《平抑短时高频冲击负荷用高速飞轮储能装置》

ICS29.240.10

L66

T/CEC

中国电力企业联合会标准

T/CECxxxx—2019

平抑短时高频冲击负荷用高速飞轮储能装置

Thehighspeedflywheelenergystoragedevice

usingforstabilizeshort-termhighfrequencyshockloads

点击此处添加与国际标准一致性程度的标识

（征求意见稿）

2019-XX-XX发布2019-XX-XX实施

中国电力企业联合会发布

T/CECxxxx-2019

II

T/CECxxxx-2019

平抑短时高频冲击负荷用高速飞轮储能装置

1范围

本标准规定了用于平抑短时高频冲击负荷用飞轮储能装置的类型、性能要求、检验方法和检验规则等方

面的要求。

本标准适用于平抑短时高频冲击负荷用高速飞轮储能装置。

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/T12325电能质量供电电压偏差

GB/T13422-2013半导体变流器电气试验方法

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/T17626.2电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验

GB/T17626.4电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验

GB/T17626.5电磁兼容试验和测量技术浪涌(冲击)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/T17626.9电磁兼容试验和测量技术脉冲磁场抗扰度试验

GB/T34133-2017储能变流器检测技术规程

GB/T36548-2018电化学储能系统接入电网测试规范

GB/T3859.1-2013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

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

飞轮储能flywheelenergystorage

一种利用旋转体旋转时所具有的动能来存储能量的物理储能方式。

3.2

飞轮储能单元flywheelenergystorageunit

由飞轮转子（集成了电动和发电一体化双向电机转子功能）、电动和发电一体化双向电机定子、轴承系

统、保护外壳构成的储能单元。

1

T/CECxxxx-2019

3.3

飞轮变流器flywheelconverter

连接于飞轮储能单元与电网（或负荷）之间的实现电能双向转换的装置。

3.4

辅助设备auxiliaryequipment

为了维持飞轮储能单元内部温度及真空值要求所需的冷却系统和真空系统设备等。

3.5

飞轮储能装置flywheelenergystoragedevice

飞轮储能单元及飞轮变流器和辅助设备组成系统的统称。

3.6

高速飞轮储能装置Highspeedflywheelenergystoragedevice

飞轮储能单元内部的飞轮转子最高转速≥20000RPM的飞轮储能装置。

3.7

热备用状态hotstandbystate

飞轮储能装置已具备运行条件，转速处于充放电区域，设备保护及自动装置处于正常运行状态，随时可

接受外界指令与电网之间进行能量交换的状态。

3.8

充（放）电响应时间responsetimeforcharging（discharging）

热备用状态下，飞轮储能装置自收到控制信号起，从热备用状态转成充（放）电，直到充（放）电功率

首次达到额定功率的90%所用的时间。

3.9

充（放）电调节时间regulationtimeforcharging（discharging）

热备用状态下，飞轮储能装置自收到控制信号起，从热备用状态转成充（放）电，直到充（放）电功率

首次达到额定功率，且功率偏差始终控制在额定功率的2%以内的起始时刻的时间。

3.10

充放电转换时间transfertimefromchargingtodischarging

稳定运行状态下，高速飞轮储能装置从90%额定功率充（放）电状态转换到90%额定功率放（充）电状

态的时间。

3.11

充电过程chargeprocess

飞轮储能装置从外界吸收能量，以电动机方式运行且转速逐渐升高，将能量以动能方式储存在飞轮储能

单元内的过程。

3.12

2

T/CECxxxx-2019

放电过程dischargeprocess

飞轮储能装置向外界释放能量，以发电机方式运行且转速逐渐下降，将储存在飞轮储能单元内的动能转

换成电能的过程。

3.13

最高转速Maximumspeed

飞轮储能单元存满能量时，其内部飞轮转子的转速值。

3.14

最低基准转速Minimumreferencespeed

飞轮储能单元按照额定功率放电，飞轮转子降速运行，其所能达到的转速值。

3.15

充放电循环效率charge-dischargecycleefficiency

热备用状态下，飞轮储能装置以额定功率放电时输出能量与同循环过程中额定功率充电时输入能量的比

值，用百分数表示。

3.16

单位时间循环充放电次数

飞轮储能装置以额定功率由最高转速到最低基准转速进行循环充、放电运行，单位时间内飞轮储能装置

可无故障连续完成充放电运行的周期数。

4高速飞轮储能装置分类和接口形式

根据飞轮储能装置对外接口的类型不同，分为交流电压接口和直流电压接口两种类型。

4.1直流接口形式

高速飞轮储能装置的外接主回路为直流接口形式时，其系统构成如图1所示：

图直流接口飞轮储能装置系统示意图

1

3

T/CECxxxx-2019

4.2交流接口形式

高速飞轮储能装置的外接主回路为交流接口形式时，其系统构成如图2所示：

图交流接口飞轮储能装置系统示意图

5技术要求2

5.1外观要求

高速飞轮储能装置外观要求如下：

1）装置外表面涂覆层应均匀平整，不应有锈蚀、脱落、碰伤、划痕；紧固件应牢固。

2）装置的标牌、标记、文字应清晰、正确、整齐。

5.2一般性能要求

5.2.1充（放）电响应时间

高速飞轮储能装置的充电和放电响应时间均≤80ms。

5.2.2充（放）电调节时间

高速飞轮储能装置的充电和放电调节时间均≤150ms。

5.2.3充放电转换时间

高速飞轮储能装置的充放电转换时间≤100ms。

5.2.4单位时间循环充放电次数

在间歇工作制条件下，要求高速飞轮储能装置的单位时间循环充放电次数≥20次/小时。

5.2.5充放电循环效率

不同接口形式的高速飞轮储能装置的充放电循环效率如表1所示。

表充放电循环效率

电源接口类型充放电循环效率

1

直流接口形式≥86%

交流接口形式≥79%

5.2.6噪声值

高速飞轮储能装置正常充放电运行时的噪音值≤85dB（A）。

5.3电能质量要求

5.3.1直流接口高速飞轮储能装置

4

T/CECxxxx-2019

5.3.1.1工作电压允许范围

根据不同额定电压等级，其工作电压允许范围如表2所示。

表工作电压允许范围

额定电压等级工作电压允许范围

2

750VDC570VDC~900VDC

1500VDC1000VDC~1800VDC

5.3.1.2电压纹波

高速飞轮储能装置以额定功率放电时，其输出电压纹波应≤3%。

5.3.2交流接口高速飞轮储能装置

5.3.2.1谐波含量

额定功率条件下，飞轮储能装置交流接口处的电压谐波电流总谐波以及注入的电流谐波电流分量应满足

GB/T14549-1993要求。

5.3.2.2直流分量

飞轮储能装置额定功率运行时，交流侧电流中的直流电流分量应不超过其输出电流额定值的0.5%。

5.3.2.3电压偏差

高速飞轮储能装置接入公共连接点的电压偏差应满足GB/T12325的要求。

5.3.2.4电压不平衡度

高速飞轮储能装置接入公共连接点的电压不平衡度应满足GB/T15543的要求。

5.4绝缘性能要求

5.4.1直流接口形式

在短接飞轮变流器直流输入构成A电路，短接控制电源220VAC回路构成B电路，飞轮变流器柜体接地

端构成C电路的情况下（如图3所示），其绝缘电阻和绝缘耐压应符合5.4.1.1和5.4.1.2的要求。

图直流接口绝缘性能测试示意图

5.4.1.1直流接口装置绝缘电阻3

a)额定电压750VDC时：

1)A电路与B电路之间≥3.5MΩ；

2)A电路与C电路之间≥3.5MΩ；

5

T/CECxxxx-2019

3)B电路与C电路之间≥1.5MΩ。

b）额定电压1500VDC时：

1)A电路与B电路之间≥4.5MΩ；

2)A电路与C电路之间≥4.5MΩ；

3)B电路与C电路之间≥1.5MΩ。

5.4.1.2直流接口装置绝缘耐压

a)额定电压750VDC时：

1)A电路与C电路之间，施加3800Vrms，50Hz持续电压，持续时间1min，应无击穿或闪络现象；

2)A电路与B电路之间，施加3800Vrms，50Hz持续电压，持续时间1min，应无击穿或闪络现象；

3)B电路与C电路之间，施加2000Vrms，50Hz持续电压，持续时间1min，应无击穿或闪络现象。

b)额定电压1500VDC时：

1)A电路与C电路之间，施加5600Vrms，50Hz持续电压，持续时间1min，应无击穿或闪络现象；

2)A电路与B电路之间，施加5600Vrms，50Hz持续电压，持续时间1min，应无击穿或闪络现象；

3)B电路与C电路之间，施加2000Vrms，50Hz持续电压，持续时间1min，应无击穿或闪络现象。

5.4.2交流接口形式

在短接飞轮变流器交流输入构成A电路，短接控制电源220VAC回路构成B电路，飞轮变流器柜体接地

端构成C电路的情况下（如图4所示），其绝缘电阻和绝缘耐压应符合5.4.2.1和5.4.2.2的要求。

图交流接口绝缘性能测试示意图

5.4.2.1交流电压接口装置绝缘电阻：4

1)A电路与B电路之间≥2MΩ；

2)A电路与C电路之间≥2MΩ；

3)B电路与C电路之间≥1.5MΩ。

5.4.2.2交流电压接口装置绝缘耐压：

1)A电路与C电路之间，施加2000Vrms，50Hz持续电压，持续时间1min，应无击穿或闪络现象；

2)A电路与B电路之间，施加2000Vrms，50Hz持续电压，持续时间1min，应无击穿或闪络现象；

3)B电路与C电路之间，施加2000Vrms，50Hz持续电压，持续时间1min，应无击穿或闪络现象。

5.5电磁兼容要求

在热备状态下，电磁兼容应满足以下要求：

a）静电放电抗扰度试验限值不低于GB/T17626.2-2006中评价等级3；

b）电快速瞬变脉冲群抗扰度试验限值不低于GB/T17626.4-2008中评价等级3；

6

T/CECxxxx-2019

c）浪涌抗扰度试验限值不低于GB/T17626.5-2008中评价等级3；

d）射频场感应的传导骚扰抗扰度试验不低于GB/T17626.6-2008中评价等级3；

e）工频磁场抗扰度试验限值不低于GB/T17626.8-2006中评价等级5；

f）脉冲磁场抗扰度试验限值不低于GB/T17626.9-2011中评价等级3。

5.6安全性要求

高速飞轮储能装置应有定子过温保护、轴承过温保护、真空压力值过高保护、过欠压保护和短路保护，

当保护报警时，装置应能自动停机保护，其中，相关保护限值需根据企业产品的自身性能设定。

6检验方法

6.1外观试验

目测观察外观符合5.1要求。

6.2一般性能试验

6.2.1充（放）电响应时间试验

将高速飞轮储能装置调整至热备状态，按照GB/T36548-2018中7.8的试验方法进行测试。

6.2.2充（放）电调节时间试验

将高速飞轮储能装置调整至热备状态，按照GB/T36548-2018中7.9的试验方法进行测试。

6.2.3充放电转换时间试验

将高速飞轮储能装置调整至热备状态，按照GB/T36548-2018中7.10的试验方法进行测试。

6.2.4可循环充放电次数试验

将高速飞轮储能装置调整至热备用状态，按照允许的充放电循环时间间隔，以额定功率进行充、放电循

环测试，连续运行1h，飞轮储能装置运行期间无故障报警。

6.2.5充放电循环效率试验

将高速飞轮储能装置调整至热备用状态，按照GB/T36548-2018中7.12的试验方法进行测试。

6.2.6噪声值试验

高速飞轮储能装置在达到额定功率充（放）电运行时，按照GB/T13422中5.1.16的试验方法进行测试。

6.3电能质量试验

6.3.1直流接口形式

6.3.1.1工作电压允许范围试验

调节主回路电源的电压值，分别按照高速飞轮储能装置的最高工作电压和最低工作电压对飞轮储能装置

进行检测，其应能正常工作。

6.3.1.2电压纹波试验

按照GB/T13422中5.2.4的试验方法，对高速飞轮储能装置额定功率放电时的电压纹波进行测试。

6.3.2交流接口形式

6.3.2.1谐波含量试验

按照GB/T13422中5.3.8的试验方法，对高速飞轮储能装置的充电和放电状态分别进行谐波含量试验。

6.3.2.2直流分量试验

7

T/CECxxxx-2019

按照GB/T36548中7.6.3的试验方法，对高速飞轮储能装置的充电和放电状态分别进行直流分量测试。

6.3.2.3电压偏差试验

按照GB/T12325中的试验方法，对高速飞轮储能装置的充电和放电状态分别进行电压偏差测试。

6.3.2.4电压不平衡度试验

按照GB/T15543中的试验方法，对高速飞轮储能装置的充电和放电状态分别进行电压不平衡度测试。

6.4绝缘性能试验

6.4.1直流接口形式

6.4.1.1绝缘电阻试验

按照图3的测试电路及测试位置，依照GB/T3859.1-2013中7.2.3.1的试验方法分别测量各电路之间

的电阻值。

6.4.1.2绝缘耐压试验

按照图3的测试电路及参数值，依照GB/T3859.1-2013中7.2.2的试验方法对各电路之间进行耐压检

测。

6.4.2交流接口形式

6.4.2.1绝缘电阻试验

按照图4的测试电路及测试位置，依照GB/T3859.1-2013中7.2.3.1的试验方法分别测量各电路之间

的电阻值。

6.4.2.2绝缘耐压试验

按照图4的测试电路及参数值，依照GB/T3859.1-2013中7.2.2的试验方法对各电路之间进行耐压检

测。

6.5电磁兼容试验

当高速飞轮储能装置处于热备用状态时，测试充电和放电过程状态下的电磁兼容性能：

a）按照GB/T17626.2-2006对静电放电抗扰度进行检测；

b）按照GB/T17626.4-2008对电快速瞬变脉冲群抗扰度进行检测；

c）按照GB/T17626.5-2008对浪涌抗扰度进行检测；

d）按照GB/T17626.6-2008对射频场感应的传导骚扰抗扰度进行检测；

e）按照GB/T17626.8-2006对工频磁场抗扰度进行检测；

f）按照GB/T17626.9-2011对脉冲磁场抗扰度进行检测。

6.6保护功能试验

飞轮储能装置正常工作时，分别针对5.6中涉及的过温保护、轴承过温保护、真空压力值过低保护、过

欠压保护等保护功能项目进行测试，分别使（模拟）飞轮储能装置的对应状态值到达其自身设定的保护值，

飞轮储能装置应自动停机并发出警告提示。

针对5.6中涉及的短路保护功能测试，需调节飞轮储能装置的输入电压为额定值范围时，选用合适的接

触器使飞轮储能装置输出端短路，飞轮储能装置自动停机并发出警告提示。

6.7可靠性要求

飞轮储能装置按照5.6的规定进行工作，并统计工作时间，连续工作时间应满足5.6的要求。

7检验规则

7.1检验分类

8

T/CECxxxx-2019

7.1.1本标准规定的检验分为：

a)型式检验；

b)出厂检验。

7.1.2型式检验时机

飞轮储能装置有下列情况之一时，应进行型式检验：

a)新产品试制、定制或鉴定；

b)首制产品，包括转厂生产的首制产品；

c)产品材料、结构、工艺有重大改变，足以影响产品性能或质量；

d)国家主管检验机构提出要求。

7.2抽样

检验样品抽样应按如下要求：

a)对每台套飞轮储能装置进行出厂检验；

b)抽取1台套飞轮储能装置进行型式检验。

7.3检验项目

飞轮储能装置的检验项目见表3。

表检验项目

序号试验项目出厂检验型式检验要求检验方法

3

1外观5.16.1

2充（放）电响应时间––5.2.16.2.1

3充（放）电调节时间––5.2.26.2.2

4充放电转换时间––5.2.36.2.3

5可循环充放电次数––5.2.46.2.4

6充放电循环效率––5.2.56.2.5

7噪声值––5.2.66.2.6

8工作电压允许范围––5.3.1.16.3.1.1

9电压纹波––5.3.1.26.3.1.2

10谐波含量––5.3.2.16.3.2.1

11直流分量––5.3.2.26.3.2.2

12电压偏差––5.3.2.36.3.2.3

13电压不平衡度––5.3.2.46.3.2.4

14直流电压接口装置绝缘电阻5.4.1.16.4.1.1

15直流电压接口装置绝缘耐压5.4.1.26.4.1.2

16交流电压接口装置绝缘电阻5.4.2.16.4.2.1

17交流电压接口装置绝缘耐压5.4.2.26.4.2.2

18电磁兼容––5