率范围,设定频率 fp 为频率范围下限值;
2) 通过宽频电压扰动装置注入频率为 fp 的正序电压扰动;
3) 通过对三相电压、电流数据进行傅里叶变换,提取正序电压扰动分量 Deltaup(fp) 和正序电流响应分量 Deltaip(fp) );
4) 利用公式(D.1)计算电化学储能构网型变流器正序阻抗 Zp(fp) ;
Zp (fp) = (Deltaup (fp))/(Deltaip (fp)) (1)
5) 按照阻抗测量频率步长,增大频率取值 fp 重复上述步骤2)~4),直至达到频率范围上限值。
b) 电化学储能构网型变流器负序阻抗测量应按下列步骤开展:
1) 按宽频阻抗测量频率范围,设定频率 fr 为频率范围下限值;
2) 通过宽频电压扰动装置注入频率为 fr 的负序电压扰动;
3) 通过对三相电压、电流数据进行傅里叶变换,提取负序电压扰动分量 Deltaun(fn) )和负序电流响应分量 Deltain(fn) );
4) 利用公式(D.2)计算电化学储能构网型变流器负序阻抗 Zn(fn)
Zn (fn) = (Deltaun (fn))/(Deltain (fn)) (2)
c) 按照宽频阻抗测量频率步长,增大频率 fn 取值重复上述步骤2)~4),直至达到频率范围上限值。
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