國內(nèi)儲能并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀分析 儲能變流器及儲能系統(tǒng)并網(wǎng)對比

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

一、國內(nèi)儲能并網(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、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)和測試方法的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

表1 涉及儲能并網(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)。下面主要針對這兩份標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比分析。

二、GB/T36547-2018介紹

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

表2 儲能電站接入電網(wǎng)測試內(nèi)容(GB/T36547)▼

圖1 GB/T 36547-2018 (配圖7) 電化學(xué)儲能系統(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)儲能系統(tǒng)儲能變流器技術(shù)規(guī)范》適用于以電化學(xué)電池作為儲能載體的低壓三相儲能變流器，其直流側(cè)電壓最高值不超過1000V。超級電容等其他類型儲能系統(tǒng)采用的儲能變流器可參考執(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1500V，且標(biāo)準(zhǔn)中其它項(xiàng)目的要求或測試方法與直流電壓等級大小關(guān)系不大，僅因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)編制過程中行業(yè)內(nèi)儲能變流器產(chǎn)品實(shí)際電壓等級僅到1000V故有此規(guī)定，實(shí)際上直流系統(tǒng)電壓到1500V的產(chǎn)品也可參照執(zhí)行)。

作為產(chǎn)品定型標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了儲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。下面僅對并網(wǎng)模式以及并離網(wǎng)運(yùn)行模式下的儲能變流器涉網(wǎng)部分的要求進(jìn)行分析。

表3 儲能變流器產(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) 儲能變流器的低電壓耐受能力要求

四、對比分析

★電能質(zhì)量要求分析

從上述兩個標(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的儲能變流器應(yīng)能夠正常工作。且按照GB/T 34120的要求，儲能變流器注入電網(wǎng)的直流分量要求、接入電網(wǎng)時(shí)產(chǎn)生的電壓波動和閃變要求皆與GB/T36547中儲能系統(tǒng)注入公共連接點(diǎn)的直流分量、公共連接點(diǎn)的電壓波動和閃變要求保持了一致。同時(shí)GB/T34120還對儲能變流器在電網(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試過程中要求儲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(tǒng)無功調(diào)節(jié)的儲能變流器的功率因數(shù)進(jìn)行了要求，并且在對應(yīng)的測試方法標(biāo)準(zhǔn)GB/T34133中要求測試時(shí)“調(diào)節(jié)儲能變流器功率因數(shù)為0.98”，證明滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的儲能變流器需具備恒功率因數(shù)控制功能。GB/T34120要求儲能變流器具備無功功率調(diào)節(jié)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(tǒng)無功調(diào)節(jié)的儲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)證檢測時(shí)對應(yīng)無功功率調(diào)節(jié)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(yè)的產(chǎn)品檢測報(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，儲能變流器充放電轉(zhuǎn)換時(shí)間應(yīng)不大于100ms，此要求在儲能系統(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，儲能變流器能夠與監(jiān)控站進(jìn)行通信，為儲能變流器接受調(diào)度、控制充放電功率等提供了支持。

綜上所述，儲能變流器在滿足GB/T 34120相關(guān)要求的情況下可以為整個儲能電站實(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 儲能變流器頻率響應(yīng)(GB/T34120)及儲能電站頻率適應(yīng)性(GB/T36547)要求對比▼

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僅對通過10(6)kV及以上電壓等級接入公用電網(wǎng)的電化學(xué)儲能系統(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不要求儲能系統(tǒng)進(jìn)行電壓支撐的應(yīng)用場景下，儲能系統(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對無電壓支撐要求的儲能變流器在電網(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(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中對于低電壓穿越過程中儲能變流器的動態(tài)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(jìn)行擬合之后會發(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)域兩個標(biāo)準(zhǔn)的要求均相同(值得一提的是在GB/T36548 電化學(xué)儲能系統(tǒng)接入電網(wǎng)測試規(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要求儲能變流器能夠不脫網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行，GB/T36547表示儲能系統(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，表示對電壓支撐有特殊要求的儲能變流器，其電壓異常的響應(yīng)可另行規(guī)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(jìn)行測試。

綜上，滿足GB/T 34120標(biāo)準(zhǔn)要求的儲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。對于通過中高壓的輸電網(wǎng)或發(fā)電側(cè)并網(wǎng)的儲能電站，其根據(jù)實(shí)際安裝儲能的目的可能還需求進(jìn)行高電壓穿越的補(bǔ)測。

編輯：黃飛

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