TCES239-2023电力备用电源的电化学储能系统技术规范

ICS29.200

CCSK80/89

团体标准

T/CES239—2023

电力备用电源的电化学储能系统技术规范

Technicalspecificationforelectrochemicalenergystoragesystemsfor

powerbackups

2023-10-19发布2023-10-20实施

中国电工技术学会发布

T/CES239—2023

目次

前言....................................................................................................................................................................Ⅱ

1范围................................................................................................................................................................1

2规范性引用文件............................................................................................................................................1

3术语和定义....................................................................................................................................................1

4电化学储能备用电源系统的组成和结构....................................................................................................3

4.1系统组成.................................................................................................................................................3

4.2系统结构.................................................................................................................................................3

5一般规定........................................................................................................................................................3

5.1环境条件.................................................................................................................................................3

5.2主要参数.................................................................................................................................................4

6功能技术指标要求........................................................................................................................................4

6.1电能质量.................................................................................................................................................4

6.2黑启动.....................................................................................................................................................4

6.3功率控制技术要求.................................................................................................................................5

6.4效率.........................................................................................................................................................5

6.5过载能力.................................................................................................................................................5

6.6放电时间转换.........................................................................................................................................5

6.7频率适应性.............................................................................................................................................5

6.8电能计量.................................................................................................................................................5

7测试................................................................................................................................................................6

7.1测试环境.................................................................................................................................................6

7.2电能质量测试.........................................................................................................................................6

7.3功率控制测试.........................................................................................................................................6

7.4效率试验.................................................................................................................................................7

7.5过载能力试验.........................................................................................................................................7

7.6放电转换时间试验.................................................................................................................................7

7.7频率适应性测试.....................................................................................................................................7

8检验................................................................................................................................................................8

8.1型式试验.................................................................................................................................................8

8.2试验项目.................................................................................................................................................8

I

T/CES239—2023

电力备用电源的电化学储能系统技术规范

1范围

本文件规定了电化学储能备用电源系统的结构基本要求性能要求和试验方法。

本文件适用于电压等级380V～10kV电压等级电化学储能备用电源系统，其中包括电源侧的发电机

黑启动和负荷侧临时备用电源。其他接口电压等级和用途可参考执行。

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

GB/T15543电能质量三相电压不平衡

GB/T14549—1993电能质量公用电网谐波

GB/T24337电能质量公用电网间谐波

GB/T29328—2018重要电力用户供电电源及自备应急电源配置技术规范

GB/T34120—2017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/T3859.2—2013半导体变流器通用要求和电网换相变流器：应用导则

DL/T448—2016电能计量装置技术管理规程

3术语和定义

GB/T29328—2018、GB/T34120—2017中界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

电网电源primepowersupply

在正常情况下，能有效为全部负荷提供电力的电源。

3.2

电力备用电源energystorageemergencypowersupply

在电网电源全部发生中断或电压超过规定值的情况下，能为用电负荷可靠迅速供电的独立储能式电

源装置，并且可以平衡电力系统的负荷。

3.3

电化学储能系统cabinelectrochemicalenergystoragesystem

以电化学电池为储能载体，通过储能变流器进行可循环电能存储与释放的设备，包括电池系统，储

能变流器及其辅助设施等部件。

3.4

电池（组）batterymodule

1

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由电池管理系统最小监控单元所管理且装配有使用所必需的装置（如外壳、端子、接口、标志及保

护装置）的多个单体电池的组合。

3.5

电池管理系统batterymanagementsystem

监测电池（组）的状态（温度、电压、荷电状态等），可以为电池（组）提供通信、安全、电芯均

衡及管理控制，并提供与应用设备通信接口的系统。

3.6

储能变流器powerconversionsystem

连接于电池系统与配电网的直接实现电能双向转换的变流器。

3.7

系统效率systemefficiency

定义为电化学储能电力备用电源系统和储能变流器效率乘积，用百分数表示。见公式（1）：

η=ηηbatcov……………（1）

式中：

η——系统效率；

ηbat——电池系统效率=直流放电电量/直流充电电量；

ηcov——储能变流器效率=储能变流器输出有功功率/输入有功功率。

[来源：GB/T34120—2017，定义3.4]

3.8

并网点pointofinterconnection

电化学储能电力备用电源系统与电网电源的连接处。

3.9

正常运行方式normaloperationmode

在下列情况供电时，最终达到的稳态运行状态：

a）电网电源存在，并处于规定的允差之内；

b）储能电池（组）已充满，或者储能电池（组）充电已经超过规定的能量恢复时间；

c）连续运行或可连续运行；

d）负载在系统额定负荷的范围内；

e）配电网输出电压在给定的允差内。

3.10

备用电源运行方式emergencyoperationmode

在下列供电情况下运行：

a）电网电源中断或超出规定的允差；

b）储能电池（组）释放电能向配电网供电；

c）配电网侧在系统额定负荷的范围内；

d）备用电源输出电压在给定的允差内。

3.11

热备用状态hotstandbystate

储能系统已具备运行条件，设备保护及自动装置处于正常运行状态，向储能系统下达控制指令即可

与电网进行能量交换的状态。

3.12

冷备用状态coldstandbystate

2

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储能备用电源在电网电源中断电能供应时，控制系统将向储能系统下达控制指令即可与负荷进行能

量输送的状态。

3.13

放电转换时间transfertimeofdischarge

热备用状态下，当电网电源中断或储能系统收到控制信号起，用于备用电源电化学储能系统从正常

运行方式转换到备用运行方式的转换时间。转换时间应保证电力用户的备用要求。

4电化学储能备用电源系统的组成和结构

4.1系统组成

电化学储能备用电源系统一般由电化学电池（组）、储能变流器、BMS、电源输出切换单元、监

控系统以及辅助装置（如人机界面、操作界面等）组成。

4.2系统结构

电化学储能备用电源系统接入电网拓扑结构图如图1所示。

图1电化学储能备用电源系统接入电网拓扑结构图

5一般规定

5.1环境条件

电化学储能备用电源系统在下列条件下应正常工作：

a）环境温度：−25℃～+40℃；

b）湿度：相对湿度＜95%；

c）低气压：在大气压力为53.55kPa的低气压下正常工作；

d）海拔高度：＜1000m；若超过1000m时应按照GB/T3859.2的规定减容使用。

3

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5.2主要参数

5.2.1接口额定电压等级

电化学储能备用电源系统接口电压等级（kV）可采用以下系列：0.38（0.4）、0.66（0.69）、1（1.05）、

6（6.3）、10（10.5）。

5.2.2额定功率等级

电化学储能备用电源系统额定功率等级（kV·A）可采用以下系列：50、100、200、250、500、630、

750、1000、1250、1500、2000。

5.2.3保护

应具备短路保护、过温保护、过电流保护、欠电压保护、通信故障保护。

5.2.4安全标识

安全标识应具备接地标识、逃生指示、严禁烟火、当心触电、禁止带电操作。

5.2.5通信接口

设备宜具备CAN、RS485和以太网接口，并提供与通信接口配套使用的通信线缆和各种告警信号

输出端子。

6功能技术指标要求

6.1电能质量

6.1.1谐波

电化学储能备用电源系统接入电网的间谐波电压应满足GB/T24337中4.1的要求。

电化学储能备用电源系统接入电网的谐波电压应满足GB/T14549中第4章的要求。

6.1.2电压偏差

电化学储能备用电源系统接入电网的电压偏差值应满足GB/T12325中第4章的要求。

6.1.3电压波动和闪变

电化学储能备用电源系统接入电网的电压波动和闪变值应满足GB/T12326中第4章、第5章的要

求。

6.1.4电压不平衡度

电化学储能备用电源系统接入电网的电压不平衡度应满足GB/T15543中第4章的要求。

6.2黑启动

黑启动操作前应按照方案检查应具备的启动条件，具体包括：

a）确认系统处于全黑状态，需黑启动恢复电网运行；

b）确认储能备用电源用电外部电源进线开关已分闸；

c）确认储能备用电源的当前可用电量满足黑启动电量需求；

4

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d）确认储能备用电源无异常报警，各个模块状态正常；

e）将储能备用电源及启动对象（发电机组、变电站等）相关的保护参数调整至黑启动模式；

f）确认黑启动对象的继电保护装置及二次控制回路正常供电，与黑启动有关的断路器应能正常分

合闸；与黑启动流程有关的采集、控制设备应能正常工作，与黑启动控制有关的通信应畅通；

g）确认黑启动设备均无设备异常故障、检修等情况，设备具备正常工作及黑启动能力。

6.3功率控制技术要求

6.3.1电化学储能备用电源系统接入10（6）kV及以上电压等级公用电网时，应具备就地和远程充放

电功率控制功能，且能够自动执行电网调度机构下达指令的功能。

6.3.2电化学储能备用电源系统接入10（6）kV及以上电压等级公用电网时，应具备就地和远程无功

功率控制和电压调节功能。

6.3.3电化学储能备用电源系统应具备恒功率控制、恒功率因数控制和恒充电/放电电流控制功能，能

按照计划曲线连续运行。

6.4效率

电化学储能备用电源系统在备用运行方式下，对于额定输出功率不超过100kW的电化学储能备用

电源系统，额定负载时的效率应不低于88%。对于额定输出功率在100kW～500kW的电化学储能备用

电源系统，额定负载时的效率应不低于92%。对于额定输出功率超过500kW的电化学储能备用电源系

统，额定负载时的效率应不低于94%。

6.5过载能力

电化学储能备用电源系统在备用运行方式下，其输出功率为额定功率的100%～110%时，应能保持

10min，110%～120%应能保持5min。

6.6放电时间转换

当电网电源中断时，电化学储能备用电源系统从正常运行状态转换到备用运行方式的转换时间应不

大于100ms。

6.7频率适应性

接入电网的电化学储能备用电源系统应满足表1的频率运行要求。

表1接入电网的电化学储能备用电源系统的频率运行要求

频率范围

运行要求

Hz

f＜49.5不应处于正常运行方式

49.5＜f＜50.2连续运行

f＜50.2不应处于备用电源运行方式

注：f为电化学储能备用电源系统并网点的电网频率。

6.8电能计量

6.8.1电化学储能备用电源系统接入电网前，应明确电量计量点。电量计量点设置应遵循以下规定：

a）电化学储能备用电源系统接入公用电网或用户内部电网时，电量计量点设在并网点；

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b）电化学储能备用电源系统采用T接方式接入公用线路，电量计量点设在化学储能备用电源系统

出线端。

6.8.2电化学储能备用电源系统应设置电能计量装置，且设备配置和技术要求应符合DL/T448—2016

的要求。

7测试

7.1测试环境

通电前电化学储能备用电源系统应与环境温度平衡，可按产品规定进行预热。并将电化学储能备用

电源系统接入模拟电网。

实验应在标准大气环境下进行：

a）环境温度：+15℃～+35℃；

b）相对湿度：45%～75%；

c）大气压力：86kPa～106kPa。

7.2电能质量测试

测试电化学储能备用电源系统的电能质量，测试步骤如下：

a）将电化学储能备用电源系统与模拟电网装置相连；

b）设置电化学储能备用电源系统运行在正常运行方式；

c）调节模拟电网装置交流测的谐波值、三相电压不平衡度、间谐波值分别至GB/T14549、GB/T

15543和GB/T24337中要求的最大限制，连续运行至少1min，记录电化学储能备用电源系统

的运行状态及相应动作时间；

d）设置电化学储能备用电源系统运行在备用电源运行状态，重复步骤c）。

7.3功率控制测试

7.3.1有功功率调节测试

将电化学储能备用电源系统与模拟电网装置相连，并调至正常的工作状态，进行有功功率调节能力

测试。测试步骤如下：

a）设置电化学储能备用电源系统有功功率为0；

b）逐级调节有功功率设定值至−0.25PN、0.25PN、−0.5PN、0.5PN、−PN、PN，各个功率保持30s，

并在电化学储能备用电源系统与电网连接的并网点测量功率，记录实测曲线；

c）计算有功功率的控制精度、响应时间和调节时间。

7.3.2无功功率调节测试

正常工作模式测试

将电化学储能备用电源系统与模拟电网装置相连，并将参数调整至正常状态，进行正常工作模式无

功功率调节能力测试。测试步骤如下：

a）设置电化学储能备用电源系统正常工作模式有功功率PN；

b）调节电化学储能备用电源系统运行在输出最大感性无功功率工作模式；

c）在并网点测量时序功率，以0.1s功率平均值为一点，计算15s内有功功率和无功功率的平均值；

d）分别调节有功功率为0.9PN、0.8PN、0.7PN、0.6PN、0.5PN、0.4PN、0.3PN、0.2PN、0.1PN

和0，并重复步骤b）、步骤c）；

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e）调节电化学储能备用电源系统运行在输出最大容性无功功率工作模式，重复步骤c）、步骤d）。

备用电源运行方式测试

将电化学储能备用电源系统与模拟电网装置相连，并将参数调整至正常状态，进行备用电源运行方

式无功功率调节能力测试。测试步骤如下：

a）设置电化学储能备用电源系统备用电源运行方式有功功率PN；

b）调节电化学储能备用电源系统运行在输出最大感性无功功率工作模式；

c）在并网点测量时序功率，以0.1s功率平均值为一点，计算15s内有功功率和无功功率的平均值

d）分别调节有功功率为0.9PN、0.8PN、0.7PN、0.6PN、0.5PN、0.4PN、0.3PN、0.2PN、0.1PN

和0，并重复步骤b）、步骤c）；

e）调节电化学储能备用电源系统运行在输出最大容性无功功率工作模式，重复步骤c）、步骤d）。

7.4效率试验

电化学储能备用电源系统运行在备用状态下，输出接额定阻性负载，用功率计测量输入电化学电池

（组）的功劳和交流输出功率，交流输出功率与直流输入功率之比应符合6.4的要求。

7.5过载能力试验

电化学储能备用电源系统运行在备用状态下，输出阻性负载，调节输出功率至额定功率的120%，

在6.5规定的持续时间，检查电化学储能电力备用电源系统是否正常工作且不损坏。

7.6放电转换时间试验

将电化学储能备用电源系统与模拟电网相连，并运行在正常状态下，进行正常运行状态转至备用电

源运行状态转换时间测试。具体步骤如下：

a）设置电化学储能备用电源系统工作在额定功率；

b）切断模拟电网电源，使化学储能备用电源系统工作在备用电源运行方式；

c）测量并网点的功率和电压，并绘制波形；

d）根据波形计算转换时间。

用示波器测量电化学储能备用电源系统从正常运行状态转换到备用状态输出的电压波形。根据波形

计算的转换时间应符合6.1的要求。

7.7频率适应性测试

测试电化学储能备用电源系统的频率适应性，本测试项目应使用模拟电网装置来模拟频率的变化。

测试步骤如下：

a）将电化学储能备用电源系统与模拟电网相连。

b）将电化学储能备用电源系统设置在正常运行状态。

c）调节模拟电网频率至49.52Hz～50.18Hz范围，在该范围合理选择5个点，每个点连续运行1min，

应无跳闸现象，否则停止测试。

d）设置电化学储能备用电源系统运行在备用电源运行状态，重复步骤