电化学储能电站建模导则

ICS27.180

F19

中华人民共和国国家标准

GB/TXXXXX—XXXX

电化学储能电站建模导则

Guideformodelingofelectrochemicalenergystoragepowerstations

（征求意见稿）

XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

国家市场监督管理总局

国家标准化管理委员会发布

GB/TXXXXX—XXXX

前言

本文件按照GB/T1.1-2020《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。

本文件由全国电力储能标准化技术委员会（SAC/TC550）提出并归口。

本文件起草单位：中国电力科学研究院有限公司，XXX。

本文件主要起草人：XXX，XXX，XXX，XXX，XXX，XXX，XXX，XXX。

II

GB/TXXXXX—XXXX

电化学储能电站建模导则

1范围

本文件规定了适用于电力系统潮流计算、机电暂态仿真、中长期动态仿真和电磁暂态仿真的电化学

储能电站模型建立的基本原则和要求。

本文件适用于通过10（6）kV及以上电压等级并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/T34120电化学储能系统储能变流器技术规范

GB/T36547电化学储能系统接入电网技术规定

GB/T36548电化学储能系统接入电网测试规范

GB/T36558电力系统电化学储能系统通用技术条件

GB/T40581电力系统安全稳定计算规范

DL/T2488电力储能基本术语

3术语和定义

DL/T2488《电力储能基本术语》界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

单元电池系统unitbatterysystem

与单台储能变流器对应的若干个电池簇及其配套设备组成的系统，一般由储能电池、储能变流器及

其控制系统、单元升压变压器等部分组成。

3.2

厂站级控制系统electrochemicalenergystoragestationcontrolsystem

电化学储能电站内基于通信的控制系统，可接受来自调度或操作人员的指令，根据并网点电气量调

整储能电站的运行状态，使得储能电站在并网点处可被视为单一发电机或者负荷。

3.3

集电线路powercollectorlines

在各单元电池系统与储能电站汇流母线之间进行电能传输的输电线路。

注：对于有升压变压器的储能电站，指升压变压器低压侧母线与各单元电池系统之间的输电线路。对于无升压变压

器的储能电站，指储能系统的输出汇总点与各单元电池系统之间的输电线路。

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4总则

4.1电化学储能电站仿真模型应能满足电力系统仿真分析计算的需求，并可以在广泛使用的电力系统分

析软件中实现。

4.2电化学储能电站由多个单元电池系统、集电线路、站内升压变压器、站内无功补偿装置以及厂站级

控制系统等组成。电化学储能电站典型结构如附录A所示。

4.3电化学储能电站模型应能够描述电化学储能电站并网点的电气特性，包含单元电池系统模型、集电

线路及站内升压变压器模型、厂站级控制系统模型。对于配置无功补偿装置的电化学储能电站，应对站

内无功补偿设备单独建模。对于多个由同一型号、相同容量的储能电池和变流器构成的单元电池系统，

可用倍乘方式等值为一个单元电池系统。

5潮流计算模型

5.1电化学储能电站潮流计算模型应根据电站实际结构搭建，包含储能电池及变流器、站内集电线路及

升压变压器等。

5.2储能电池及变流器宜根据控制模式视为有功无功恒定节点（PQ节点）或有功电压恒定节点（PV节

点）。在功率控制模式下，储能电池及变流器应视为PQ节点，有功功率和无功功率按设定值给出。在

电压控制模式下，储能电池及变流器应视为PV节点，有功功率和电压幅值按设定值给出，储能电站的

无功功率应按照实际的最大、最小能力设定上下限，当无功功率达到限值时应自动转为PQ节点。

5.3根据电力系统潮流计算需要，对于接入同一交流母线的多个单元电池系统可等值为一个单元电池系

统。

6机电暂态仿真模型

6.1机电暂态仿真模型应能模拟储能电站数毫秒至数十秒时间尺度的动态特性。

6.2机电暂态仿真模型应包含储能电池模型、变流器及其控制保护模型、厂站级控制系统模型，总体结

构见附录B。

6.3储能电池模型宜包含储能电站的电能存储状态对充放电限制模拟模块，模型框图见附录C。

6.4厂站级控制系统模型宜包含储能电站的有功功率控制（含一次调频和惯量支撑）和无功功率控制（含

快速调压）子模块，模型框图见附录D。

6.5变流器及其控制保护模型宜包含储能变流器及并网接口、储能电站正常运行状态和故障穿越状态的

电气控制子模块，模型框图见附录E~G。

6.6机电暂态仿真模型参数应采用标幺值，基准容量宜选取储能电站内全部变流器额定容量之和。

6.7机电暂态仿真模型的参数原则上采用实测参数，无法获取实测参数时，应基于制造厂家提供的参数、

实验曲线、仿真模型进行参数辨识。

6.8储能电站控制保护策略制定与验证、储能电站参与电网调频/调压分析、储能电站高/低电压穿越能

力分析等仿真计算中宜采用机电暂态仿真模型。

7中长期仿真模型

7.1电化学储能电站的中长期动态仿真模型应能模拟储能电站数十秒至数十分钟时间尺度的动态特性。

7.2在机电暂态模型基础上，中长期模型还应该包括储能电池中长期动态仿真模型、储能电站二次调频

模型以及储能电站过负荷限制模型。

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7.3储能电池中长期动态仿真模型由可变內电势模型和可变内电阻模型组成，模型参数随着电能存储状

态的不同而变化，典型仿真模型见附录H。

7.4储能电站过负荷限制模型由储能变流器的过负荷能力计算模块构成，不考虑过负荷能力的恢复及多

次过负荷。过负荷限制模型应具有反时限特性，一般包含短期过负荷和长期过负荷两种工况。典型过负

荷限制模型见附录I。

7.5电化学储能电站的中长期动态仿真模型的参数原则上由实测获取，无法获取实测参数时，应基于制

造厂家提供的参数、实验曲线、仿真模型进行参数辨识获取。

7.6储能电站长时间充放电过程、储能电站参与电网二次调频功能以及储能电站过负荷限制特性等的仿

真计算中宜采用中长期动态仿真模型。

8电磁暂态仿真模型

8.1电磁暂态仿真模型应能模拟储能电站微秒至数秒时间尺度的动态特性。

8.2电磁暂态仿真模型应包括单元电池系统模型、倍乘环节和站内升压变压器三部分。模型结构参见附

录J。

8.3单元电池系统模型应包括储能电池模型、变流器模型和单元升压变压器三部分。

8.4储能电池模型应包括电池簇等效模块，该模块应根据电池簇的连接方式和参数折算出等值内电势和

内电阻。

8.5变流器模型应包括换流桥、直流电容器、直流保护装置、交流滤波电路等一次电路以及变流器控制

系统子模块。

8.6电磁暂态仿真模型的参数和控制结构应由制造厂家提供，提供的形式包括但不限于技术文档、测试

曲线、封装模型等，并应进行模型及参数校核。

8.7电磁暂态仿真模型的输入信号包括但不限于启动或复位指令、有功/无功功率设定值、一次调频功能、

高/低电压穿越功能等；输出信号包括但不限于直流母线电压/电流、锁相环输出频率和相位、高/低电压

穿越相关的故障标志位、交直流保护动作信号、储能电站有功/无功功率、三相电压/电流瞬时值。

8.8储能电站电力电子器件动作过程模拟、储能电站控保策略制定与验证、储能电站涉网参数整定、储

能电站并网谐波及过电压问题分析等仿真计算中宜采用电磁暂态模型。

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附录A

（资料性）

电化学储能电站典型结构

电化学储能电站典型结构如图A.1所示。

并网点

站内升压变压器

无功

补偿

汇集母线

集电线路集电线路

单元升压

变压器单元电池系统1单元电池系统n

储能变流器储能变流器

变流器控变流器控

制系统制系统

储能电池储能电池

厂站级控制系统

图A.1电化学储能电站典型结构图

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附录B

（资料性）

电化学储能电站机电暂态仿真模型总体结构

电化学储能电站机电暂态仿真模型总体结构如图B.1所示。

t

e

e

e

f

plant

U

plant

plant

P

P

Q

P

Q

U

Pplant_refUt

厂站级电压穿越状态

Qplant_ref储能电池模型

控制模型判断模型并网接口电压保护

Uplant_ref模型Iac频率保护

PordQordSOC

Pe

IdIq

QeIdcmd

正常运行控制电压穿越控制变流器Pe+jQe

Iqcmd

Ut模型

f

变流器控制模型

说明：

Pplant——并网点有功功率；

Qplant——并网点无功功率；

Uplant——并网点电压；

f——并网点频率；

Pplant_ref——厂站级有功功率参考值；

Qplant_ref——厂站级无功功率参考值；

Uplant_ref——厂站级电压参考值；

Pe——变流器输出有功功率；

Qe——变流器输出无功功率；

Ut——变流器网侧电压；

Pord——厂站级有功功率控制指令；

Qord——厂站级无功功率控制指令；

SOC——储能系统荷电状态；

Idcmd——变流器有功电流控制指令；

Iqcmd——变流器无功电流控制指令；

Id——变流器有功电流分量；

Iq——变流器无功电流；

Iac——变流器网侧电流。

图B.1电化学储能电站机电暂态仿真模型总体结构图

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附录C

（资料性）

储能电池机电暂态仿真模型

机电暂态仿真中储能电池模型用电能存储状态模拟，用于控制有功电流指令上下限，进而模拟储

能电池充放电限制，储能电池机电暂态仿真模型图如图C.1所示。

SOCini

积分+ifSOC>=SOC

SOCmax

Pe1-

Idmin=0

selseifSOC<=SOCmin

Idmax=0

电能存储状态计算

模型

说明：

Pe——有功功率；

SOCini——初始电能存储状态；

SOCmax——电能存储状态上限；

SOCmin——电能存储状态下限；

Idmin——变流器有功电流下限；

Idmax——变流器有功电流上限。

图C.1储能电池机电暂态仿真模型图

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附录D

（资料性）

厂站级有功无功控制器机电暂态仿真模型

D.1电化学储能电站的厂站级有功功率控制器机电暂态仿真模型图如图D.1所示，通过频率下垂控制，

跟踪电网频率，实现电网调频功能，控制方式可采用PI控制或是开环直接控制，输出量为有功功率控

制指令Pord。

Pplant_max

Perrmax

Pplant1-K

Ki_pp

1sTp_pp

rp+Perrmins

Dup_PmaxPplant_min

Pplant_flag

db1,db2Dupfflag

ffPplant_max21

f1-+++1Pord

011sTlag

1sT0

rf++++

DdnPplant_min

frefPplan_ref

Ddn_Pmin

d

K

gdt

Pplant_ref

说明：

fref——频率参考值；

TrP——有功量测环节时间常数；

Trf——频率量测环节时间常数；

Pplant_flag——厂站级有功控制开环/闭环模式标志位；

Pplant_max——厂站级有功输出上限；

Pplant_min——厂站级有功输出下限；

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；

Dup——频率下垂控制因子-上调；

Ddn_Pmin——频率下垂控制因子-上调死区；

Kg——频率变化率控制系数；

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；

fflag——功率控制模式选择。

图D.1厂站级有功控制器机电暂态仿真模型

D.2电化学储能电站的厂站级无功功率控制器机电暂态仿真模型图如图D.2所示，包含4种控制功能，

定电压控制（含阻抗补偿）、无功下垂控制、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。

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Uplant_ref

Qcmp_flagQplant_max

IplantU,U

+pdb1pdb2Uerrmax

01-K

UregU()RcjXcIKi_pv

regplant1sTp_pv

1fltrs

Uerrmin1sTQord

+0ft

Qplant_minQplant_flag

Qplant+1sT

Kcfv

Qplant_max1

Qpdb1,Qpdb2

Qerrmax

1-Ki_pq

Kp_pq

1sTfltrs

+Qerrmin

Pplant1

Qplant_min

1sTrP

PFplant_flag

PFplant_ref1PF2

plant_ref1

PFplant_ref

0

Qplant_ref

说明：

Iplant——厂站电流输入；

Ureg——厂站电压输入；

Tfltr——输入信号量测时间常数；

Trp——厂站级电压控制选择标志位；

PFplant_ref——厂站级电压控制选择标志位；

PFplant_ref——厂站级电压控制选择标志位；

Pplant_Flag——站级恒功率因数控制/定无功功率控制模式标志位；

Qplant_Flag——定电压控制/无功功率控制模式标志位；

Ucmp_Flag——定电压控制/无功功率下垂控制模式标志位；

Rc——线路补偿电阻；

Xc——线路补偿电感；

Kc——无功下垂因子；

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D.2厂站级无功控制器机电暂态仿真模型

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附录E

（资料性）

储能变流器正常运行状态下有功无功控制器机电暂态仿真模型

E.1储能变流器正常运行状态下的有功控制机电暂态仿真模型如图E.1所示，控制模式可选择PI控制

或开环控制。变流器有功功率控制的功率指令来自厂站级控制信号。

Pe1

1sTrp

Idmax

Pmax,dPmax

1-

PordPrefKi_lp

+K

1sTp_lp

pordPmin,dPmins

Idmax

Idmin2

PFlag

1IdminIdcmd＇

Idmax

Ut11

1sTrU1sTip

Idmin

说明：

PFlag——有功电流控制模式标志位；

Tpord——Pord时延；

Pref——有功参考信号；

Pmax,dPmax——Pref斜率上限；

Pmin,dPmin——Pref斜率下限；

TrU——电压量测环节时间常数；

Kp_ld——有功PI控制比例系数；

Ki_ld——有功PI控制积分时间常数；

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E.1储能变流器正常运行状态下的有功控制机电暂态仿真模型

E.2储能变流器正常运行状态下的无功控制机电暂态仿真模型如图E.2所示，变流器无功控制的功率参

考值可选择厂站级无功控制指令、恒功率因数控制值、初始无功功率值，控制模式可选择开环控制、

PI闭环控制、双PI闭环控制，定初始电流控制。

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Vterm_ref

Vldb1,Vldb2

+Iqinjh

Vterm1Vterm_filt-

Kqv

1sT

rVIqinjl

Iqmax

1

Iqinj

1sT

Vterm_refiq

Pe_filtIqmax

Qref_FlagIqmin

Qmax&Vmax

2V_FlagVmax-

PFref1PFref0dQmax0Ki_lv

QrefK+K1

+i_lqvp_lv

PFKp_lqv1s+Iqmax

ref1Vmin2

Qmin&-s+

2dQminIqminQ_Flag

Qe_refQe_filtVmin3

IqmaxIqminIqcmd＇

4

Qord1Qe1K

Ki_lq

1sTqordp_lq

1sTfltrs

Iqmin

Iq0

说明：

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

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控制积分时间常数

Umax——换流器电压上限

Umin——换流器电压下限

Kp_lv——无功PI控制比例系数

Ki_lv——无功PI控制积分时间常数

Kp_lq——无功PI控制比例系数

Ki_lq——无功PI控制积分时间常数

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

Iq0——无功电流初始值

Qe_filt——厂站输出无功量测值

Qe_ref——厂站无功参考值

图E.2换流器正常工况下的无功控制模型

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附录F

（资料性）

储能变流器故障穿越控制及保护模型

电化学储能电站类似光伏电站和风电场，需具备电压和频率穿越能力，并根据系统需要提供一定的

电压支撑能力。仿真模型应具备故障穿越控制与保护的仿真能力，电压越限保护和频率越限保护参照上

述逻辑，电压穿越控制参照下面仿真模型：

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：

IKUKII…..…………（F.1）

dcmd_HLVRT1_Id_LVt2_Id_LVd0dset_LV

IK()UUKII…..…………（F.2）

qcmd_HLVRT1_Iq_LVLint2_Iq_LVq0qset_LV

式中：

K1_Ip_LV——有功电流计算系数1；

K2_Ip_LV——有功电流计算系数2；

Ip_setLV——无功电流计算系数3；

Id0——初始有功电流；

Ut——端电压幅值；

K1_Iq_LV——无功电流计算系数1；

K2_Iq_LV——无功电流计算系数2；

Iq_setLV——有功电流计算系数3；

Iq0——初始无功电流；

ULin——进入低电压穿越阈值。

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

Idcmd_HLVRTK1_Id_HVUtK2_Id_HVId0Idset_HV…..………………（F.3）

IK()UUKII…..……………（F.4）

qcmd_HLVRT1_Iq_HVLint2_Iq_HVq0qset_HV

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；

Id_setHV——有功电流计算系数3；

Id0——初始有功电流；

K1_IVq_H——无功电流计算系数1；

K2_Iq_HV——无功电流计算系数2；

Iq_setHV——无功电流计算系数3；

Iq0——初始无功电流；

Ut——端电压幅值；

ULin——进入高电压穿越阈值。

c）电压穿越恢复期间有功、无功电流指令计算模型：

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有功电流：提供立即恢复、按斜率恢复、按曲线恢复功能。

无功电流：提供立即恢复、按曲线恢复功能。

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附录G

（资料性）

储能变流器及电化学储能电站并网接口模型

G.1机电暂态仿真中，储能变流器可采用惯性环节进行模拟，仿真模型如图G.1所示。

Idcmd1Id

Iqcmd1sTgIq

说明：

Tg——储能变流器惯性时间常数。

图G.1储能变流器机电暂态仿真模型

G.2电化学储能电站作为一个受控电流源，利用有功电流Id、无功电流Iq以及端电压Ut，将储能变流

器输出的dq轴电流分量转换为并网计算需要得xy坐标分量，计算遵循式G.1。

PIU

edt

QeqIUt

2

Itr()PUtrQUtiUt…..………………（G.1）

2

Iti()PUtiQUtrUt

22

||III

actrti

式中：

Utr——端电压实部；

Uti——端电压虚部；

Itr——注入电网电流实部；

Iti——注入电网电流虚部

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附录H

（资料性）

储能电池中长期动态仿真模型

储能电池中长期动态仿真模型见图H.1。

Rf1()SOC

EO=f2(SOC)

说明：

SOC——储能电池的电能存储状态；

R——电池的内电阻；

f1——电池内电阻随荷电状态的变化特性；

E0——电池的內电势，f2表示电池内电势随荷电状态的变化特性。

图H.1储能电池中长期动态仿真模型

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