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儲能變流器及儲能系統并網標準對比分析

2019-07-12 16:26:00 作者: 點擊:

本文介紹分析了儲能變流器及儲能系統并網標準文件,如需標準文件原文,可在文末聯系小編微信

 前言 

近日,國網節能公司江蘇淮安儲能項目施工總承包及儲能集裝箱設備招標文件中要求:“此次投標人須負責站內設備單體調試、全站集成、并網調試,滿足“GB/T36547-2018《電化學儲能系統接入電網技術規定》和GB/T36548-2018《電化學儲能系統接入電網測試規范》......”,此項要求一經發布,再次引起行業人士對國內儲能并網相關標準的關注。


那么,作為儲能系統中重要的并網接口設備的儲能變流器,其性能和功能是否能夠滿足儲能系統并網標準的要求呢?下面將通過對目前適用的儲能變流器檢測認證依據標準的要求同儲能系統并網標準的要求進行對比分析,來明確滿足產品標準的儲能變流器是否能夠滿足系統并網的要求。


一、國內儲能并網標準現狀


國內的標準分為國家標準、行業標準、團體標準(如協會、聯盟等)、企業標準等。標準種類如此繁多,標準與標準之間協調性欠缺的情況時有發生,相關方的擔憂不無道理。 但此次的儲能標準是否仍然存在協調性欠缺的問題,需要分析之后才能知曉!


下面是小編匯總的截止目前適用中的含有儲能并網相關技術要求(如基本性能、功能、異常響應等)和測試方法的國家標準和行業標準。


表1 涉及儲能并網的標準列表(部分)▼

如需儲能標準文件,可在文末聯系小編微信獲取

從上述列表可以看出,相關標準均為推薦性的國家標準或行業標準,其中國家標準發布實施的時間更近。列表中GB/T 36547-2018為當前招標中要求儲能系統應滿足的并網標準,而GB/T 34120-2017為當前行業適用的儲能變流器產品招標以及產品設計定型所依據的技術標準。下面主要針對這兩份標準進行對比分析。


二、GB/T36547-2018介紹


GB/T36547-2018《電化學儲能系統接入電網技術規定》適用于額定功率100kW及以上且儲能時間不低于15min的電化學儲能系統,其它功率等級和儲能時間的電化學儲能系統可參照執行。其中規定的接入電網測試內容主要包括如下的檢測項目: 


表2 儲能電站接入電網測試內容(GB/T36547)▼


圖1 GB/T 36547-2018 (配圖7) 電化學儲能系統四象限功率控制調節范圍示意圖



圖2 GB/T 36547-2018(配圖8) 電化學儲能系統低電壓穿越要求



圖3 GB/T 36547-2018 (配圖9) 電化學儲能系統高電壓穿越要求



三、GB/T 34120-2017介紹



GB/T 34120-2017《電化學儲能系統儲能變流器技術規范》適用于以電化學電池作為儲能載體的低壓三相儲能變流器,其直流側電壓最高值不超過1000V。超級電容等其他類型儲能系統采用的儲能變流器可參考執行。


(小編注:此要求跟標準起草單位相關專家正式求證過,因標準條款5.7絕緣耐壓性要求中實際涵蓋到額定電壓等級1500V,且標準中其它項目的要求或測試方法與直流電壓等級大小關系不大,僅因為標準編制過程中行業內儲能變流器產品實際電壓等級僅到1000V故有此規定,實際上直流系統電壓到1500V的產品也可參照執行)。


作為產品定型標準,該標準涵蓋了儲能變流器的安全要求、性能和功能要求(包括并網兼容性要求)、環境適應性要求、電磁兼容性要求等諸多方面的技術要求。下面僅對并網模式以及并離網運行模式下的儲能變流器涉網部分的要求進行分析。



表3 儲能變流器產品標準中涉及到并網部分的要求(GB/T34120)▼



圖4  GB/T34120-2017 (配圖1) 儲能變流器的低電壓耐受能力要求


四、對比分析


 ★電能質量要求分析 

從上述兩個標準中的要求可知,在GB/T 36547規定的并網點電能質量(電壓諧波、電壓偏差、電壓不平衡度)條件下符合GB/T 34120的儲能變流器應能夠正常工作。且按照GB/T 34120的要求,儲能變流器注入電網的直流分量要求、接入電網時產生的電壓波動和閃變要求皆與GB/T36547中儲能系統注入公共連接點的直流分量、公共連接點的電壓波動和閃變要求保持了一致。同時GB/T34120還對儲能變流器在電網電壓諧波滿足標準要求的情況下注入電網的電流諧波進行了要求。


綜上可知,儲能變流器在滿足GB/T 34120中關于正常使用的電氣條件以及電能質量要求的情況下完全能夠滿足GB/T 36547中電能質量的相關要求。


 ★功率控制分析 


GB/T34120條款5.3要求儲能變流器有充放電功能、有功功率控制功能、無功功率調節功能,在條款5.4.9 穩流精度與電流紋波以及條款5.4.10穩壓精度與電壓紋波測試過程中要求儲能變流器分別工作在恒流工作狀態、恒壓工作狀態下。由此可知,滿足GB/T34120的儲能變流器至少具備恒功率控制、恒充電/放電電流控制功能。


GB/T34120條款5.4.8對于不參與系統無功調節的儲能變流器的功率因數進行了要求,并且在對應的測試方法標準GB/T34133中要求測試時“調節儲能變流器功率因數為0.98”,證明滿足標準要求的儲能變流器需具備恒功率因數控制功能。GB/T34120要求儲能變流器具備無功功率調節的功能,但是并未對無功功率輸出限值提出要求,所以對于參與系統無功調節的儲能變流器其功率因數的調節范圍取決于其無功功率的輸出限值,此值可以在GB/T34120認證檢測時對應無功功率調節功能檢測獲得。從目前已參與檢測的多家單位中抽取了3家企業的產品檢測報告進行分析,其中一家可滿足超前0.95~滯后0.95的范圍連續可調,兩家滿足從超前0.9~滯后0.9的范圍連續可調,均滿足GB/T36547標準要求。


按照GB/T34120條款5.4.13的要求,儲能變流器充放電轉換時間應不大于100ms,此要求在儲能系統充電到放電轉換時間、放電到充電轉換時間不大于2s的范圍內。


按照GB/T34120條款5.6的要求,儲能變流器能夠與監控站進行通信,為儲能變流器接受調度、控制充放電功率等提供了支持。


綜上所述,儲能變流器在滿足GB/T 34120相關要求的情況下可以為整個儲能電站實現滿足GB/T36547中關于功率控制的要求提供支持,由變流器實現的部分也能夠符合GB/T36547的相關要求。


 ★電網適應性分析 

在GB/T 36547標準中電網適應性主要包括了頻率適應性(條款7.1)和故障穿越(條款7.2)兩方面的內容。


☆頻率適應性 

下面將GB/T34120中頻率響應(條款5.4.11.1)的要求與GB/T 36547中頻率適應性的要求進行比較:


表4 儲能變流器頻率響應(GB/T34120)及儲能電站頻率適應性(GB/T36547)要求對比▼


從上表可知,GB/T34120標準要求完全滿足GB/T36547的要求,GB/T36547僅規定了在電網頻率異常情況下儲能系統不應處于的運行狀態,但并未講明若系統本身剛好在該運行狀態應該如何響應以及響應的時間要求等,故從執行性的角度來看,GB/T 34120規定更嚴謹具備更高的可執行性。


 ☆故障穿越 

GB/T36547僅對通過10(6)kV及以上電壓等級接入公用電網的電化學儲能系統應該具備的低電壓穿越和高電壓穿越能力提出了要求并未對不要求儲能系統進行電壓支撐的應用場景下,儲能系統在電網電壓異常情況下的響應特性提出要求。 


而GB/T34120條款5.4.11.2對無電壓支撐要求的儲能變流器在電網電壓異常情況下的響應特性進行了要求,如并入配電網等用戶側的儲能電站,如僅進行削峰填谷、調頻輔助服務、平滑可再生能源輸出等單一或多個不涉及電網電壓支撐等情況下的響應特性的情況下的儲能電站。


GB/T34120條款5.4.12.1對儲能變流器接入公用電力系統條件下電力系統發生故障時的低電壓穿越能力提出了要求,并在條款5.4.12.2中對于低電壓穿越過程中儲能變流器的動態無功支撐能力提出了要求。


對GB/T 36547和GB/T34120中的低電壓穿越要求的曲線進行擬合之后會發現,除了圖中藍色和紅色曲線之間的區域之外,其它區域兩個標準的要求均相同(值得一提的是在GB/T36548 電化學儲能系統接入電網測試規范中,低電壓穿越的要求曲線與GB/T34120一致,與GB/T 36547并不相同)。在紅色和藍色曲線之間的區域,GB/T34120要求儲能變流器能夠不脫網連續運行,GB/T36547表示儲能系統可以從電網切出,這意味著:允許切出,不切出也是可以的甚至更好。那么由此可以理解為:在滿足GB/T34120的低電壓穿越要求時也將完全滿足GB/T36547的低電壓穿越能力要求。



圖5 GB/T34120和GB/T36547低電壓穿越要求擬合曲線


GB/T 34120標準中未涉及高電壓穿越的要求,表示對電壓支撐有特殊要求的儲能變流器,其電壓異常的響應可另行規定。所以對于有高電壓穿越需求的場景可參考GB/T 36547和GB/T36548進行測試。


綜上,滿足GB/T 34120標準要求的儲能變流器完全可以在要求滿足GB/T36547標準的應用場景中進行應用。對于通過中高壓的輸電網或發電側并網的儲能電站,其根據實際安裝儲能的目的可能還需求進行高電壓穿越的補測。

本文來源:北京鑒衡認證中心


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