| 标准编号 | GB/T 44117-2024 (GB/T44117-2024) | | 中文名称 | 电化学储能电站模型参数测试规程 | | 英文名称 | Code of practice for model parameters testing of electrochemical energy storage station | | 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 | 38,387 | | 发布日期 | 2024-05-28 | | 实施日期 | 2024-12-01 | | 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 44117-2024: 电化学储能电站模型参数测试规程
ICS 27.180
CCSF19
中华人民共和国国家标准
电化学储能电站模型参数测试规程
energystoragestation
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 Ⅲ
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
4 总体要求 1
5 测试条件 2
6 电磁暂态仿真模型测试与验证 3
7 机电暂态仿真模型参数测试与验证 9
8 中长期动态仿真模型参数测试与验证 15
附录A(资料性) 储能电站测试收集资料 16
附录B(规范性) 储能电站模型参数测试接线 19
附录C(规范性) 故障穿越测试要求 21
附录D(规范性) 阶跃响应仿真误差要求 23
附录E(规范性) 故障穿越仿真误差要求 24
附录F(规范性) 故障穿越控制参数计算及辨识方法 27
参考文献 29
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。
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、国网湖南省电力有限公司、国网重庆市电力公司
电力科学研究院、国网湖南省电力有限公司电力科学研究院、南方电网电力科技股份有限公司、中国长
江三峡集团有限公司、国网四川省电力公司、国网浙江省电力有限公司电力科学研究院、国家电网有限
公司西南分部、国网江苏省电力有限公司电力科学研究院、国网河南省电力公司、国网新疆电力有限公
司、国网江苏省电力有限公司、国家电网有限公司华中分部、国网甘肃省电力公司电力科学研究院、国网
青海省电力公司电力科学研究院、国网新疆电力有限公司电力科学研究院、国家电网有限公司华东分
部、国网西藏电力有限公司、国网重庆市电力公司、甘肃省水力发电工程学会、国网四川综合能源服务有
限公司、国网辽宁省电力有限公司、国网江西省电力有限公司电力科学研究院、国网陕西省电力有限公
司电力科学研究院。
本文件主要起草人:李文锋、李莹、陶向宇、王官宏、韩志勇、宋军英、李登峰、董开松、胡娟、洪权、
郭敬梅、艾东平、张健、王景钢、李甘、许守平、马骏超、王晖、汤凡、吕振华、杨桂兴、唐博进、祁晓笑、
张同尊、张健、吴俊玲、宋新立、徐希望、戴汉阳、穆世霞、徐贤、邵德军、陈仕彬、朱良合、傅国斌、李建华、
巴贵、曾伟、汤明俊、那广宇、邓俊。
电化学储能电站模型参数测试规程
1 范围
本文件规定了电力系统稳定分析用电化学储能电站(简称“储能电站”)的模型参数测试条件、电磁
暂态仿真模型测试与验证、机电暂态仿真模型参数测试与验证、中长期动态仿真模型参数测试与验证等
技术要求。
本文件适用于通过10(6)kV及以上电压等级接入电网的新建、改建和扩建的储能电站模型参数
测试。
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 36547 电化学储能系统接入电网技术规定
GB/T 36548 电化学储能系统接入电网测试规范
GB/T 42716 电化学储能电站建模导则
DL/T 2528 电力储能基本术语
3 术语和定义
GB/T 42716、DL/T 2528界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
适用于不同仿真软件的电磁暂态封装模型输入/输出信号和参数设置的接口。
注:仿真软件能采用ADPSS、HYPERSIM、MATLAB、RT-LAB、PSCAD、PSMODEL。
3.2
短路比 shortcircuitratio
单个储能变流器交流端口的短路容量与储能变流器额定功率的比值。
[来源:GB 38755-2019,2.5,有修改]
4 总体要求
4.1 储能电站模型参数测试模型应满足GB/T 42716的要求。
4.2 对于储能电站内同一规格型号、相同拓扑结构的储能电池和变流器构成的储能系统应至少完成一
个系统的模型参数测试。
4.3 储能系统的电磁暂态仿真模型和机电暂态仿真模型参数应采用数模混合仿真测试数据或现场试
验数据校核验证;储能电站的电磁暂态仿真模型、机电暂态仿真模型和中长期动态仿真模型应采用现场
整站测试数据校核验证。
4.4 储能电站发生设备改造、软件升级、参数修改或控制逻辑变更等影响涉网性能应重新进行模型参
数测试与验证。
4.5 储能电站厂站级控制系统应配备储能电站有功功率给定、无功功率给定、功率因数给定等输出/输
入接口;储能变流器应配备储能单元(系统)有功功率、无功功率、功率因数给定输入/输出接口和储能变
流器控制系统中有功控制电流、无功控制电流等模拟量信号输出接口。储能电站和储能变流器接口输
出数据刷新频率应大于50Hz。
4.6 储能电站模型应定期进行模型参数的复核试验,机电暂态仿真模型参数应进行现场复核试验,复
核周期宜不超过5年。
5 测试条件
5.1 测试资料
测试前应收集以下技术资料:
a) 储能电站拓扑结构、储能电池能量状态上下限和初始能量状态等相关资料;
b) 储能变流器技术参数,见附录A中表A.1;
c) 储能电站内升压变压器技术参数,见表A.2;
d) 故障穿越控制逻辑及参数,见表A.3;
e) 频率/电压保护参数,见表A.4;
f) 储能变流器/储能电站的无功/电压、有功/频率和惯量控制传递函数及参数。
5.2 测试设备
5.2.1 实时仿真器
用于储能电站模型数模混合仿真的实时仿真器应满足以下要求:
a) 具有满足试验要求的控制系统模型库,2μs小步长仿真规模大于64节点,50μs电磁暂态仿真
规模大于800节点;
b) 一次电路为平均值模型的实时仿真步长不大于50μs,一次电路为详细模型的实时仿真步长不
大于2μs;
c) 具备输入/输出量通道及信号自定义功能,模拟量和数字量的输入/输出通道均不少于32个;
d) 具备用于输入/输出信号的计算和转换的自定义搭建功能。
5.2.2 现场测试设备
储能电站模型参数现场测试设备应满足以下要求:
a) 数据采集装置的采样频率不小于10kHz,频率测量精度不小于0.01Hz;
b) 测试设备精度满足表1的要求。
表1 测试设备精度要求
设备 精度
电压互感器/传感器 0.5级
电流互感器/传感器 0.5级
数据采集装置 0.5级
5.3 现场测试条件
储能电站模型参数现场测试应具备以下条件:
a) 储能电站控制保护、涉网功能及性能满足GB/T 36547相关要求;
b) 储能电站并网点电压、频率在电网稳定运行范围内,运行有功功率大于0.2Pn;
c) 储能电站内储能系统、无功补偿装置和主升压变压器均正常运行。
注:Pn 为储能电站额定放电功率。
6 电磁暂态仿真模型测试与验证
6.1 一般规定
6.1.1 电磁暂态仿真模型测试包含储能系统的控制系统测试、保护系统测试、短路比适应性测试以及
储能电站的模型测试、适应性测试。
6.1.2 储能系统的电磁暂态仿真模型测试应进行数模混合仿真测试和现场测试中的一种或两种测
试,以及电磁暂态封装模型仿真测试。
6.1.3 储能电站的电磁暂态仿真模型应基于单个储能系统电磁暂态仿真模型等值建立。
6.1.4 储能电站模型适应性测试验证包含多实例运行测试验证及多环境适应性测试验证,分别验证电
磁暂态仿真模型的并列运行稳定性和不同计算机操作系统环境中的准确性。
6.2 储能系统数模混合仿真测试
6.2.1 有功功率控制测试
有功功率控制测试按照以下步骤进行:
a) 按照附录B中图B.1将被测储能系统的储能变流器接入实时仿真器,在数模混合仿真程序中
设置输出信号;
b) 设置储能变流器有功功率为0.7Pn';
c) 改变储能变流器有功功率给定值从0.7Pn'分别阶跃至0.65Pn'、0.75Pn'、0.5Pn'和
0.9Pn',阶跃持续时间1s~1.5s后恢复到0.7Pn',记录试验过程中储能变流器交流端口三
相交流电压、三相交流电流;
d) 设置储能变流器有功功率为Pn';
e) 改变储能变流器有功功率给定值从Pn'分别阶跃至0.95Pn'、1.05Pn'、0.9Pn'和1.1Pn',阶跃
持续时间1s~1.5s后恢复到Pn',记录试验过程中储能变流器交流端口三相交流电压、三相
交流电流;
f) 设置储能变流器有功功率为-0.7Pn';
g) 改变储能变流器有功功率给定值从-0.7Pn'分别阶跃至-0.65Pn'、-0.75Pn'、-0.5Pn'
和-0.9Pn',阶跃持续时间1s~1.5s后恢复到-0.7Pn',记录试验过程中储能变流器交流端
口三相交流电压、三相交流电流;
h) 设置储能变流器有功功率为-Pn';
i) 改变储能变流器有功功率给定值从-Pn'分别阶跃至-0.95Pn'、-1.05Pn'、-0.9Pn'和
-1.1Pn',阶跃持续时间1s~1.5s后恢复到-Pn',记录试验过程中储能变流器交流端口三
相交流电压、三相交流电流;
j) 改变储能变流器有功功率给定值从-Pn'阶跃至Pn'、阶跃持续时间1s~1.5s后从Pn'阶跃
至-Pn',阶跃持续时间1s~1.5s,记录试验过程中储能变流器交流端口三相交流电压、三相
交流电流。
注1:储能变流器放电功率为正,充电功率为负。
注2:Pn'为储能变流器额定功率。
6.2.2 无功功率控制测试
无功功率控制测试按照以下步骤进行:
a) 按照图B.1将被测储能系统的储能变流器接入实时仿真器,在数模混合仿真程序中设置输出
信号;
b) 设置储能变流器有功功率为0,无功功率给定值为0;
c) 改变储能变流器无功功率给定值从0分别阶跃至0.1Qn'、-0.1Qn'、0.2Qn'和-0.2Qn'的阶
跃试验,阶跃持续时间1s~1.5s后恢复到0,记录试验过程中储能变流器交流端口三相交流
电压、三相交流电流。
注1:Qn'为储能变流器额定无功功率,取变流器额定放电有功功率值。
注2:储能变流器输出容性无功为正,输出感性无功为负。
6.2.3 故障穿越测试
6.2.3.1 低电压穿越测试
低电压穿越测试按照以下步骤进行:
a) 按照图B.1将被测储能系统的储能变流器接入实时仿真器,在数模混合仿真程序中设置输出
信号;
b) 设置储能变流器有功功率为0.3Pn';
c) 依次进行储能系统箱变高压侧电压跌落至0~0.9Un'之间的三相故障、两相故障测试,其中至
少包括电压跌落至0、0.2Un'、0.35Un'、0.5Un'、0.75Un'和0.9Un'6个点的故障测试,按照附
录C中表C.1记录试验过程中的故障电压跌落幅度、故障持续时间、储能变流器交流端口三相
交流电压和三相交流电流;
d) 分别调节储能变流器有功功率为Pn'、-Pn'、-0.3Pn',在每个工况点重复步骤c);
e) 设置储能系统箱变高压侧电压为1.0Un;
f) 在测试中按照步长0.01Un'递减调整储能变流器交流端口电压至0.75Un',以储能变流器的低
电压穿越标志位或无功功率变化作为低电压穿越进入判据。
注:Un'为储能系统箱变高压侧额定电压。
6.2.3.2 高电压穿越测试
高电压穿越测试按照以下步骤进行:
a) 按照图B.1将被测储能系统的储能变流器接入实时仿真器,在数模混合仿真程序中设置输出
信号;
b) 设置储能变流器有功功率为0.3Pn';
c) 依次进行储能系统箱变高压侧电压升高至1.1Un'~1.4Un'之间的三相故障测试,其中至少包
括电压升高至1.2Un'、1.25Un'和1.3Un'3个点的故障测试,现场测试宜不超过1.35Un',按照
表C.2记录试验过程中的故障电压升高幅度、故障持续时间、储能变流器交流端口三相交流电
压和三相交流电流;
d) 分别调节储能变流器有功功率为Pn'、-Pn'、-0.3Pn',在每个工况点重复步骤c);
e) 设置储能系统箱变高压侧电压为1.0Un';
f) 在测试中按照步长0.01Un'递增调整储能变流器交流端口电压至1.15Un',以储能变流器的高
电压穿越标志位或无功功率变化作为高电压穿越进入判据。
6.2.3.3 连续低电压穿越测试
连续低电压穿越测试按照以下步骤进行:
a) 按照图B.1将被测储能系统的储能变流器接入实时仿真器,在数模混合仿真程序中设置输出
信号;
b) 设置储能系统箱变高压侧电压为1.0Un';
c) 按照图1进行储能系统箱变高压侧电压两次连续低电压穿越测试,低压阶段储能系统箱变高
压侧电压降至0,持续时间Δt1 宜为150ms、过渡阶段时间Δt2 宜不大于100ms;
d) 记录试验过程中的故障电压跌落幅度、故障持续时间、储能变流器交流端口三相交流电压和三
相交流电流。
图1 连续低电压穿越测试故障点电压曲线
6.2.3.4 连续故障穿越测试
连续故障穿越测试按照以下步骤进行:
a) 按照图B.1将被测储能系统的储能变流器接入实时仿真器,在数模混合仿真程序中设置输出
信号;
b) 设置储能系统箱变高压侧电压为1.0Un';
c) 按照图2进行储能系统并网点电压跌落再升高3次连续故障穿越测试,低压阶段储能系统箱
变高压侧电压降至0,持续时间Δt1 宜为150ms,过渡阶段时间Δt2 宜不大于100ms,高压阶
段储能系统箱变高压侧电压升至1.3Un',持续时间Δt3 宜为500ms;
d) 记录试验过程中的故障电压跌落/升高幅度、故障持续时间、储能变流器交流端口三相交流电
压和三相交流电流。
图2 连续故障穿越测试并网点电压曲线
6.2.4 一次调频测试
一次调频测试按照以下步骤进行:
a) 按照图B.1将被测储能系统的储能变流器接入实时仿真器,在数模混合仿真程序中设置输出
信号;
b) 设置储能系统初始有功功率为0.2Pn'~0.5Pn';
c) 投入储能系统一次调频功能;
d) 调整模拟频率发生器输出频率从50Hz开始,按步长0.005Hz依次增加/减小模拟的频差信
号,直至有功功率开始往正确方向规律性调节,记录一次频率偏差死区正值和负值;
e) 调整模拟频率发生器输出频率从50Hz开始,依次进行±0.05Hz、±0.15Hz、±0.2Hz的有
效频差阶跃,调节稳定后返回至50Hz,记录储能变流器交流端口三相交流电压、三相交流
电流;
f) 调整模拟频率发生器输出频率从50Hz开始,依次进行±0.25Hz、±0.35Hz、±0.5Hz的有
效频差阶跃,直至有功功率超过限幅值后不再变化,调节稳定后返回至50Hz,记录储能变流
器交流端口三相交流电压、三相交流电流、一次调频增出力限幅值和降出力限幅值;
g) 分别设置储能电站初始有功功率为 0.65Pn'~1.0Pn'、-0.5Pn'~ -0.2Pn'、
-1.0Pn'~-0.65Pn',在每个工况点重复步骤c)~f)。
6.2.5 惯量响应测试
惯量响应测试按照以下步骤进行:
a) 按照图B.1将被测储能系统的储能变流器接入实时仿真器,在数模混合仿真程序中设置输出
信号;
b) 设置储能系统初始有功功率为0.2Pn'~0.5Pn';
c) 投入储能系统惯量响应功能;
d) 调整模拟频率发生器输出频率从50Hz开始,分别按照0.02Hz/s、0.05Hz/s、0.1Hz/s的频
率变化率,将模拟频率从50Hz调整至50.5Hz,调节稳定后返回至50Hz,记录储能变流器交
流端口三相交流电压、三相交流电流;
e) 调整模拟频率发生器输出频率从50Hz开始,分别按照-0.02Hz/s、-0.05Hz/s、-0.1Hz/s
的频率变化率,将模拟频率从50Hz调整至48.5Hz,调节稳定后返回至50Hz,记录储能变流
器交流端口三相交流电压、三相交流电流;
f) 分别设置储能电站初始有功功率为 0.65Pn'~1.0Pn'、-0.5Pn'~ -0.2Pn'、
-1.0Pn'~-0.65Pn',在每个工况点重复步骤c)~e)。
6.2.6 电压保护定值测试
电压保护定值测试按照以下步骤进行:
a) 按照图B.1将被测储能系统的储能变流器接入实时仿真器,在数模混合仿真程序中设置输出
信号;
b) 设置储能系统箱变高压侧电压为1.1Un';
c) 按照步长0.05Un'递增调整储能系统箱变高压侧电压至1.4Un',现场试验时调整储能系统箱
变高压侧电压至1.35Un',各个电压点至少保持60s,根据储能变流器保护的切除结果,记录
每个电压点对应的保护延时定值;
d) 设置储能系统箱变高压侧电压为0.9Un';
e) 按照步长0.05Un'递减调整储能系统箱变高压侧电压至0,各个电压点至少保持60s,根据储
能变流器保护的切除结果,记录每个电压点对应的保护延时定值。
6.2.7 频率保护定值测试
频率保护定值测试按照以下步骤进行:
a) 按照图B.1将被测储能系统的储能变流器接入实时仿真器,在数模混合仿真程序中设置输出
信号;
b) 设置储能系统箱变高压侧频率为50Hz;
c) 按照步长0.5Hz递增调整储能系统箱变高压侧频率至55Hz,各个频率点至少保持60s,根据
储能变流器保护的切除结果,记录每个频率点对应的保护延时定值;
d) 设置储能系统箱变高压侧频率为50Hz;
e) 按照步长0.5Hz递减调整储能系统箱变高压侧频率至45Hz,各个频率点至少保持60s,根据
储能变流器保护的切除结果,记录每个频率点对应的保护延时定值。
6.2.8 短路比适应性测试
通过改变等效电源阻抗(应计及变压器阻抗和系统阻抗)进行储能变流器短路比适应性测试验
证,测定电磁暂态仿真模型失稳的临界值,确定电磁暂态仿真模型短路比适用范围。短路比适应性测试
按照以下步骤进行:
a) 按照图B.1将被测储能系统的储能变流器接入实时仿真器,在数模混合仿真程序中设置输出
信号;
b) 设置储能变流器有功功率为Pn';
c) 设置储能变流器交流端口短路比为3.0,按照步长0.1递减短路比,在每个短路比工况下进行
扰动仿真,仿真系统在扰动后出现失稳(周期振荡或失去同步)状态,记录当前短路比数值为短
路比临界值;
d) 设置储能变流器有功功率为 -Pn';
e) 重复进行步骤c)。
6.3 储能系统现场测试
储能系统现场测试按照以下步骤进行:
a) 按照图B.2将数据采集装置接在测试点的电压互感器(PT)和电流互感器(CT)上;
b) 进行储能系统控制系统测试,按照6.2.1~6.2.5分别进行有功功率、无功功率、故障穿越、一次
调频和惯量响应测试;
c) 进行储能系统保护系统测试,按照6.2.6、6.2.7分别进行电压保护定值和频率保护定值测试。
6.4 储能系统电磁暂态封装模型仿真测试
在电磁暂态仿真软件中基于具有统一接口的电磁暂态封装模型测试,按照以下步骤进行:
a) 将被测电磁暂态封装模型接入电磁暂态仿真软件中,在程序中设置输出信号;
b) 进行储能系统控制系统测试,按照6.2.1~6.2.5分别进行有功功率、无功功率、故障穿越、一次
调频和惯量响应测试;
c) 进行储能系统保护系统测试,按照6.2.6、6.2.7分别进行电压保护定值和频率保护定值测试;
d) 按照6.2.8进行短路比适应性测试。
6.5 储能电站电磁暂态模型仿真测试
在电磁暂态仿真软件中建立基于储能系统电磁暂态封装模型等值的储能电站电磁暂态仿真模
型,储能电站模型包含储能系统、集电线、厂站级控制系统、无功补偿装置以及主变压器等模型。储能电
站电磁暂态模型仿真测试按照以下步骤进行:
a) 进行储能电站控制系统测试,按照6.2.1~6.2.5分别进行有功功率、无功功率、故障穿越、一次
调频和惯量响应测试;
b) 进行储能电站保护系统测试,按照6.2.6、6.2.7分别进行电压保护定值和频率保护定值测试。
6.6 储能电站模型适应性测试验证
6.6.1 多实例运行测试
在电磁仿真软件中,储能电站模型多实例测试按照以下步骤进行:
a) 搭建含两个以上相互间没有电气联系的储能系统模型的仿真算例;
b) 在算例中对单个储能系统设置故障,其他储能系统模型正常运行,且故障过程中的响应特性与
该储能系统故障时一致;
c) 包含多个不同类型储能系统的储能电站,在算例中对单个储能电站设置故障,其他储能电站模
型正常运行,且故障过程中的响应特性与该储能电站故障时一致。
6.6.2 多环境适应性测试
储能电站模型多环境适应性测试宜分别在 Windows、Linux等平台按照6.6.1完成多实例运行
测试。
6.7 模型参数校核
6.7.1 校核原则
电磁暂态仿真模型仿真测试验证的校核原则如下:
a) 模型验证仿真使用电力系统稳定计算用分析软件;
b) 模型验证的电气量为基波正序电压、基波正序有功功率、基波正序无功功率、有功电流、无......
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