國內(nèi)儲(chǔ)能并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀分析 儲(chǔ)能變流器及儲(chǔ)能系統(tǒng)并網(wǎng)對(duì)比

作為儲(chǔ)能系統(tǒng)中重要的并網(wǎng)接口設(shè)備的儲(chǔ)能變流器，其性能和功能是否能夠滿足儲(chǔ)能系統(tǒng)并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的要求呢?下面將通過對(duì)目前適用的儲(chǔ)能變流器檢測(cè)認(rèn)證依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的要求同儲(chǔ)能系統(tǒng)并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行對(duì)比分析，來明確滿足產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的儲(chǔ)能變流器是否能夠滿足系統(tǒng)并網(wǎng)的要求。

一、國內(nèi)儲(chǔ)能并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

國內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)分為國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)(如協(xié)會(huì)、聯(lián)盟等)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等。標(biāo)準(zhǔn)種類如此繁多，標(biāo)準(zhǔn)與標(biāo)準(zhǔn)之間協(xié)調(diào)性欠缺的情況時(shí)有發(fā)生，相關(guān)方的擔(dān)憂不無道理。但此次的儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)是否仍然存在協(xié)調(diào)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(chǔ)能并網(wǎng)相關(guān)技術(shù)要求(如基本性能、功能、異常響應(yīng)等)和測(cè)試方法的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

表1 涉及儲(chǔ)能并網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)列表(部分)▼

從上述列表可以看出，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)均為推薦性的國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其中國家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布實(shí)施的時(shí)間更近。列表中GB/T 36547-2018為當(dāng)前招標(biāo)中要求儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)滿足的并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，而GB/T 34120-2017為當(dāng)前行業(yè)適用的儲(chǔ)能變流器產(chǎn)品招標(biāo)以及產(chǎn)品設(shè)計(jì)定型所依據(jù)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。下面主要針對(duì)這兩份標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比分析。

二、GB/T36547-2018介紹

GB/T36547-2018《電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》適用于額定功率100kW及以上且儲(chǔ)能時(shí)間不低于15min的電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)，其它功率等級(jí)和儲(chǔ)能時(shí)間的電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)可參照?qǐng)?zhí)行。其中規(guī)定的接入電網(wǎng)測(cè)試內(nèi)容主要包括如下的檢測(cè)項(xiàng)目：

表2 儲(chǔ)能電站接入電網(wǎng)測(cè)試內(nèi)容(GB/T36547)▼

圖1 GB/T 36547-2018 (配圖7) 電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)四象限功率控制調(diào)節(jié)范圍示意圖

圖2 GB/T 36547-2018(配圖8) 電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)低電壓穿越要求

圖3 GB/T 36547-2018 (配圖9) 電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)高電壓穿越要求

三、GB/T 34120-2017介紹

GB/T 34120-2017《電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)儲(chǔ)能變流器技術(shù)規(guī)范》適用于以電化學(xué)電池作為儲(chǔ)能載體的低壓三相儲(chǔ)能變流器，其直流側(cè)電壓最高值不超過1000V。超級(jí)電容等其他類型儲(chǔ)能系統(tǒng)采用的儲(chǔ)能變流器可參考執(zhí)行。

(小編注：此要求跟標(biāo)準(zhǔn)起草單位相關(guān)專家正式求證過，因標(biāo)準(zhǔn)條款5.7絕緣耐壓性要求中實(shí)際涵蓋到額定電壓等級(jí)1500V，且標(biāo)準(zhǔn)中其它項(xiàng)目的要求或測(cè)試方法與直流電壓等級(jí)大小關(guān)系不大，僅因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)編制過程中行業(yè)內(nèi)儲(chǔ)能變流器產(chǎn)品實(shí)際電壓等級(jí)僅到1000V故有此規(guī)定，實(shí)際上直流系統(tǒng)電壓到1500V的產(chǎn)品也可參照?qǐng)?zhí)行)。

作為產(chǎn)品定型標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了儲(chǔ)能變流器的安全要求、性能和功能要求(包括并網(wǎng)兼容性要求)、環(huán)境適應(yīng)性要求、電磁兼容性要求等諸多方面的技術(shù)要求。下面僅對(duì)并網(wǎng)模式以及并離網(wǎng)運(yùn)行模式下的儲(chǔ)能變流器涉網(wǎng)部分的要求進(jìn)行分析。

表3 儲(chǔ)能變流器產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中涉及到并網(wǎng)部分的要求(GB/T34120)▼

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

四、對(duì)比分析

★電能質(zhì)量要求分析

從上述兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中的要求可知，在GB/T 36547規(guī)定的并網(wǎng)點(diǎn)電能質(zhì)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(chǔ)能變流器應(yīng)能夠正常工作。且按照GB/T 34120的要求，儲(chǔ)能變流器注入電網(wǎng)的直流分量要求、接入電網(wǎng)時(shí)產(chǎn)生的電壓波動(dòng)和閃變要求皆與GB/T36547中儲(chǔ)能系統(tǒng)注入公共連接點(diǎn)的直流分量、公共連接點(diǎn)的電壓波動(dòng)和閃變要求保持了一致。同時(shí)GB/T34120還對(duì)儲(chǔ)能變流器在電網(wǎng)電壓諧波滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的情況下注入電網(wǎng)的電流諧波進(jìn)行了要求。

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

★功率控制分析

GB/T34120條款5.3要求儲(chǔ)能變流器有充放電功能、有功功率控制功能、無功功率調(diào)節(jié)功能，在條款5.4.9 穩(wěn)流精度與電流紋波以及條款5.4.10穩(wěn)壓精度與電壓紋波測(cè)試過程中要求儲(chǔ)能變流器分別工作在恒流工作狀態(tài)、恒壓工作狀態(tài)下。由此可知，滿足GB/T34120的儲(chǔ)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(duì)于不參與系統(tǒng)無功調(diào)節(jié)的儲(chǔ)能變流器的功率因數(shù)進(jìn)行了要求，并且在對(duì)應(yīng)的測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)GB/T34133中要求測(cè)試時(shí)“調(diào)節(jié)儲(chǔ)能變流器功率因數(shù)為0.98”，證明滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的儲(chǔ)能變流器需具備恒功率因數(shù)控制功能。GB/T34120要求儲(chǔ)能變流器具備無功功率調(diào)節(jié)的功能，但是并未對(duì)無功功率輸出限值提出要求，所以對(duì)于參與系統(tǒng)無功調(diào)節(jié)的儲(chǔ)能變流器其功率因數(shù)的調(diào)節(jié)范圍取決于其無功功率的輸出限值，此值可以在GB/T34120認(rèn)證檢測(cè)時(shí)對(duì)應(yīng)無功功率調(diào)節(jié)功能檢測(cè)獲得。從目前已參與檢測(cè)的多家單位中抽取了3家企業(yè)的產(chǎn)品檢測(cè)報(bào)告進(jìn)行分析，其中一家可滿足超前0.95~滯后0.95的范圍連續(xù)可調(diào)，兩家滿足從超前0.9~滯后0.9的范圍連續(xù)可調(diào)，均滿足GB/T36547標(biāo)準(zhǔn)要求。

按照GB/T34120條款5.4.13的要求，儲(chǔ)能變流器充放電轉(zhuǎn)換時(shí)間應(yīng)不大于100ms，此要求在儲(chǔ)能系統(tǒng)充電到放電轉(zhuǎn)換時(shí)間、放電到充電轉(zhuǎn)換時(shí)間不大于2s的范圍內(nèi)。

按照GB/T34120條款5.6的要求，儲(chǔ)能變流器能夠與監(jiān)控站進(jìn)行通信，為儲(chǔ)能變流器接受調(diào)度、控制充放電功率等提供了支持。

綜上所述，儲(chǔ)能變流器在滿足GB/T 34120相關(guān)要求的情況下可以為整個(gè)儲(chǔ)能電站實(shí)現(xiàn)滿足GB/T36547中關(guān)于功率控制的要求提供支持，由變流器實(shí)現(xiàn)的部分也能夠符合GB/T36547的相關(guān)要求。

★電網(wǎng)適應(yīng)性分析

在GB/T 36547標(biāo)準(zhǔn)中電網(wǎng)適應(yīng)性主要包括了頻率適應(yīng)性(條款7.1)和故障穿越(條款7.2)兩方面的內(nèi)容。

☆頻率適應(yīng)性

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

表4 儲(chǔ)能變流器頻率響應(yīng)(GB/T34120)及儲(chǔ)能電站頻率適應(yīng)性(GB/T36547)要求對(duì)比▼

從上表可知，GB/T34120標(biāo)準(zhǔn)要求完全滿足GB/T36547的要求，GB/T36547僅規(guī)定了在電網(wǎng)頻率異常情況下儲(chǔ)能系統(tǒng)不應(yīng)處于的運(yùn)行狀態(tài)，但并未講明若系統(tǒng)本身剛好在該運(yùn)行狀態(tài)應(yīng)該如何響應(yīng)以及響應(yīng)的時(shí)間要求等，故從執(zhí)行性的角度來看，GB/T 34120規(guī)定更嚴(yán)謹(jǐn)具備更高的可執(zhí)行性。

☆故障穿越

GB/T36547僅對(duì)通過10(6)kV及以上電壓等級(jí)接入公用電網(wǎng)的電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)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(duì)不要求儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行電壓支撐的應(yīng)用場景下，儲(chǔ)能系統(tǒng)在電網(wǎng)電壓異常情況下的響應(yīng)特性提出要求。

而GB/T34120條款5.4.11.2對(duì)無電壓支撐要求的儲(chǔ)能變流器在電網(wǎng)電壓異常情況下的響應(yīng)特性進(jìn)行了要求，如并入配電網(wǎng)等用戶側(cè)的儲(chǔ)能電站，如僅進(jìn)行削峰填谷、調(diào)頻輔助服務(wù)、平滑可再生能源輸出等單一或多個(gè)不涉及電網(wǎng)電壓支撐等情況下的響應(yīng)特性的情況下的儲(chǔ)能電站。

GB/T34120條款5.4.12.1對(duì)儲(chǔ)能變流器接入公用電力系統(tǒng)條件下電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)的低電壓穿越能力提出了要求，并在條款5.4.12.2中對(duì)于低電壓穿越過程中儲(chǔ)能變流器的動(dòng)態(tài)無功支撐能力提出了要求。

對(duì)GB/T 36547和GB/T34120中的低電壓穿越要求的曲線進(jìn)行擬合之后會(huì)發(fā)現(xiàn)，除了圖中藍(lán)色和紅色曲線之間的區(qū)域之外，其它區(qū)域兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的要求均相同(值得一提的是在GB/T36548 電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)接入電網(wǎng)測(cè)試規(guī)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(lán)色曲線之間的區(qū)域，GB/T34120要求儲(chǔ)能變流器能夠不脫網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行，GB/T36547表示儲(chǔ)能系統(tǒng)可以從電網(wǎng)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(shí)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(biāo)準(zhǔn)中未涉及高電壓穿越的要求，表示對(duì)電壓支撐有特殊要求的儲(chǔ)能變流器，其電壓異常的響應(yīng)可另行規(guī)定。所以對(duì)于有高電壓穿越需求的場景可參考GB/T 36547和GB/T36548進(jìn)行測(cè)試。

綜上，滿足GB/T 34120標(biāo)準(zhǔn)要求的儲(chǔ)能變流器完全可以在要求滿足GB/T36547標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用場景中進(jìn)行應(yīng)用。對(duì)于通過中高壓的輸電網(wǎng)或發(fā)電側(cè)并網(wǎng)的儲(chǔ)能電站，其根據(jù)實(shí)際安裝儲(chǔ)能的目的可能還需求進(jìn)行高電壓穿越的補(bǔ)測(cè)。

編輯：黃飛

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