构网型电化学储能系统接入配电网技术规定（征求意见稿）

1T/DCBXXX—XXXX构网型电化学储能系统接入配电网技术规定本文件规定了构网型电化学储能系统接入配电网的电网适应性、故障穿越、惯量响应、阻尼控制、一次调频、过载能力、并离网切换、黑启动、模式切换、电能质量、继电保护、信息与通信、电能质量监测的技术要求以及性能评价方法。本标准适用于接入35kV及以下电压等级配电网的新建、改建和扩建构网型电化学储能系统的建设、接入、调试、试验、检测和运行，其他类型的配电网侧构网型电化学储能系统参照执行。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/T12325电能质量供电电压偏差GB/T12326电能质量电压波动和闪变GB14050系统接地的型式及安全技术要求GB/T14285继电保护和安全自动装置技术规程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/T19862电能质量监测设备通用要求GB/T24337电能质量公用电网间谐波GB/T33014电化学储能系统接入配电网运行控制规范GB/T33982分布式电源并网继电保护技术规范GB/T34120电化学储能系统储能变流器技术规范GB/T34133储能变流器检测技术规程GB/T36547电化学储能电站接入电网技术规定GB/T36548电化学储能电站接入电网测试规程GB/T36549电化学储能电站运行指标及评价GB/T36558电力系统电化学储能系统通用技术条件GB/T40090储能电站运行维护规程GB/T40586并网电源涉网保护技术要求GB/T40594电力系统网源协调技术导则GB/T40595并网电源一次调频技术规定及试验导则GB/T42313电力储能系统术语GB/T43462电化学储能黑启动技术导则GB50057建筑物防雷设计规范GB/T50062电力装置的继电保护和自动装置设计规范GB/T50064交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范GB/T50065交流电气装置的接地设计规范GB51048电化学储能电站设计规范DL/T2246.7电化学储能电站并网运行与控制技术规范第7部分：惯量支撑与阻尼控制2T/DCBXXX—XXXXDL/T5810电化学储能电站接入电网设计规范DL/T5816分布式电化学储能系统接入配电网设计规范NB/T32015分布式电源接入电网技术规定3术语和定义下列术语和定义适用于本文件3.1构网型控制grid-formingcontrol；GFM将变流器控制为自同步电压源，其内电势相量（幅值和相位）在暂态和次暂态过程中保持或接近恒定的控制模式。3.2跟网型控制grid-followingcontrol；GFL通过锁相环实时跟踪电网的电压相位和频率，使变流器输出与电网同步的电流，从而注入或吸收有功/无功功率的控制模式。3.3电化学储能electrochemicalenergystorage以电化学电池为载体，电力电子设备为功率交换媒介的电能储存释放介质。3.4公共连接点pointofcommoncoupling；PCC电力用户与公用电网的连接处。3.5构网型电化学储能系统grid-formingelectrochemicalenergystoragesystem通过控制内电势频率，提供电压和频率等支撑能力，采用电化学电池作为储能元件，可进行电能存储、转换及释放的电站，由若干个不同或相同类型电化学储能系统组成。3.6储能变流器powerconversionsystem；PCS储能系统中能够进行整流或逆变，实现对电能存储设备充放电的功率变换设备。。3.7并网点pointofinterconnection对于有升压变的储能电站，指升压变高压侧母线或节点。对于无升压变的分布式储能电站，指储能模块的输出汇总点。3.8并网运行模式grid-connectedmode构网型电化学储能系统与电网通过交流端口正常连接，可与电网进行能量交换的运行模式。3.9离网运行模式grid-disconnectedmode构网型电化学储能系统与电网断开连接，独立建立电压和频率，并与负载或其他设备进行能量供给或交换的运行模式。3.10一次调频primaryfrequencycontrol当电力系统频率偏离额定频率时，构网型电化学储能系统通过调整自身有功功率，减少系统频率偏差的控制功能。3.11惯量响应inertiaresponse当电力系统频率快速变化时，构网型电化学储能系统主动吸收或发出有功功率以缓解系统频率快速变化的控制功能。3.12阻尼控制controllabledamping当电力系统发生振荡时，构网型电化学储能系统主动吸收或发出功率，抑制系统振荡的控制功能。3.13T/DCBXXX—XXXX3黑启动black-start电力系统大面积停电后，在无外接电源支持的情况下，通过构网型电化学储能系统或电站，启动与其相连的发电设备或恢复变电站设备供电的过程。3.14短路比short-circuitratio；SCR同步发电机或电力系统的稳态短路容量与该发电机或电力系统额定容量的比值。4总体要求4.1构网型电化学储能系统接入配电网的电压等级应按照报装容量、储能系统额定功率、应用模式、配电网设备载流量及接入点网架结构等条件，经技术经济比较选择后确定。4.2接入配电网的构网型电化学储能系统装机容量应与应用模式、电网供需平衡相协调。4.3接入配电网的构网型电化学储能系统的储能电池、电池管理系统、储能变流器、继电保护等设备应符合GB/T36558的规定。4.4接入配电网的构网型电化学储能系统在允许功率输出范围内，有功功率和无功功率应四象限连续可调，能接受远方或就地功率控制指令，能设置发用电计划曲线并自动执行。4.5接入配电网的构网型电化学储能系统并网点处的保护配置及整定应与配电网的保护协调配合。4.6接入配电网的构网型电化学储能系统应在离网运行期间与其他电源、储能系统共同保证独立微电网电力电量平衡，控制频率和电压指标满足GB/T12325、GB/T15945、GB/T12326、GB/T14549、GB/T15543等电能质量标准要求，控制电源运行在安全范围内，满足所辖负荷正常用电需求。4.7用于黑启动的构网型电化学储能系统的规划和布点应与其接入电网的黑启动电源布局和路径规划相衔接。黑启动过程中，电化学储能系统黑启动所需的功率配置应满足正常负荷和冲击负荷需求之和，能量配置应满足各阶段电量需求之和，正常运行时应预留黑启动所需的放电能量。4.8接入配电网的构网型电化学储能系统中性点接地方式应与配电网的接地方式相适应，系统防雷与接地应符合GB14050、GB50057、GB/T50064和GB/T50065的规定。4.9接入配电网的构网型电化学储能系统宜具备接收电力调度系统功率指令的功能。5技术规定与评价项目5.1电网适应能力5.1.1电压适应性电压适应性功能应满足以下要求：a）构网型电化学储能系统能根据电压偏差的大小主动向电网释放或者吸收无功功率；b）在表1所示的并网点电压范围内，储能系统应不脱网运行。表1构网型电化学储能系统在不同并网点电压范围内的功能要求电压范围运行要求＜0.9p.u.符合低电压穿越的规定0.9p.u.＜UT＜1.1p.u.1）0.9p.u.＜UT＜1p.u.时，储能系统应主动向电网释放无功功2）1p.u.＜UT＜1.1p.u.时，储能系统能主动从电网吸收无功功1.1p.u.＜UT符合高电压穿越的规定注：UT为构网型电化学储能系统并网点处的电网电压。5.1.2频率适应性T/DCBXXX—XXXX4频率适应性应满足以下要求：a）储能系统能够根据电网频率值，主动调节充/放电模式；b）储能系统能够根据电网频率偏差的大小，主动向电网释放/吸收有功功率；c）在允许运行的频率范围内，或在电网调度机构要求与电网脱离限值内时，储能系统应不脱网运行；d）频率适应性应满足表2要求。表2电化学储能系统在不同并网点频率范围内的功能要求频率范围运行要求f＜49.5Hz储能系统为充电模式或静置状态时，在0.2s内主动调节至放电模式，并满足5.6的要求；储能系统为放电模式时，满足5.6、5.7的要求。49.5Hz≤f≤50.2Hz49.5Hz≤f＜50Hz时，储能系统应主动向电网增加释放/减少吸收有功功率，并满足5.6的要求；50Hz＜f≤50.2Hz时，储能系统能主动向电网减少释放/增加吸收有功功率，并满足5.6的要求。50.2Hz＜f储能系统为放电模式或静置状态时，在0.2s内主动调节至充电模式，并满足5.6的要求；储能系统为充电模式时，满足5.6、5.7的要求。注：f为电化学储能系统并网点处的电网频率。5.1.3频率变化率适应性构网型电化学储能系统接入配电网后，在面对不同频率变化率时应能稳定运行，频率变化率适应性应满足表3要求。表3构网型电化学储能系统在不同并网点频率变化率范围内的性能要求频率变化范围频率变化率范围性能要求50Hz-52Hz≤2Hz/s稳定运行50Hz-47Hz≤2Hz/s稳定运行5.1.4电能质量适应性构网型电化学储能系统接入配电网后，其电能质量适应性应满足GB/T36547的要求。5.1.5电网强度适应性构网型电化学储能系统在接入点短路比为1~20的范围内时应正常运行。5.2故障穿越能力5.2.1低电压穿越构网型电化学储能系统低电压穿越能力应满足以下要求，期间支撑能力应满足GB/T36547的a)并网点电压跌至0%～5%时，应保证不脱网连续运行150ms。b)并网点电压跌至标称电压的20%时，应保证不脱网连续运行625ms。c)并网点电压跌至标称电压的90%时，应保证不脱网连续运行2s。d)并网点电压跌至标称电压的20%～90%之间时，应保证在阴影范围内对应的时间内不脱网连续运行；当大于该时间，可与电网断开连接。e)并网点电压跌至标称电压的90%以上时，应保证不脱网连续运行60s。T/DCBXXX—XXXX图1构网型电化学储能低电压穿越性能要求注：电力系统发生三相短路故障和两相短路故障时，低电压穿越考核电压为并网点线电压，电力系统发生单相接地短路故障时，电化学储能电站低电压穿越考核电压为并网点相电压。5.2.2高电压穿越构网型电化学储能系统高电压穿越能力应满足以下要求，在图2所示阴影a)并网点电压升高至标称电压的125%～130%之间时，应保证不脱网连续运行500ms；b)并网点电压升高至标称电压的120%～125%之间时，应保证不脱网连续运行1s；c)并网点电压升高至标称电压的110%～120%之间时，应保证不脱网连续运行10s。图2构网型电化学储能高电压穿越性能要求5.3相位跳变构网型电化学储能系统应具备电压相位跳变适应及主动支撑能力，能够在单相/三相-60°~60°的相位跳变过程中连续稳定运行，有功功率调整的响应时间不大于5ms。5.4惯量响应构网型电化学储能系统在惯量响应时，应满足下列要求：a)构网型电化学储能系统在充电和放电状态均应具备惯量响应能力；b)构网型电化学储能系统惯量响应应满足公式（1）；c)参与惯量响应控制时，响应滞后时间应不大于5ms，响应时间应不大于150ms，调节时间应不大于500ms。T/DCBXXX—XXXX6d)当系统短路比小于3时，惯量时间常数动态调整为30s。式中：f——构网型电化学储能系统交流端口检测到的频率，单位为赫兹(Hz)；t——时间，单位为秒(s)；ΔP—构网型电化学储能系统有功功率变化量，单位为千瓦(kW)或兆瓦(MW)；Tj——惯性时间常数，单位为秒(s)，宜设置为2s～20s；fN——系统额定频率，单位为赫兹(Hz)；PN—构网型电化学储能系统额定有功功率，单位为千瓦(kW)或兆瓦(MW)。5.5阻尼控制接入配电网的构网型电化学储能系统应具备阻尼控制能力，要求如下：a)构网型电化学储能系统在充电和放电状态均应具备阻尼控制能力；b)电网发生扰动全过程中，电网频率振荡幅度大于系统频率振荡幅度设定值时，构网型电化学储能系统应通过阻尼控制自动调节有功功率，抑制电网频率振荡幅度；c)当系统发生0.2Hz~2.5Hz的低频振荡，且并网点频率振荡幅值大于0.003Hz时，构网型电化学储能系统应通过附加阻尼控制调节有功功率，抑制低频振荡，有功功率变化量ΔP最大值不应低于10%PN且不高于30%PN，响应时间不应大于0.5s，阻尼控制响应时，储能提供的振荡能量流W应小于零。构网型电化学储能系统阻尼控制的振荡能量计算如公式(2)所示。W=∫(Δp×2πΔf)dt(2)式中：W——储能提供的振荡能量，单位为焦耳（J）；t——时间，单位为秒（s）；ΔP——构网型电化学储能系统有功功率变化量，单位瓦（WΔf——构网型电化学储能系统并网点频率变化量，Δf=f-fN，单位赫兹（Hz）。5.6一次调频构网型电化学储能系统参与一次调频时，当频率偏差大于调频死区时，应满足下列要求：a)构网型电化学储能系统应在充电和放电状态均具备一次调频能力；b)频率响应的死区宜设定为±(0.03～0.2)Hz；c)频率响应有功功率控制满足公式(3)，调频有功功率限幅宜大于等于20％额定有功功率；式中：ΔP——构网型电化学储能系统有功功率变化量，单位为千瓦(kW)或兆瓦(MW)；kf——有功调频系数；Δf——构网型电化学储能系统交流端口检测到的频率与系统额定频率的偏差，单位为赫兹(Hz)；Df——构网型电化学储能系统调频死区，单位为赫兹(Hz)；fN——系统额定频率，单位为赫兹(Hz)；PN——构网型电化学储能系统额定有功功率，单位为千瓦(kW)或兆瓦(MW)。d)有功调频系数宜设置为20~50；e)构网型电化学储能系统调频启动时间不大于50ms，有功调频响应时间不大于100ms，有功调频调节时间不大于500ms；f)有功功率控制偏差不大于额定功率的±2％。T/DCBXXX—XXXX75.7过载能力构网型电化学储能系统应具备交流侧电流在110%额定电流下长期持续运行的能力；在120%额定电流下持续运行时间宜不少于2min；宜具备300%额定电流过载能力，其持续运行时间宜不少于10s。5.8并离网切换能力接入配电网的构网型电化学储能系统应具备并离网切换能力，并满足如下条件：a)当系统出现计划或非计划性孤岛时，当储能可调用功率大于孤岛系统中功率需求时，构网型电化学储能应支撑孤岛系统稳定运行，实现无缝切为离网运行模式，切换过程应保持系统稳定运行；b)构网型电化学储能系统由离网转为并网模式时，宜具备调节离网系统电压、频率和相位角的能力，在电网端口电压、频率和相位角满足同期条件后，控制并网点开关进行同期合闸，实现无缝切为并网运行模式，切换过程应保持系统稳定运行，防止冲击电流导致系统故障情况；c)构网型电化学储能系统由并网运行模式转换为离网运行模式的时间应不大于0.2s；d)构网型电化学储能系统由离网运行模式转换为并网运行模式的时间应不大于60s，切换过程中动态电压瞬变值应小于10%。5.9黑启动能力接入配电网的构网型电化学储能系统宜具备黑启动功能，满足GB/T43462及以下要求。a)用于自启动的储能单元功率应不小于1.2倍储能电站站用电功率，容量应不小于站用电持续供电30min需求；用于零起升压的储能单元容量应不小于储能电站升压变、站用变及启动电气路径中变压器的空载损耗之和；当用于黑启动的构网型电化学储能系统存在涉及安全运行的站用电负荷时，需安排备用电源确保设备安全；b)构网型电化学储能系统空充线路前，宜进行工频过电压仿真计算，模拟空充线路、接地故障、甩负荷进行过电压校核，模拟不同合闸时刻进行操作过电压校核，防止过电压造成设备损坏；c)构网型电化学储能系统启动变电站前，应考虑构网型电化学储能系统的功率配置，储能电站额定无功功率应大于变电站出线充电无功功率需求，过载能力应满足线路充电和变电站内最大负载启动的冲击电流要求；空充变压器时，须具备抗励磁涌流冲击能力，储能系统各类保护应可靠不动作；恢复变电站内最大负载时，母线电压和频率波动应满足负载设备运行要求；d)构网型电化学储能系统启动同步发电机、启动风电机组及光伏发电单元应满足GB/T43462的要求。5.10构网-跟网模式切换接入配电网的构网型电化学储能系统应能按照运行需求或本地指令，在运行或者待机状态时，具备在构网与跟网模式之间相互切换的功能，切换时间不大于1s。5.11电能质量5.11.1电流谐波构网型电化学储能系统接入配电网运行时，交流端口的电流总谐波应满足GB/T14549的要求。5.11.2电压谐波构网型电化学储能系统接入配电网运行时，交流端口的电压总谐波应满足GB/T14549的要求。构网型电化学储能系统在配电网中离网运行时，在空载和额定阻性负载（平衡负载）条件下，交流输出电压总谐波畸变率应不超过3%。5.11.3直流分量T/DCBXXX—XXXX8构网型电化学储能系统接入配电网运行，在额定功率运行时交流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%。5.11.4电压偏差构网型电化学储能系统接入配电网运行，交流端口的电压偏差应满足GB/T12325的要求。构网型电化学储能系统在配电网中离网运行时，在空载和额定平衡阻性负载条件下，交流端口的电压偏差不应超过额定电压的±5％。5.11.5电压不平衡度构网型电化学储能系统接入配电网运行，交流端口的电压不平衡度应满足GB/T15543的要求。构网型电化学储能系统在配电网中离网运行，交流端口的电压不平衡度应小于2%，短时不超过4%。5.11.6电压波动和闪变构网型电化学储能系统接入配电网并网或离网运行，交流端口的电压波动和闪变应满足GB/T12326的要求。5.11.7动态电压瞬变构网型电化学储能系统在配电网中离网运行时，在阻性平衡负载条件下，当负载从20％上升至100%或从100％下降至20％突变时，构网型储能变流器升压一体机输出电压有效值在100ms内与额定电压值的偏差不应大于±30％额定电压，100ms后与额定电压值的偏差不应大于±10％额定电压。6其他要求6.1功率控制构网型电化学储能系统接入配电网运行，其功率控制性能指标应满足GB/T36547的要求。6.2继电保护a）构网型电化学储能系统的储能元件、储能变流器和升压变压器应配置可靠的保护装置。当发生短路或缺相故障，且超过最大限流时，保护装置应能正确动作，对故障进行隔离；b）构网型电化学储能系统的涉网保护应与电池管理系统保护、储能变流器保护、防孤岛保护功能相互协调；c）构网型电化学储能系统应具备防非计划性孤岛保护功能，并与其他保护配合。当系统发生扰动，储能系统脱网后在得到调度许可前不允许并网。6.3通信a）构网型电化学储能系统通信网