T-CPSS 1015-2025 电化学储能系统构网型储能变流器并网性能测试技术规范

电化学储能系统构网型储能变流器并网性能测试技术规范电化学储能系统构网型储能变流器并网性能测试技术规范Performancetestofgridformingenergystorage'储能系统构网型储能变流器;能测试技术规范hnicalspecificationforthegrid-conectestofgrid-formingeergystctersinelectrochemicalenergystorages2025-08-22发布2025-08-23实施1范围————————-————————————————————————-—————113术语和定义14测试条件.............................................................................................................................................................................34...................................4.2试品一般要求 45测试设备4...................................4.2试品一般要求 45测试设备 4 45.2用于测试的电网模拟装置性能...——45.3电化学储能(模拟)装置性能.............................................46测试项目和方法———————-556.2测试接线测试项目——-5.......................6.4无功调压测试6.5有功调频测试6.6惯量时间常数测试6.7动态有功功率测试6.8动态无功功率测试 86.9相角突变耐受测试 86.10电能质量治理测试 8 96.12电网强度适应性测试 96777要求,的电网模拟装置性能能(模拟)装置性能性能法.变化率测试测试测试常数测试功率测试功率测试·耐受测试量治理 附录A(资料性)构网型储能变流器测试记录 本文件按照GB/T1.12020《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。本文件由中国电源学会提出并归口。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。本文件起草单位:北方工业大学、中电普瑞电力工程有限公司、厦门科华数能科技有限公司、中国电力科学研究院有限公司国网宁夏电力有限公司电力科学研究院重庆大学深圳市禾望电气股份有限公司、台达电企业管理(上海)有限公司北京紫电捷控电气有限公北京宏光星宇科技有限公司、北京海博思创科技股份有限公司天津瑞源电有限公司深圳市欣旺达能源科技有限公司、星能链(江苏)能源科技有限公司北京索德电气工业有限公司北京智源新能电气科技有限公司。本文件起草人周京华李津、孙逸斐赵国亮轩李兰芳、易龙强刘海军、马鑫、曾正、关寒星、郑剑飞、隋建新杨士慧陈浩成世杰赵家欣曾春保林镇煌陆志刚、汪锡建、宋永本文件首次发布。本文件首次发布。电化学储能系统构网型储能变流器并网性能测试技术规范方法。本文件适用于以电化学电池作为储能载体,交流端口电压在35kv及以下的构网型储能变流器。2规范性引用文件下下列文件中的的内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,仅该日期对应的版反本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包(包括所有有的修改版)适用于本文件。第第第第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/T21431建筑物雷电防护装置检测技术规范GB/T24337电能质量公用电网间谐波GB/T34120电电化化学储能系统储能变流器技术要求GB/T36547电电化学储能电站接入电网技术规定GB/T36548电电化化学储能电站接入电网测试规程GB/T38983.1虚拟同步机第1部分::总则GB50057建筑物防雷设计规范GB50150电气装置安装工程电气设备交接试验标准DL/T474.4现场绝缘试验实施导则DL/T620交流电气装置的过电压保护和绝缘配合DL/T621交流电气装置的接地DL/T2528电力储能基本术语3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。23.1储能变流器energystorageconverter构网型储能变流器grid-formingenergystorageconverter构建并维持输出电压和频率,以电压源特性(包括幅值、相角、频率主动控制)运行,可为电网提供有功功率、无功功率支撑的储能变流器。电网模拟装置gridsimulator模拟电网输出特性的可控交流电源。[来源:GB/T34133201737]电池模拟装置batterysimulator模拟电池输出伏安特性的可控直流电源模拟电池输出伏安特性的可控直流电源。频率变化率rateofchangeoffrequency;ROCOF描述系统频率变化快慢的参数。Δt式中:At——频率改变所需时间,单位为秒(s);AAt——频率改变所需时间,单位为秒(s);ROCOF构网型储能变流器输出频率变化率单位为赫兹每秒HZ/)TjTj构网型储能变流器惯量时间常数,单位为秒(s)。ΔP储能变流器输出有功功率变化量,单位为千瓦(KW);pn——储能变流器额定有功功率,单位为千瓦(kw);f额定频率,单位为赫兹(HZ);无功调压系数reactivepowervoltage-regulationcoefficient无功功率来支撑或稳定电压的能力。式中:ΔQ——储能变流器输出无功功率变化量,单位为千乏(kvar);3sn储能变流器额定容量,单位为千伏安(KVA);ΔU——储能变流器输出电压变化量,单位为伏特(V);un——并网点所在电压等级对应的额定电压,单位为伏特(V);KV——无功调压系数。有功调频系数activepowerfrequency-regulationcoefficient功率来支撑或稳定频率的能力。Kf(4,式中:ΔP储能变流器输出有功功率变化量量,,单位为千瓦(kw));;pn储能变流器额定有功功率,单位为千瓦((kw));Δf储能变流器输出频率变化量,单位为赫兹((HZ);;额定频率,,单位为赫兹(HZ);从有功调频指脂令发出至构网型储能变流器有功率变化化量量达达到到有有功功率目标值和初始值之差的10%所需的时间。有功调频响应立时间responsettieofactiivepowerrfequen从有功调频指脂令发出至构网型储能变流器有功功率变化量达到有有功功功率率目标值和初始值之差的从从旨令发旨令发出至构网型储能变流器有功功率实测值与有功功率目标值□示值和初始值之差5%的最短时间。。无功调压启动时间pick-uptimeofreactivepowcrvoltageregulation10%所需的时间。90%所需的时间。从无功调频指令发出至构网型储能变流器无功功率实测值与无功功率目标值之差的绝对值始终不超过无功功率目标值和初始值之差5%的最短时间。44测试条件a)环境温度:0c~40C;b)相对湿度:15%~75%;c)大气压强:86kpa106kpa.4.2试品一般要求a)a)储能变流器的防雷接地装置应符合GB/rT21431、GB50057和DLt621中的规定;b)储能变流器接入点设备的绝缘强度应符合GB50150的规定,接入点各回路交直流电缆绝缘应符合GB/T12706.1和GB/T12706.2的规定;c)储能变流器接入点设备的耐压应满足DL/T474.4和DL/T620的要求;d)储能变流器的基本功能与电磁兼容应满足GB/T34120中的规定。5测试设备5.1测试仪器仪表测试仪器测试仪器、仪表应按量值传递原则检验合格,并在有效期内。5.2电网模拟装置性能a)电能双向流动;b)可编程控制输出频率值,输出频率偏差不应超过±0.01HZ,可调节步长不大于0.01HZ;V;d)输出电压响应时间小于20ms;e)三相输出电压不平衡度应小于1%,相位偏差应小于052;f)模拟电网输出电压的谐波含量应满足GBT34133的谐波限值要求;g)对于中性点不接地型模拟装置,中性点位移电压应小于相电压的1%;h)电网模拟装置额定功率应不小于被测储能系统额定功率的300%;i)输出电压最大值不小于被测储能变流器额定电压的1.35倍;j)应能模拟多种电压扰动情形,包括:三相对称电压跌落、两相电压跌落和单相电压跌落,跌落范围覆盖0%~90%额定电压;三相对称电压抬升,抬升范围覆盖110%~130%额定电压;相角跳变,跳变幅度应覆盖090;k)宜具备模拟不同短路比的能力,短路比调整范围覆盖1.030.0,若不具备模拟不同短路比的能力,可通过串联阻抗方式模拟。5.3电化学储能(模拟)装置性能电化学储能(模拟)装置应满足以下性能要求:a)电能可双向流动;5b)额定功率不小于被测储能变流器额定功率的3倍;c)输出电压最大值不小于被测储能变流器最大直流电压的1.05倍;d)输出电压偏差值小于被测储能变流器最大直流电压的0.1%,可调节步长不大于最大直流电压e)输出电流偏差值小于被测储能变流器最大直流电流的0.1%,可调节步长不大于最大直流电流f)输出电压响应时间小于20ms;g)动态电压瞬变值小于电压设定值的±10%;h)宜具备设置电池类型、电池标称电压、电池容量等参数的能力。负载装置负载装置应满足以下性能要求:以卜性能罗求:蒸性和容性负载可独立调节;吏用无感电阻、低耗电感和具有低串联有效内阻和低串联有效电感率不小于被测储能变流器额定功率的3倍;玉不小于被测储能变流器额定电压;改流刑斩波刑笔曲刑非线性负载能够引入规定幅值的电流谐波法变流器并网性能测试项目如表1。表1构网型储能变流器并网性能测试项目a)阻性、感性和容性负载可独立调节;b)负载应使用无感电阻、低耗电感和具有低串联有效内阻和低串联有效电感的电容器;c)额定功率不小于被测储能变流器额定功率的3倍;a)阻性、感性和容性负载可独立调节;b)负载应使用无感电阻、低耗电感和具有低串联有效内阻和低串联有效电感的电容器;c)额定功率不小于被测储能变流器额定功率的3倍;宜具备整流型、斩波型等典型非线性负载,能够引入规定幅值的电流谐波(如3次、次等),用于测试谐波抑制与电能质量治理能力测试项目和方法测试项目构网型储能变流器并网性能测试项目如表1序号测试项目测试方法输出频率变化率测试6.3无功调压测试6.43有功调频测试6.5惯量时间常数测试5动态有功功率测试动态无功功率测试7相角突变耐受测试电能质量治理测试并/离网功能测试电网强度适应性测试过载能力测试低电压穿越测试高电压穿越测试4测试接线测试电路见图1。电电网模拟装置A电池模拟电池模拟直流电源流负载)]构网型储能变流器线性负载sa图测试电路示意图输出频率变化率测试下步骤进行:a)下步骤进行:a)按图1连接测试电路,闭合Q1,断开Q2、Q3;b)设置储能变流器有功功率、无功功率参考值为0;c)设置储能变流器运行,利用测量装置记录储能变流器输出电压、电流与频率值;d)闭合Q3,接入阻性负载,负载功率分别设置为储能变流器额定功率的33%、66%、100%,利e)依据式(1)判定系统频率变化率,计算频率变化率的时间窗口At取覆盖频率变化曲线中频率变化最快区域的连续时间段,以准确反映最大频率变化率。为确保测试一致性,在未做特殊说明情况下,推荐采用Δ=100ms。测试结果记录附录A.1。无功调压测试a)按图1连接测试电路,闭合Q1、Q2,断开Q3;b)设置电网模拟装置输出电压为100%ua,储能变流器在额定有功功率状态下放电运行至少3min,用测量装置记录储能变流器输出无功功率、交流侧电压幅值、交流侧电压a)按图1连接测试电路,闭合Q1、Q2,断开Q3;b)设置电网模拟装置输出电压为100%ua,储能变流器在额定有功功率状态下放电运行至少3min,用测量装置记录储能变流器输出无功功率、交流侧电压幅值、交流侧电压电流波形;c)设置电网模拟装置输出电压为95%un,储能变流器在额定有功功率状态下放电运行至少3min,用测量装置记录储能变流器输出无功功率、交流侧电压幅值、交流侧电压电流波形;d)设置电网模拟装置输出电压为90%un,储能变流器在额定有功功率状态下放电运行至少3min,用测量装置记录储能变流器输出无功功率、交流侧电压幅值、交流侧电压电流波形;e)设置电网模拟装置输出电压为100%ua,储能变流器在额定有功功率状态下充电运行至少3min,用测量装置记录储能变流器输出无功功率、交流侧电压幅值、交流侧电压电流波形;设置电网模拟装置输出电压为95%u,储能变流器在额定有功功率状态下充电运行至少3min,用测量装置记录储能变流器输出无功功率、交流侧电压幅值、交流侧电压电流波形;g)设置电网模拟装置输出电压为90%uns储能变流器在额定有功功率状态下充电运行至少3min,用测量装置记录储能变流器输出无功功率、交流侧电压幅值、交流侧电压电流波形;7h)分别由步骤b)和C)、C)和d)、e)和f)、f)和g)记录数据,按式(3)计算无功调压系数并记录平均值。6.5有功调频测试b)设置电网模拟装置输出电压为100%ua、频率为50HZ,设置储能变流器有功功率、无功功率参考值为0,并网运行至少3min,用测量装置记录储能变流器输出有功功率、交流侧电压频率、交流侧电压/电流波形;c)设置电网模拟装置输出频率为49.8HZ,设置储能变流器有功功率、无功功率参考值为0,储能变流器并网运行至少3min,用测量装置记录储能变流器输出有功功率、交流侧电压频率、交流侧电压/a)习模拟装置输出频率为49.6HZ,,设置储能变流器有功率、无功:值为0,储器并网运行至少3min,用测量装置记录储能变流器输出有功功率率、.交流侧电压频率、自压/电流波形;e)习模拟装置输出频率为50.22HZ,,设置储能变流器有功率、无功:值为0,储器并网运行至少3min,用测量装置记录储能变流器输出有功功率、.交流侧电压频率、自压/电流波形;f)习模拟装置输出频率为50..4HZ,,设置储能变流器有功率、无功:值为0,储能变流器并网运行至少3min3min能变流器输出有功功率、.交流侧电压频率、,,交流侧电压交流侧电压/电流波形;e)步骤b))和和C))、、t和)和dd)、、bb和)和ee)、、e)e和)和f)f)记录数据,按式(4)计算有功调频系数并记6.66.6惯量时间常'数测试下步骤进行:a)下步骤进行:a)按图1连接测试电路,闭合Q11、、Q2,,断开Q3;b)设置电网习模拟装置输出电压为100%uunn、、频率为50HZ,,设置储能变流器有功功率、无功功率参考值为0,,保持并网运行至少3min,用测量装置记录储能变流器输出有功功率、交流侧电交流侧电压/电流波形;;c)设置电网模拟装置的频率变化率为-0.1HZ's设置电网模拟装置参考频率为49.5HZ,用测量装置记录电网模拟装置的设置指令发出时刻、5s后时刻的储能变流器输出有功功率、交流侧电压频率、交流侧电压/电流波形;d)设置电网模拟装置的频率变化率为0.1HZ's,设置电网模拟装置参考频率为50.5HZ,用测量装置记录电网模拟装置的设置指令发出时刻、10s后时刻的储能变流器输出有功功率、交流侧电压频率、交流侧电压/电流波形;e)根据步骤c)和d)记录数据,按式(2)计算惯量时间常数,记录数据填写至附录A.2惯量时间常数测试6.7动态有功功率测试b)设置电网模拟装置输出频率为50HZ、电压为100%un;c)设置储能变流器有功功率、无功功率参考值为0,保持并网运行至少3min,用测量装置记录储能变流器输出有功功率、交流侧电压频率、交流侧电压,/电流波形;d)设置储能变流器有功功率分别为100%pn与-100%pn,记录储能变流器输出有功功率波形;e)测量并记录有功调频启动时间、有功调频响应时间、有功调频调节时间。6.8动态无功功率测试a)按图1连接测试电路,闭合Q1、Q2,断开Q3;b)设置电网模拟装置输出频率为50HZ、电压为100%un;c)设置储能变流器有功功率、无功功率参考值为0,保持并网运行至少3min,用测量装置记录储能变流器输出无功功率、交流侧电压频率、交流侧电压电流波形;d)设置储能变流器无功100%Qn与--1100%d)设置储能变流器无功6.9相角突变耐'受测试测试按照以下步骤进行::a)按图1连接测试电路,闭合Q1、、Q2,断开Q3;c)设置储变流器有功功率参考值为100%pn、、无功功率参考值为0,,保持并网运行至少3min;e)启动电网习模拟器相角突变,,持续30ss后恢复原相角,用测量装置记录储f能变流器输出有功功率、无功率、、交流侧电压i电流波形;ft)以1o步进值设置电网模拟器三相电压相角突变值,,重复步骤e),,直至储i能变流器出现保护动作(如脱兑网网、、输出异常或功率振荡等),,并记录最大电压相角突变值;e),,直至能变流器出现保护动作(如脱兑网网、、输出异常或功率振荡等),,并记录最大电压相角突变值;i)以1。步进值设置电网模拟器两相电值变值,重复步骤e),,直至储f能变流器出现保护动作(如脱兑网网、、输出异常或功率振荡等),,并记录最大电压相角突变值;k)记录数据填写至附录A.3相角突变测试记录表a6.10电能质量治理测试6.10.1弱电网下电压谐波治理测试a)按图1连接测试电路;b)设置阻性负载为80%pa,非线性负载为5%pn,设置电网模拟装置短路比为1.5;d)记录电网侧电压/电流波形与电压/电流谐波含量;e)闭合Q1,设置储能变流器有功功率参考值为100%pn,并网运行3min;f)记录电网侧电压/电流波形与电压/电流谐波含量;h)测试结果记录在附录A.4谐波治理测试记录表中。H6.10.2弱电网下电压不平衡治理测试a)按图1连接测试电路,闭合开关Q1、Q2、Q3;b)设置电网模拟装置短路比为1.5,根据式(5)设置电网模拟装置输出电压不平衡度为5%,设置c)设置储能变流器有功功率参考值为100%pa,保持并网运行至少3min,按式(5)计算交流电压不平衡度;d)设置电网模拟装置使电压不平衡度依次为7%,9%,11%,重复步骤c);e)测试结果记录在附录A.5不平衡治理测试记录表。(5)式中:;;式中:;;三相电压不平衡度6.11并/离网切换测试测试按照以下步骤进行:b)设置阻性负载为50%pn闭合Q2Q3记录储能变流器交流侧电压电流波形;c)闭合Q1设置储能变流器有功功率参考值为100%pn,保持并网运行不小于3min,记录储能d)断开Q2储能变流器稳定运行不小于3min记录储能变流器交流侧电压电流波形;e)并/离网切换过程中交流输出电压应无明显波动,电压波形应保持连续。6.12电网强度适应性测试测试按照以下步骤进行:a)按图1连接测试电路,闭合Q1、Q2断开Q3;b)设置电网模拟装置短路比为2;c)设置储能变流器有功功率参考值为10%pn、无功功率参考值为0,设置储能变流器并网运行短路比为2;光变流器有功功率参考值为100%pn、无功功率参考值能变流器交流侧三相电压正序分量均方根值,单位为伏特(V);能变流器交流侧三相电压负序分量均方根值,单位为伏特(V)泪电压不平衡度。'换测试下步骤进行:生负载为50%pn,闭合Q2、Q3,记录储能变流器交流侧电压电流,设置储能变流器有功功率参考值为100%pns保持并网运行不小交流侧电压电流波形;,储能变流器稳定运行不小于3min,记录储能变流器交流侧电压切换过程中交流输出电压应无明显波动,电压波形应保持连续。适应性测试下步骤进行:习模拟装置不小于3min;d)以-0.1为步进值,设置电网模拟装置短路比,重复步骤c),直至储能变流器出现并网异常并自动退出运行,记录此时最小短路比设定值;e)以0.1为步进值,设置电网模拟装置短路比,重复步骤c),直至储能变流器出现并网异常并自f)测试结果记录在附录A.6电网强度适应性记录表中。6.13过载能力测试b)设置电网模拟装置输出电压为100%un;c)设置储能变流器有功功率参考值为d)设置储能变流器有功功率参考值为e)设置储能变流器有功功率参考值为视为满足三倍过载能力。6.14低电压穿越测试6.14.1对称低电压穿越测试100%P、无功功率参考值为0,保持并网运行直至储能变 120%pn,若可持续运行不少于1min,且未触发过温或保300%p,若可持续运行不少于10s,且未触发过温或保护,测试按照以下步骤进行:,断开设置储能变流器有功功率参考值和无功功率参考值为0;储能变流器并网运行不小于设置储能变流器有功功率参考值和无功功率参考值为0;储能变流器并网运行不小于3min为%为%un、20%un、50%u、70%un、90%un,电压恢设置电网模拟装置的对称跌落条件分别记录储能变流器有功功率、复过程应满足所示轮廓线要求,复过程应满足所示轮廓线要求,即应处于图2中的阴影部分:电压、电流波形电压、电流波形,宜标记无功电流响应时间;无功功率与交流侧设置储能变流器有功功率参考值分别为重复步骤重复步骤c)~e);飞变流器有功功率参考值和无功功率参考值为0;流器并网运行不小于3min;习模拟装置的对称跌落条件分别为0%un、20%飞变流器有功功率参考值和无功功率参考值为0;流器并网运行不小于3min;习模拟装置的对称跌落条件分别为0%un、20%un、50%un、70%i立满足图2所示轮廓线要求,即应处于图2中的阴影部分;光变流器有功功率、无功功率与交流侧电压、电流波形,宜标记无能变流器有功功率参考值分别为33%pn、66%pn、100%pn、-33%pr流器应在电压恢复后500ms内恢复稳态运行。设置储能变流器有功功率参考值和无功功率参考值为0;设置电网模拟装置的不对称跌落条件分别为单相接地短路、两相相间短路电压恢复过程应满足图2所示轮廓线要求,即应处于图2中的阴影部分;记录储能变流器有功功率、无功功率与交流侧电压电流波形,宜标记无功电流响应时间;设置储能变流器有功功率参考值33%pn、66%pn、100%pn、-33%pn、-66%pn、-100%pn,重g)储能变流器应能在电压跌落与恢复期间持续运行不跳闸,无功调压启动时间应不大于储能变流器应在电压恢复后500ms6.15高电压故障穿越a)按图1连接测试电路,闭合Q1、Q2,断开Q3;b)