| 标准编号 | GB/T 34120-2023 (GB/T34120-2023) | | 中文名称 | 电化学储能系统储能变流器技术要求 | | 英文名称 | Technical requirements for power conversion system of electrochemical energy storage system | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | F19 | | 国际标准分类 | 27.180 | | 字数估计 | 42,465 | | 发布日期 | 2023-12-28 | | 实施日期 | 2024-07-01 | | 旧标准 (被替代) | GB/T 34120-2017 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 34120-2023: 电化学储能系统储能变流器技术要求
ICS 27.180
CCSF19
中华人民共和国国家标准
代替GB/T 34120-2017
电化学储能系统储能变流器技术要求
energystoragesystem
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
目次
前言 Ⅰ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 分类和编码 2
5 正常工作条件 4
6 外观和防护等级 5
7 基本功能 5
8 性能指标 6
9 电磁兼容 21
10 辅助系统 25
11 检验规则 25
12 标志、包装、运输和贮存 28
附录A(资料性) 储能变流器典型拓扑 30
附录B(规范性) 设备标志符号 32
附录C(规范性) 电气间隙和爬电距离 34
参考文献 38
前言
本文件按照GB/T 1.1-2020《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。
本文件代替GB/T 34120-2017《电化学储能系统储能变流器技术规范》,与GB/T 34120-2017相
比,除结构调整和编辑性改动外,主要技术变化如下:
---更改了文件的使用范围,将“输出交流电压”上限确定为35kV(见第1章,2017年版的第1
章);
---增加了“交流端口”“直流端口”“故障穿越”“低电压穿越”“高电压穿越”“一次调频”“惯量响应”
和“接触电流”等术语,删除了与DL/T 2528重复的术语(见第3章,2017年版的第3章);
---增加了“按与电网的连接关系”“按接入电压等级”“按安装使用环境”“按冷却方式”“按拓扑结
构”等产品分类以及“产品编码”(见第4章);
---更改了“并网运行电气条件”,增加了“离网运行条件”(见5.2和5.3,2017年版的5.1);
---增加了“外观和防护等级”(见第6章);
---增加了“启停机”“报警和保护”“绝缘电阻检测”“运行信息监测”“统计”和“数据显示和存储”等
功能要求(见7.1、7.4、7.5、7.7、7.8和7.9);
---增加了“功率输出范围”“一次调频”“惯量响应”“高电压穿越”“连续故障穿越”“运行适应性”和
“设备可用性”等电气性能要求(见8.1.1.1、8.1.1.3、8.1.1.4、8.1.8.1.2、8.1.8.4、8.1.9和8.1.14);
---更改了“电气安全距离”和“绝缘要求”,增加了“等电位连接和保护接地”“电容残余能量危险防
护”和“机械防护”等安全性能要求(见8.2.1.1、8.2.1.2、8.2.1.3、8.2.1.4、8.2.4,2017年版的5.7
和5.8);
---更改了“低温适应性”“高温适应性”和“湿热适应性”的要求,增加了“盐雾适应性”要求(见
8.2.3.1~8.2.3.4,2017年版的5.4.20);
---更改了“电磁兼容”要求,按不同接入电压等级提出了相应的要求(见第9章,2017年版的5.8);
---增加了“辅助系统”(见第10章);
---更改了“检验规则”要求,根据产品分类和新增技术要求调整进行了试验项目(见第11章,2017
年版的第6章)。
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。
本文件由中国电力企业联合会提出。
本文件由全国电力储能标准化技术委员会(SAC/TC550)归口。
本文件起草单位:中国电力科学研究院有限公司、国家电网有限公司、阳光电源股份有限公司、华为
数字能源技术有限公司、新疆金风科技股份有限公司、深圳市科陆电子科技股份有限公司、南京南瑞继
保电气有限公司、广州智光储能科技有限公司、远景能源有限公司、中电普瑞电力工程有限公司、许昌开
普检测研究院股份有限公司、上能电气股份有限公司。
本文件主要起草人:惠东、许守平、杜荣华、赵明权、陈志磊、杨波、王军立、李刚、阮海明、黄晓阁、
石本星、李旭、胡娟、温进、燕翚、陈卓、张盈、辛凯、陈方林、陈西涛、杨幸辰、刘云峰、葛树征、杨猛、刘贺、
詹雄、李宗原、高俊娥、付珊珊、闫雪生、毛海波、黎忠琼、李泽洋。
本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为:
---2017年首次发布为GB/T 34120-2017;
---本次为第一次修订。
电化学储能系统储能变流器技术要求
1 范围
本文件规定了电化学储能系统用储能变流器(以下简称“储能变流器”)启停机、功率控制、并离网切
换、报警和保护、绝缘电阻检测、通信、运行信息监测、统计、数据显示和存储等功能要求,电气性能和安
全性能等性能要求,以及分类和编码、正常工作条件、外观和防护等级、电磁兼容、辅助系统、检验规则、
标志、包装、运输和贮存等要求。
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及以下储能变流器的设计、制
造、试验、检测、运行、维护和检修。
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/T 191 包装储运图示标志
GB/T 4208 外壳防护等级(IP代码)
GB/T 4798.2 环境条件分类 环境参数组分类及其严酷程度分级 第2部分:运输和装卸
GB/T 12325 电能质量 供电电压偏差
GB/T 12326 电能质量 电压波动和闪变
GB/T 13384 机电产品包装通用技术条件
GB/T 14549 电能质量 公用电网谐波
GB/T 15543 电能质量 三相电压不平衡
GB/T 15945 电能质量 电力系统频率偏差
GB/T 17626.2 电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验
GB/T 17626.3 电磁兼容 试验和测量技术 射频电磁场辐射抗扰度试验
GB/T 17626.4 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/T 17626.5 电磁兼容 试验和测量技术 浪涌(冲击)抗扰度试验
GB/T 17626.6 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/T 17626.8 电磁兼容 试验和测量技术 工频磁场抗扰度试验
GB/T 17799.2 电磁兼容 通用标准 第2部分:工业环境中的抗扰度标准
GB/T 20626.1 特殊环境条件 高原电工电子产品 第1部分:通用技术要求
GB/T 24337 电能质量 公用电网间谐波
GB/T 34133 储能变流器检测技术规程
DL/T 860(所有部分) 电力自动化通信网络和系统
DL/T 2528 电力储能基本术语
3 术语和定义
DL/T 2528界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
交流端口 ACterminal
储能变流器中用于连接工频交流电网或交流负载的端口。
3.2
直流端口 DCterminal
储能变流器中用于连接电池簇、电池阵列或电堆直流母线的端口。
3.3
并网运行模式 grid-connectedmode
储能变流器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。
3.4
离网运行模式 grid-disconnectedmode
储能变流器与电网在交流端口或电网侧断开连接,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。
3.5
故障穿越 faultridethrough
当电力系统事故或扰动引起储能变流器交流端口电压偏离正常运行范围时,在规定的电压变化范
围和时间间隔内,储能变流器能不脱网连续运行的能力。
3.6
当电力系统事故或扰动引起储能变流器交流端口电压跌落时,在规定的电压跌落范围和时间间隔
内,储能变流器能不脱网连续运行的能力。
3.7
当电力系统事故或扰动引起储能变流器交流端口电压升高时,在规定的电压升高范围和时间间隔
内,储能变流器能不脱网连续运行的能力。
3.8
当电力系统频率偏离目标频率时,储能变流器响应于电力系统频率偏差自动调节有功功率的控制
功能。
[来源:GB/T 40595-2021,3.1,有修改]
3.9
惯量响应 inertiaresponse
当电力系统频率快速变化时,储能变流器响应于电力系统频率变化率调整有功功率的控制功能。
3.10
接触电流 touchcurrent
当人或家畜触及电气装置或电气设备的一个或多个可触及部分时,通过其躯体的电流。
[来源:GB/T 17045-2020,3.9]
4 分类和编码
4.1 产品分类
4.1.1 按与电网的连接关系
储能变流器按与电网的连接关系可分为:
---并离网切换型储能变流器;
---并网型储能变流器;
---离网型储能变流器。
4.1.2 按接入电压等级
储能变流器按接入电压等级可分为:
---A1类储能变流器,应用于通过10(6)kV及以上电压等级接入电网的储能电站,且储能变流
器交流端口电压不大于1000V的储能变流器;
---A2类储能变流器,应用于通过10(6)kV及以上电压等级接入电网的储能电站,且储能变流
器交流端口电压大于1000V的储能变流器;
---B1类储能变流器,应用于通过10(6)kV接入配电网的储能变流器;
---B2类储能变流器,应用于通过380V接入配电网的储能变流器;
---B3类储能变流器,应用于通过220V接入配电网的储能变流器。
4.1.3 按安装使用环境
储能变流器按安装使用环境可分为:
---户内型储能变流器,安装于建筑或IP54及以上防护等级外壳内的储能变流器;
---户外型储能变流器,完全或部分结构暴露在户外的储能变流器。
4.1.4 按冷却方式
储能变流器按冷却方式可分为:
---自然冷却型储能变流器;
---风冷型储能变流器;
---液冷型储能变流器。
4.1.5 按拓扑结构
储能变流器按拓扑结构可分为:
---单级变换拓扑:由双向直流/交流变换器组成,典型拓扑见附录A的图A.1;
---双级变换拓扑:由双向直流/直流变换器和双向直流/交流变换器串并联组成,典型拓扑见图
A.2;
---级联拓扑:由双向直流/交流功率变换单元在交流端口串联组成,典型拓扑见图A.3和图A.4。
4.2 产品编码
储能变流器的编码规则见图1。
EES-
PCS-
~ V-
(k)V-
k(M)W-
标引序号说明:
1---电力储能用;
2---储能变流器;
3---额定功率直流端口电压工作范围,用2位~4位数字表示,单位为伏(V);
4---交流端口额定电压,用1位~3位数字表示,单位为伏(V)或千伏(kV);
5---额定功率,用1位~3位数字表示,单位为千瓦(kW)或兆瓦(MW);
6---拓扑结构,用1位字母表示,其中:S表示单级变换拓扑,D表示双级变换拓扑,H表示级联拓扑;
7---产品其他标志信息,用4位~8位数字和字母的组合表示。
图1 储能变流器编码规则
示例1:
储能变流器,直流电压范围为580V~1500V,交流额定电压400V,额定功率50kW,拓扑结构为单级变换拓扑。
示例2:
储能变流器,直流电压范围350V~700V,交流额定电压800V,额定功率200kW,拓扑结构为双级变换拓扑。标
示例3:
储能变流器,直流工作电压范围500V~1200V,交流额定电压10kV,额定功率5MW,拓扑结构为级联拓扑。标
5 正常工作条件
5.1 环境条件
储能变流器应在下列环境条件下正常工作:
a) 温度:-20℃~+40℃;
b) 相对湿度:≤95%;
c) 对于应用于2000m以上高海拔条件的储能变流器,符合GB/T 20626.1的相关规定;
d) 对于应用在海洋性气候的储能变流器,满足耐盐雾要求。
5.2 并网运行电气条件
并离网切换型和并网型储能变流器应在下列电网条件下正常工作:
a) 谐波电压不大于 GB/T 14549规定的限值;
b) 间谐波电压不大于GB/T 24337规定的限值;
c) 电网电压偏差不大于GB/T 12325规定的限值;
d) 电压波动和闪变值不大于GB/T 12326规定的限值;
e) 三相电压不平衡度不大于GB/T 15543规定的限值;
f) 电网频率偏差不大于GB/T 15945规定的限值。
5.3 离网运行条件
并离网切换型和离网型储能变流器应在下列条件下正常工作:
a) 负载额定功率不大于储能变流器额定输出功率;
b) 负载启动电流不大于1.2倍储能变流器额定电流。
6 外观和防护等级
6.1 外观
储能变流器的外观应满足下列要求:
a) 外观完整,无结构变形、剥落、锈蚀及裂痕等现象;
b) 柜门和开关操作灵活;
c) 铭牌、标志、标记完整清晰;
d) 文字和符号整齐、规范、正确。
6.2 防护等级
储能变流器外壳的防护等级应满足下列要求:
a) 户内型储能变流器不低于GB/T 4208规定的IP20;
b) 户外型储能变流器不低于GB/T 4208规定的IP54。
7 基本功能
7.1 启停机
储能变流器应具备启停机控制功能,能根据控制开关或指令实现储能变流器的启动和停机。
7.2 功率控制
储能变流器应具备有功功率控制、无功功率控制功能,能根据控制模式或接收的功率控制指令,实
现有功功率和无功功率的连续平滑调节以及充放电切换。A1类和A2类储能变流器宜具有一次调频
和惯量响应控制功能。
7.3 并离网切换
并离网切换型储能变流器应具备并离网切换功能,能按照设定条件由并网运行模式转入离网运行
模式,并建立稳定的频率和电压,能按照上级指令由离网运行模式转入并网运行模式,满足相应的功率
要求。
7.4 报警和保护
7.4.1 储能变流器应具备故障诊断功能,应能在出现异常情况时进行报警,报警宜采用声、光等提示方
式。报警内容应包含:极性反接、交流进线相序错误、直流电压异常、过电流、过温、通信故障和冷却系统
故障等。
7.4.2 储能变流器发出报警信号后,应进入异常运行或故障保护状态。
7.4.3 储能变流器应具有故障信息记录功能,能记录故障和报警信息,并进行信息的存储。
7.5 绝缘电阻检测
7.5.1 储能变流器应具备直流端口绝缘电阻检测功能,可根据需要启用或停用该功能。
7.5.2 储能变流器检测的绝缘电阻值小于设定的保护值时,应报警并停止运行。
注:保护值默认可选取最大直流电压与30mA的比值。
7.6 通信
7.6.1 储能变流器应具有与电池管理系统、监控系统等设备进行信息交互的功能。
7.6.2 储能变流器与电池管理系统可采用控制器局域网(CAN)、RS-485、以太网、无线等通信接口,支
持CAN2.0B、Modbus、DL/T 860(所有部分)、消息队列遥测传输(MQTT)等通信协议。
7.6.3 储能变流器与监控系统可采用以太网通信接口,支持 ModbusTCP、DL/T 860(所有部分)等通
信协议,宜采用双网冗余通信。
7.7 运行信息监测
7.7.1 储能变流器应能实时监测储能变流器直流端口的电压、电流、功率和电池状态信息以及交流端
口的电压、电流、频率和功率信息。
7.7.2 储能变流器应能实时监测储能变流器与电池管理系统、监控系统等设备的通信状态。
7.8 统计
7.8.1 储能变流器应具备故障信息统计功能,实现故障信息的查询。
7.8.2 储能变流器宜具备充电能量和放电能量统计功能,实现充放电能量信息的查询。
7.9 数据显示和存储
7.9.1 储能变流器应具备数据显示功能,能够显示运行状态、运行参数、保护参数、事件记录等信息。
7.9.2 储能变流器应能存储运行状态、事件记录等信息,本地存储不小于180d的数据信息。
8 性能指标
8.1 电气性能
8.1.1 功率控制
8.1.1.1 功率输出范围
储能变流器在交流端口额定电压、额定频率时,有功功率和无功功率的输出范围应在图2所示实线
框内四象限动态可调,宜在图2所示虚线框内四象限动态可调。
注:Pn 为储能变流器额定有功功率。
图2 储能变流器功率输出范围
8.1.1.2 有功功率控制
储能变流器有功功率控制应满足下列要求:
a) A1类、A2类和B1类储能变流器工作在恒功率充放电模式下,储能变流器的交流端口有功功
率控制偏差不大于额定功率的±1%;
b) A1类、A2类和B1类储能变流器有功功率控制响应时间不大于100ms;储能变流器有功功率
控制调节时间不大于300ms;
c) B2类和B3类储能变流器宜与A1类、A2类和B1类储能变流器的要求相同。
8.1.1.3 一次调频
A1类、A2类和B1类储能变流器参与一次调频控制时,应满足下列要求。
a) 储能变流器在充电和放电状态均具备一次调频能力。
b) 一次调频死区宜设定为±(0.03~0.05)Hz。
c) 一次调频有功功率控制满足公式(1),限幅不小于20%额定有功功率:
ΔP=-
δ ×
Δf
fn ×
Pn (1)
式中:
ΔP ---储能变流器有功功率变化量,单位为千瓦(kW)或兆瓦(MW);
δ ---一次调频调差率;
Δf ---储能变流器交流端口或一次调频控制装置检测到的频率与系统额定频率的偏差,单
位为赫兹(Hz);
fn ---系统额定频率,单位为赫兹(Hz);
Pn ---储能变流器额定有功功率,单位为千瓦(kW)或兆瓦(MW)。
d) 一次调频调差率应为0.5%~3%。
e) 参与一次调频控制时,一次调频响应时间不大于100ms,一次调频调节时间不大于300ms。
8.1.1.4 惯量响应
A1类和A2类储能变流器参与惯量响应控制时,应满足下列要求。
a) 储能变流器在充电和放电状态均具备惯量响应能力。
b) 惯量响应频率变化死区宜设定为±(0.03~0.1)Hz,计算频率变化率的时间窗口宜为
100ms~200ms。
c) 储能变流器在满足公式(2)的条件下提供惯量响应,有功功率控制满足公式(3):
Δf×
df
dt >0
(2)
ΔP=-
Tj
fn
df
dtPn
(3)
式中:
Δf---储能变流器交流端口频率与系统额定频率的偏差,单位为赫兹(Hz);
f ---储能变流器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---储能变流器有功功率变化量,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4s~14s;
fn ---系统额定频率,单位为赫兹(Hz);
Pn ---储能变流器额定有功功率,单位为千瓦(kW)或兆瓦(MW)。
d) 参与惯量响应控制时,其响应时间不大于100ms,调节时间不大于300ms。
8.1.1.5 无功功率控制
储能变流器无功功率控制应满足下列要求。
a) 储能变流器具有多种无功控制模式,包括电压/无功控制、功率因数控制和恒无功功率控制
等,具备多种控制模式在线切换的能力。
b) A1类、A2类和B1类储能变流器工作在恒功率充放电模式下时,储能变流器的交流端口无功
功率不小于20%额定功率时,无功功率控制偏差不大于额定功率的±1%。储能变流器交流
端口无功功率小于20%额定功率时,无功功率控制偏差不大于额定功率的±3%。
c) A1类、A2类和B1类储能变流器无功功率控制的响应时间不大于100ms;储能变流器无功功
率控制调节时间不大于300ms。
d) B2类和B3类储能变流器宜与A1类、A2类和B1类储能变流器的要求相同。
8.1.2 过载能力
在额定电压下,储能变流器交流端口电流在110%额定电流下,持续运行时间应不小于10min;储
能变流器交流端口电流在120%额定电流下,持续运行时间应不小于1min。
8.1.3 充放电转换时间
储能变流器从90%额定功率充电到90%额定功率放电的转换时间以及从90%额定功率放电到
90%额定功率充电的转换时间均应不大于100ms。
8.1.4 并离网切换时间
8.1.4.1 并离网切换型储能变流器的并网转离网切换时间应满足下列要求:
a) 储能变流器接收外部计划性孤岛指令时,从接收到切换指令到完成建立负载额定电压的主动
并网转离网切换时间不大于200ms;
b) 储能变流器自主识别计划性孤岛时,从电网中断到完成建立负载额定电压的被动并网转离网
切换时间不大于2s。
8.1.4.2 储能变流器由离网转为并网模式时,应在交流端口电压和频率满足同期条件后,切换时间宜不
大于200ms。
8.1.5 电流纹波
储能变流器工作在恒功率充放电模式下时,直流端口的交流电流纹波有效值应不大于3%最大直
流电流。
8.1.6 电压纹波
储能变流器工作在恒功率充放电模式下时,直流端口的交流电压纹波有效值应不大于2%最大直
流电压。
8.1.7 电能质量
8.1.7.1 谐波电流
储能变流器在并网运行条件下,交流端口注入的总谐波电流应不大于交流端口额定电流的5%,各
次谐波限值应满足表1的要求,注入的谐波电流不应包括交流电网谐波电压畸变引起的谐波......
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