2020光储一体式虚拟同步发电机技术规范

XX新能源发电有限公司光储一体式虚拟同步发电机技术规范（2020版）目  次前言 II范围 1规范性引用文件 1术语和定义 1产品分类与配置 3技术要求 3检验 8标志、包装、运输、贮存 9附录A（资料性附录）光储一体式虚拟同步发电机转动惯量及一次调频计算方法说明 11附录B（资料性附录）光储一体式虚拟同步发电机并网特性 12编制说明 14I1111IIII光储一体式虚拟同步发电机技术规范范围本标准规定了光储一体式虚拟同步发电机的产品分类、技术要求、检验规则、标志、包装、运输、贮存相关内容。本标准适用于并网型光储一体式虚拟同步发电机。规范性引用文件GB/T191—2008 包装储运图示标志GB/T3859.2 1-2部分应用导则GB/T7251.1 1部分：型式试验和部分型式试验成套设备GB/T12325 电能质量供电电压允许偏差GB/T12326 电能质量电压波动和闪变GB/T13384 机电产品包装通用技术条件GB/T14549 电能质量公用电网谐波GB/T15543 电能质量三相电压不平衡GB/T15545 不定形耐火材料包装、标志、运输和储存GB/T34120—2017 电化学储能系统储能变流器技术规范NB/T32004—2018 光伏发电并网逆变器技术规范国家发展和改革委员会2014年第14号令电力监控系统安全防护规定术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1光储一体式虚拟同步发电机energystorageintegratedphoto-voltaicvirtualsynchronousgenerator利用虚拟同步发电机技术实现与常规同步发电机组相似运行机制及机电外特性的光伏储能一体化变流器。3.1.1逆变器inverter3.1.2PAGEPAGE3PAGEPAGE10DC-DCboostconverterforphoto-voltaicport与直流侧光伏阵列相连用于将光伏阵列输入的电压变化的直流电变换至逆变器直流侧的升压变换器。注：包括可能存在的直流滤波器。3.1.3储能端双向直流变换器bi-directionalDC-DCconverterforenergystorageport与储能单元直流侧相连用于将储能输入的电压变化的直流电与逆变器直流侧进行双向功率变换的升降压变换器。注：包括可能存在的直流滤波器。3.1.4直流环节DClink光伏直流端升压变换器（可选）、储能端双向直流变换器（可选）与逆变器相互连接的直流电路。3.2虚拟同步发电机技术virtualsynchronousgeneratortechnology3.2.1虚拟同步发电机转动惯量rotaryinertiavirtualsynchronousgeneratorJ表征虚拟同步发电机模拟传统同步发电机转子惯性的特征参数，kg•m2。3.2.2虚拟同步发电机惯性时间常数inertiatimeconstantTJ注：虚拟同步发电机惯性时间常数TJ的计算方法参见附录A。3.2.3阻尼系数dampingcoefficientD用于表征虚拟同步发电机阻尼系统振荡能力的特征参数，N·m·s/rad。3.2.4虚拟同步发电机有功调频系数activepower-frequencyregulatingcoefficientofVSGKf（以虚拟同步发电机额定功率为基准值）与系统频率变化量标幺值（以系统额定频率为基准值）的比值。注：虚拟同步发电机有功调频系数的计算方法参见附录A。产品分类与配置系统配置光储一体式虚拟同步发电机应配置电化学电池储能或超级电容储能。主要参数交流侧电压等级（V0.20.310.3（0.、0.66（0.69）、1（1.05）。额定功率等级光储一体式虚拟同步发电机的额定功率等级（kW）优先采用以下系列：30、50、100、200、250、500、630、750、1000、1250、1500、2000、2500、3000。储能容量配置光储一体式虚拟同步发电机配置的储能系统容量应具备支撑虚拟同步发电机的有功调节量达到10%Pn，且持续时间不少于15s的双向一次调频能力。技术要求使用条件正常使用环境条件光储一体式虚拟同步发电机应在下列环境条件下工作：工作环境温度：－20℃～＋45℃。当环境温度超过正常使用环境条件规定的最高值时（但最多15℃）GB/T3859.2规定使用；相对湿度：≤95％；海拔高度≤1000m；海拔高度>1000mGB/T3859.2规定降额使用；d）空气中不应含有过量的尘埃、酸、碱腐蚀性及爆炸性微粒和气体；e）无剧烈震动冲击，垂直倾斜度≤5°。正常使用的电气条件GB/T14549中规定的限值；GB/T15543规定的限值；GB/T15545规定的限值；电压偏差在-10%~+15%范围内。结构及外观要求结构及外观要求如下：柜体设一处公共接地点，柜体各处应保证与公共接地点的良好电气连接，具备电击防范措施，保护接地完整；柜体内部宜装设加热除湿装置；柜体内部控制单元的供电宜采用带屏蔽的隔离变压器电源供电；d）柜体的按钮、开关、显示屏、信号灯与报警装置等的选型及安装工艺，以及柜体进出线方式应与柜体的防护等级匹配；e)柜体的结构牢固，应能承受运行环境下电、热、机械强度和振动对设备的影响。电气连接要求电击防护要求NB/T32004—20186.2的规定。辅助器件要求辅助器件如散热风扇、外部电路断路器和断路装置等，在正常工作状态时其运行机能应满足相应要求。绝缘绝缘电阻1MΩGB/T34120—20175的规定进行。介质强度50Hz1min的工频交流电压或等效直流电压，试验过程中保证不击穿，不飞弧，漏电流＜20mA。GB/T34120—20176电气间隙和爬电距离GB/T7251.1的规定。功能要求功率因数光储一体式虚拟同步发电机功率因数应满足NB/T32004—2018中8.3的要求。稳定性运行测试时间产品满载无故障连续运行的稳定性测试时间不应小于72h。低温性能在试验温度为工作温度下限且稳定后，产品通电启动运行，低温启机时间应小于2h，持续运行时间为2h。低温试验结束至正常试验环境2h后，产品应能正常启动。高温性能在试验温度为工作温度上限且稳定后，产品通电启动运行，启机时间不超过2h，持续运行时间为2h。高温试验结束后恢复2h后产品应能正常启动运行。防护等级应符合NB/T32004—2018中5.6的要求。噪声应符合NB/T32004—2018中6.6的规定。耐振动性能应符合NB/T32004—2018中5.4的要求。保护功能过电流保护当工作电流超过设定值时，产品应启动保护。缺相保护产品应设置缺相保护。相序错误保护产品应设置相序错误保护。电网电压不平衡保护产品应设置电网电压不平衡保护。接地故障保护产品应设置接地故障保护以防止接地漏电流超过允许值。过/欠电压保护包括光伏输入端过压、储能输入端过压、直流环节过/欠压保护和网侧过/欠压保护。浪涌过电压保护产品应设置浪涌过电压保护，采用进线过压吸收装置作为标准配置。电网适应性光储一体式虚拟同步发电机接入电网后，应满足电网适应性的要求。具体要求如下：GB/T12326的规定时，光储一体式虚拟同步发电机应能正常运行。GB/T14549的规定时，光储一体式虚拟同步发电机应能正常运行。GB/T15543的规定时，光储一体式虚拟同步发电机应能正常运行。GB/T12325的规定时，光储一体式虚拟同步发电机应正常运行。1的频率运行要求。表1光储一体式虚拟同步发电机频率运行频率范围运行要求f＜46.5Hz根据光储一体式虚拟同步发电机允许运行的最低频率而定46.5Hz≤f＜47.0Hz频率每次低于47.0Hz，光储一体式虚拟同步发电机应能至少运行5s47.0Hz≤f＜47.5Hz频率每次低于47.5Hz，光储一体式虚拟同步发电机应能至少运行20s47.5Hz≤f＜48.0Hz频率每次低于48.0Hz，光储一体式虚拟同步发电机应能至少运行1min48Hz≤f＜48.5Hz频率每次低于48.5Hz，光储一体式虚拟同步发电机应能至少运行5min48.5Hz≤f≤50.5Hz连续运行50.5Hz＜f≤51.0Hz频率每次高于50.5Hz，光储一体式虚拟同步发电机应能至少运行3min51.0Hz＜f≤51.5Hz频率每次高于51.0Hz，光储一体式虚拟同步发电机应能至少运行30sf＞51.5Hz根据光储一体式虚拟同步发电机允许运行的最高频率而定虚拟同步发电机性能虚拟惯量±0.0Hz10%N时,惯量响应时，光储一体式虚拟同步发电机有功功率变化量应满足式（1），最大有功功率增量不低于10%PN，响应时间不大于500ms，有功功率误差不大于±2%PN，TJ应在4s～12s范围内。NPTJdfPN

(1)fNdt式中：△P——光储一体式虚拟同步发电机输出有功功率的变化量，单位：kW；PN——光储一体式虚拟同步发电机的额定有功功率，单位：kW；f——光储一体式虚拟同步发电机并网点频率，单位：Hz；TJ——光储一体式虚拟同步发电机惯性时间常数，单位：s。阻尼控制光储一体式虚拟同步发电机宜具有阻尼控制功能，阻尼系数D可根据实际电网要求确定。阻尼系数的取值应满足虚拟同步发电机控制系统稳定性和动态响应速度的要求。一次调频当系统频率偏差值大于10%PN10%PN时可不再继续增加；当系统频率上升时，虚拟同步发电机应根据一次调频曲线减少有功输出，当有功调节量达到20%PN时可不再继续减小；Kf5～2020；3s12s30s，有功功率调节控制误差不应超过±2%PN；B0.01Hz。无功控制1s。B。故障穿越故障类型及考核电压2B1%。表2低电压穿越考核电压故障类型考核电压三相对称短路故障交流侧线/相电压两相相间短路故障交流侧线电压两相接地短路故障交流线/相电压单相接地短路故障交流相电压有功功率恢复30％额定功率/秒的功率变化率平滑的恢复至故障前的值。动态无功能力光储一体式虚拟同步发电机动态无功能力要求如下：自光储一体式虚拟同步发电机交流侧电压异常时刻起（UT＜0.9UT＞1.1），动态无功电流60ms150ms；（0.9≤UT≤1.1）Iq应实时跟踪交流侧电压变化，并应满足式（2）和（3）：Iq-Iq0=K1×（0.9-UT）×IN （UT＜0.9） (2)Iq-Iq0=K2×（1.1-UT）×IN （UT＞1.1） (3)式中：Iq——虚拟同步发电机输出动态无功电流有效值，数值为正代表输出感性无功，数值为负代表输出容性无功；Iq0——进入故障前的虚拟同步发电机输出动态无功电流有效值；K1、K2——虚拟同步发电机输出无功电流比例系数，K1和K2应可设置，K1取值范围应为1.5~2.5，K2取值范围应为0~1.5；UT——虚拟同步发电机交流侧实际电压正序分量与额定电压正序分量的比值；IN ——虚拟同步发电机交流侧额定输出电流值。0.4IN；动态无功电流控制误差不应大于±10%IN。虚拟同步发电机性能现场测试接口光储一体式虚拟同步发电机应具备可与便携式模拟信号发生器输出直接相连的频率信号输入接口，通讯RS485IEC61850201414号令要求。检验型式试验当有下列情况之一时，应进行型式试验：新产品或老产品转厂的试验定型鉴定；当产品的设计、工艺或所用材料的改变会影响产品性能时；产品长期停产后恢复生产时；出厂试验结果与上次型式试验有较大差别时；用户提出特殊要求，经制造商同意时。出厂试验每台产品都应进行出厂试验。试验合格后，填写试验记录并且出具合格证方能出厂。试验项目光储一体式虚拟同步发电机试验项目见表3。表3光储一体式虚拟同步发电机试验项目试验名称型式试验出厂试验虚拟同步发电机性能试验结构及外观√√电气元器件√√电气连接√√防触电措施√√辅助器件√√绝缘√√功能试验√√表3（续）试验名称型式试验出厂试验虚拟同步发电机性能试验总谐波畸变率（THD）√√效率√温升√电磁兼容性能√低温性能√高温性能√耐湿热试验√防护等级√噪声√通信√√振动试验√保护功能√√低电压穿越√高电压穿越√虚拟同步发电机功能√标志、包装、运输、贮存标志产品标志产品名称、型号、商标或产品代号；b）产品主要技术参数：额定功率（kW）；电网侧额定电压（V）；电网侧额定电流（A）；电网侧额定频率（Hz）；光伏输入电压范围（V）；光伏输入额定电流（A）；储能接入端电压范围（V）；储能接入端电流范围（A）；c）出厂编号；d）制造日期（批号f）制造厂名、厂址；g）执行标准；f）使用年限。注：受铭牌尺寸限制，其它项目可在产品手册中给出。包装标志光储一体式虚拟同步发电机的外包装上应有收发货标志、包装储运标志和安全警告标志，应按GB/T191—2