集中式储能变流器技术规范

1集中式储能变流器技术规范本文件规定了集中式储能变流器的技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存。本文件适用于交流电压不低于380V、直流电压不低于500V、额定功率在500kW及以上并采用电化学储能技术的集中式储能变流器。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/T191包装储运图示标志GB/T2423.1电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A：低温GB/T2423.2电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验B：高温GB/T2423.3环境试验第2部分：试验方法试验Cab：恒定湿热试验GB/T2423.10环境试验第2部分：试验方法试验Fc:振动（正弦）GB/T2828.1计数抽样检验程序第1部分：按接收质量限（AQL）检索的逐批检验抽样计划GB/T3859.1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GB/T4208外壳防护等级(IP代码)GB/T7251.1低压成套开关设备和控制设备第1部分：总则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/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/T17626.29电磁兼容试验和测量技术直流电源输入端口电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度试验GB/T34133储能变流器检测技术规程3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1集中式储能变流器centralenergystorageconverter一种将电能从直流形式转换为交流形式，或从交流形式转换为直流形式，并可实现双向能量流动的电力电子装置。其特点是功率等级大（通常≥500kW），直流侧直接并联接入多簇电池或电池堆，内部集成或通过交流侧并联实现大功率输出，通常作为储能电站的能量转换与控制核心单元。3.2电网形成模式grid-formingmode2变流器能够自主建立并维持交流母线电压和频率，为本地负载或微网提供电压和频率支撑的一种工作模式。3.3电流谐波总畸变率totalharmoniccurrentdistortion在并网运行状态下，变流器注入电网的电流中，各次谐波电流方均根值的总和与基波电流方均根值的百分比3.4低电压穿越lowvoltageridethrough,LVRT当电网发生故障导致变流器并网点电压跌落时，在规定的电压跌落范围和持续时间内，变流器能够保持不脱网连续运行并向电网提供无功支持的能力。3.5高电压穿越highvoltageridethrough,HVRT当电网出现异常导致变流器并网点电压升高时，在规定的电压升高范围和持续时间内，变流器能够保持不脱网连续运行的能力。3.6充放电转换时间charge-dischargeswitchingtime从接收到控制指令开始，到变流器的工作模式从额定充电状态切换到额定放电状态（或反之且输出功率达到目标功率90%所需的时间间隔。4技术要求4.1环境条件储能变流器应在以下环境条件下正常运行：a）环境温度：-25℃~+55℃（室内），-30℃~+50℃（室外，需特殊设计）；b）相对湿度：5%～95%（无凝露）；c）海拔高度：≤2000m，海拔超过2000m时，应按GB/T3859.1的规定进行降容；d）抗震能力：满足8级地震烈度要求。4.2外观与结构储能变流器外观与结构应满足以下要求：a）变流器外壳应平整光滑，涂层均匀，无锈蚀、裂纹、变形及明显划痕；b）紧固件应牢固，开关、按钮操作灵活，标识清晰无误；c）防护等级不应低于IP20（室内）或IP54（室外），防护等级要求应符合GB/T4208的规定；d）柜体结构强度应符合GB/T7251.1的相关要求。4.3电气性能4.3.1直流侧参数应满足以下要求：a）直流电压工作范围：应在额定值的80%～130%内连续可靠工作；b）直流侧绝缘电阻：对地绝缘电阻应不小于1MΩ;c）直流侧耐压：直流正、负极对地应能承受表1规定的交流工频耐压试验，历时1min，无闪络、击穿现象。表1耐压试验要求3部位试验电压（有效值）备注直流侧对地（额定电压≤1000V）2Un+1000V，最低1500VUn为直流侧额定电压直流侧对地（额定电压>1000V）2Un+1000V-交流侧对地（额定电压≤690V）2Un+1000V，最低1500VUn为交流侧额定电压4.3.2交流侧参数应满足以下要求：a）电压适应范围：在额定频率下，变流器应能在交流电网电压85%～115%额定值范围内正常运行；b）频率适应范围：在额定电压下，变流器应能在49.5Hz～50.5Hz范围内正常运行；c）功率因数：在并网模式下，额定功率运行时，功率因数应不小于0.99（超前或滞后且在20%~100%额定功率范围内可调；d）电流谐波：在额定功率并网运行时，变流器注入电网的电流谐波总畸变率（THD）应不大于3%，各次谐波电流含有率应符合GB/T14549中表1的规定；e）三相不平衡度：变流器应能适应电网一定的不平衡度。当电网电压负序不平衡度不超过2%时，变流器应能正常运行。4.3.3效率变流器的转换效率应符合表2要求。测试条件为额定输入电压、额定输出电压、额定功率、环境温度25℃。表2效率要求负载率充电效率放电效率综合效率（充放电循环）25%≥97.0%≥97.5%-50%≥98.0%≥98.5%-100%（额定）≥98.5%≥99.0%≥97.5%4.3.4功率控制精度变流器在恒功率（P/Q）控制模式下，其输出/输入有功功率、无功功率的控制精度应不超过额定值的±1%。4.3.5充放电转换时间变流器的充放电转换时间应不大于100ms。4.4保护功能变流器应具备完善的内、外部故障保护功能，并能发出告警信号或跳闸。至少应包括：a）直流侧过/欠压保护；b）直流侧过流保护；c）交流侧过/欠压保护；d）交流侧过频/欠频保护；e）交流侧过流保护；f）短路保护（直流侧及交流侧）；g）防孤岛保护；h）过温保护（功率器件、变压器、散热器等）；i）冷却系统故障保护；j）接地故障监测（可选）。4.5电网适应性与支持功能44.5.1低电压穿越（LVRT）变流器应具备低电压穿越能力，应符合GB/T36547的规定。4.5.2高电压穿越（HVRT）变流器应具备高电压穿越能力，应符合GB/T36547的规定。4.5.3一次调频变流器应具备一次调频功能，其调频死区、响应延迟时间、调节速率和调节精度应满足电网调度机构的要求。4.5.4电网形成功能（如适用）具备电网形成模式的变流器，应能在离网状态下，独立建立稳定的交流电压和频率。电压偏差不超过额定值的±2%，频率偏差不超过额定值的±0.2Hz，THD不大于3%。4.6电磁兼容性（EMC）4.6.1发射要求变流器产生的传导和辐射骚扰应符合相关国家标准或行业标准限值。4.6.2抗扰度要求变流器应能承受一定严酷等级的电磁骚扰而不误动或损坏，具体要求见表3。表3抗扰度试验要求试验项目标准号试验等级性能判据静电放电抗扰度GB/T17626.2接触放电：±6kV；空气放电：±8kVB电快速瞬变脉冲群抗扰度GB/T17626.4电源端口：±2kV；信号端口：±1kVB浪涌（冲击）抗扰度GB/T17626.5共模：±2kV；差模：±1kVB直流输入端口电压暂降、短时中断GB/T17626.29暂降至70%，持续100msB4.7环境适应性4.7.1温湿度变流器应能承受GB/T2423.1（低温）、GB/T2423.2（高温）和GB/T2423.3（恒定湿热）规定的试验，试验后功能正常。4.7.2振动变流器应能承受GB/T2423.10中规定的振动（正弦）试验，试验后结构无松动、损坏。4.8安全要求4.8.1电气间隙与爬电距离应符合GB/T7251.1的相关规定。4.8.2接地应有可靠的保护接地端子，接地电阻不大于0.1Ω。4.8.3防火非金属材料应具备阻燃特性，等级不低于V-0。54.8.4紧急停机应设置硬件紧急停机按钮，触发后能快速切断主电路。5试验方法5.1试验条件除另有规定，试验应在4.1.1规定的正常使用条件下进行。测量仪器、仪表的准确度应不低于0.55.2外观与结构检查目视和手动检查，结果应符合4.2的要求。5.3电气性能试验5.3.1绝缘电阻试验使用1000V兆欧表测量直流侧对地、交流侧对地绝缘电阻，结果应符合4.3.1b）要求。5.3.2工频耐压试验按表1规定，在指定部位施加试验电压，历时1min，结果应符合4.3.1c）要求。5.3.3功率因数与谐波试验在额定工况下运行，使用电能质量分析仪测量并网点的功率因数和谐波电流，结果应符合4.3.2c）和d）要求。5.3.4效率试验按GB/T34133中规定的方法，分别测试充电和放电模式下不同负载点的效率，结果应符合表2要求。5.3.5功率控制精度试验设定变流器为恒功率模式，分别给定25%、50%、75%、100%额定有功/无功功率指令，测量实际输出值，计算偏差，结果应符合4.3.4要求。5.3.6充放电转换时间试验使变流器在额定充电功率下稳定运行，发送切换至额定放电功率的指令，记录从指令发出到放电功率达到额定值90%的时间，反之亦然，结果应符合4.3.5要求。5.4保护功能试验通过模拟故障条件（如外加信号使电压、电流、频率等参数超限），验证各项保护功能是否准确、及时动作，结果应符合4.4要求。5.5电网适应性试验5.5.1LVRT/HVRT试验按GB/T34133中的规定，使用电网模拟设备产生规定的电压跌落或升高曲线，验证变流器是否满足4.5.1和4.5.2要求。5.5.2一次调频试验通过电网模拟设备改变频率，测试变流器的有功功率响应特性。5.5.3电网形成功能测试使变流器在离网模式下带额定负载启动，测量输出电压、频率和波形质量，结果应符合4.5.4要求。5.6电磁兼容性试验6按表3和GB/T17626系列标准规定的方法进行试验，结果应符合4.6要求。5.7环境适应性试验按4.7引用的国家标准规定的方法进行低温、高温、湿热、振动试验，试验后恢复至常温常湿，进行基本功能测试，应能正常工作。5.8安全试验检查接地连续性，测量接地电阻。检查紧急停机功能。核查关键部件材料阻燃等级报告。6检验规则6.1检验分类产品检验分为出厂检验和型式检验两类。6.2出厂检验每台储能变流器均应进行出厂检验，检验项目包括外观与结构、保护功能。检验合格后方可出厂，并附产品合格证。6.3型式检验7.3.1检验时机有下列情况之一时，应进行型式检验：a）新产品定型或老产品转厂生产时；b）正式生产后，产品结构、材料、工艺有重大改变，可能影响产品性能时；c）产品停产超过1年，恢复生产时；d）正常生产每三年进行一次；e）出厂检验结果与上次型式检验结果有较大差异时。7.3.2检验项目型式检验项目应包括本文件第4章规定的全部技术要求，按照GB/T2828.1的方法进行抽样。7.3.3判定规则检验全部合格则判定型式检验合格。如有不合格项，可加倍抽样对不合格项进行复检，复检合格则判合格；若仍有不合格，则判该次型式检验不合格。7标志、包装、运输和贮存7.1标志产品标志应满足以下要求：a）产品本体应设置永久标志，内容包括：产品型号、名称、额定电压（直