电网侧储能电站关键部件并网技术要求及案例分析.pdf

中国电力科学研究院有限公司国家能源太阳能发电研发（实验）中心张军军 2018.8电网侧储能电站关键部件并网技术要求及案例分析汇报目录标准解析2 23 3检测实例1 1项目背景1 1政策背景中心介绍4 4一、政策背景我国储能项目以抽水储能为主（占比99%），截止2017年底累计装机规模28.9GW，电化学储能占比约1.3%，同比增长45%，新增规划和在建装机705.3MW。备注：数据来源储能产业研究白皮书2018 一、政策背景2017年中国新增投运电化学储能项目应用分布储能产业在多个领域应用前景光明，是极具发展前景的能源产业！用户侧储能微电网 电费管理（电量电费、容量电费）、峰 谷价差套利，减少供电容量需求和减缓配电网投资 集中式可再生能源并网 平抑新能源发电功率波动，发电优化 电力辅助服务 电网调峰、网荷互动、火电厂辅助调频各个行业和部门从能源规划、装备制造、电力改革等层面以及能源互联、新能源开发、电动汽车等多个领域制定了系列政策，驱动储能产业快速发展。一、政策背景2017年10月11日，国家发改委、财政部、科技部、工信部、能源局联合发布我国储能产业首个指导性政策：发改能源20171701号关于促进我国储能技术与产业发展的指导意见，瞄准现阶段我国储能技术与产业发展过程中存在的政策支持不足、研发示范不足、技术标准不足、统筹规划不足等问题，明确储能在各领域中的重要价值，提出我国储能产业和技术在未来10年的发展目标和重点任务！2017年11月22日，国家能源局在完善电力辅助服务补偿（市场）机制工作方案的通知中指出：按需扩大电力辅助服务提供主体，鼓励储能设备、需求侧资源参与提供电力辅助服务，允许第三方参与提供电力辅助服务。一、政策背景2017年12月25日，南方监管局发布南方区域电化学储能电站并网运行管理及辅助服务管理实施细则(试行)，本细则适用于南方区域地市级及以上电力调度机构直接调度的并与电力调度机构签订并网调度协议的容量为 2MW/0.5 小时及以上的储能电站。储能电站根据电力调度机构指令进入充电状态的，按其提供充电调峰服务统计，对充电电量进行补偿，具体补偿标准为 0.05 万元/兆瓦时。部分储能参与电力辅助服务市场规章制度2018年4月30日印发关于鼓励电储能参与山西省调峰调频辅助服务有关事项的通知2018年4月1日起执行甘肃省电力辅助服务市场运营规则(试行)2017年9月25日印发新疆电力辅助服务市场运营规则(试行)2017年8月21日印发山西省电力辅助服务市场化建设试点方案2017年7月26日印发福建省电力辅助服务(调峰)交易规则(试行)2017年5月31日印发山东电力辅助服务市场运营规则(试行)一、政策背景2017年分布式光伏新增19GW，其中主要的贡献来自工商业项目及扶贫项目。一、政策背景2018年4月13日，国家能源局综合司组织起草了关于完善光伏发电建设规模管理的意见和分布式光伏发电项目管理办法。国家对于分布式光伏发电项目的态度正向减少补贴、鼓励自发自用及纳入规模管理的方向转变。管理办法针对户用以外的工商业分布式光伏项目被取消了全额上网的权限，除6MW及以下小型光伏发电系统项目可以选择不超过50%的剩余电量上网(且超出部分不可享受补贴)外，其余项目则只能选择全部自用模式。未来，随着储能设备进一步推广应用，工商业分布式光伏可与储能相结合，工业级的光伏储能将成为趋势。电力系统光伏发电储能系统光伏发电输出波动储存和释放蓄电池的能量来保持光伏发电的输出稳定加储能系统后光伏发电平稳输出一、政策背景 镇江电网侧大规模电化学储能工程高端电网需要 推动大规模“源网荷储”协调发展；提高可再生能源消纳水平和高渗透率地区新能源外送能力；提升电网友好互动灵活运行能力能源服务转型 实现向综合能源服务的深度转型，助力公司构建现代能源综合服务体系缓解电网压力 缓解镇江地区电网迎峰度夏供电压力，提高电网削峰填谷能力和局部电网供电能力；储能电站具有建设周期短、布点灵活的优势一、政策背景 镇江电网侧大规模电化学储能工程 容量最大的电化学储能电站 功能最全面的储能电站 首套ms级响应的源网荷储系统项目采用“分散式布置、集中式控制”方式进行规划建设，采用高效率、长寿命、节约用地的磷酸铁锂电池，电站建设主要利用已退役的变电站场地和站外空余场地，以预制舱为主集中布置，优先考虑以10kV电压等级分散接入电网。一、政策背景 镇江电网侧大规模电化学储能工程序号所属地区工程名称站址位置建设规模1镇江大港大港储能电站110kV大港变旁空地16MW/32MWh2镇江大港北山储能电站35kV北山变外空地16MW/32MWh3镇江大港五峰山储能电站五峰山路仓库外空地24MW/48MWh4丹阳建山储能电站110kV建山变内空地5MW/10MWh5丹阳丹阳储能电站220kV丹阳变旁空地12MW/24MWh6扬中长旺储能电站已退役35kV长旺变8MW/16MWh7扬中新坝储能电站110kV新坝变旁空地10MW/20MWh8扬中三跃储能电站已退役35kV三跃变10MW/20MWh总计101MW/202MWh一、政策背景高效灵活、适合于多种可再生能源发电系统；交流母线连接，便于集中管理；供电半径宽，易于扩容，适合长线传输。大型微电网典型架构备注：图源自阳光电源官网一、政策背景直流母线连接，配置灵活；光伏和储能解耦设计，控制简单；并离网无缝切换；可设置成市电优先、微网优先和并行运行等模式。备注：图源自阳光电源官网小型微电网典型架构1 1政策背景标准解析2 2检测实例3 3报告提纲中心介绍4 41.企业标准：Q/GDW 676-2011 储能系统接入配电网测试规范Q/GDW 1564-2014 储能系统接入配电网技术规定2.行业标准：NB/T 33014-2014 电化学储能系统接入配电网运行控制规范NB/T 33015-2014 电化学储能系统接入配电网技术规定NB/T 33016-2014 电化学储能系统接入配电网测试规程3.国家标准：GB/T 34120-2017 电化学储能系统储能变流器技术规范GB/T 34133-2017 储能变流器检测技术规程二、标准解析储能变流器是储能系统与外部连接的枢纽元件，其性能好坏直接影响电网稳定运行和用户用电安全。国内储能变流器标准体系如下：标准编号GB/T 34120-2017电化学储能系统储能变流器技术规范国标标准编号GB/T 34133-2017储能变流器检测技术规程开展储能变流器国标测试可有效保障电网侧储能项目安全稳定运行开展储能变流器国标测试可有效保障电网侧储能项目安全稳定运行二、标准解析开展储能变流器国标测试可有效保障电网侧储能项目安全稳定运行开展储能变流器国标测试可有效保障电网侧储能项目安全稳定运行国标主要测试项目_1序号功能和性能要求运行模式并网离网并离网1效率 2损耗 3过载能力4电流总谐波畸变率 5直流分量 6电压波动和闪变 7功率控制精度 8功率因数 9稳流精度与电流纹波 10稳压精度与电压纹波 二、标准解析序号功能和性能要求运行模式并网离网并离网11电网适应能力12低电压穿越13充放电切换时间14电压偏差 15电压总谐波畸变率 16电压不平衡度 17动态电压瞬变范围 18温升 19噪声20环境国标主要测试项目_2二、标准解析电能质量额定并网运行条件下，交流侧电流总谐波畸变率应满足GB/T 14549的规定；额定功率并网运行时，储能变流器交流侧电流中的直流电流分量应不超过其输出电流额定值的0.5%；接入电网运行时产生的电压波动和闪变应满足GB/T 12326的规定；功率因数：并网运行模式下，不参与系统无功调节时，储能变流器输出大于其额定输出的50%时，平均功率因数应不小于0.98（超前或滞后）。电压偏差：在空载和额定阻性负载(平衡负载)条件下，储能变流器交流侧输出电压幅值偏差应不超过额定电压的5%，相位偏差应小于3。电压不平衡度：储能变流器输出电压不平衡度应小于2%，短时不超过4%。电压总谐波畸变率：在空载和额定阻性负载(平衡负载)条件下，储能变流器交流侧输出电压总谐波畸变率应不超过3%。二、标准解析低电压穿越储能变流器并网点电压跌至0时，储能变流器能够保证不脱网连续运行0.15s；储能变流器并网点电压跌至曲线以下时，储能变流器可以从电网切出；二、标准解析对电力系统故障期间没有切出的储能变流器，其有功功率在故障清除后应能快速恢复，自故障清除时刻开始，以至少30%额定功率/秒的功率变化率恢复至故障前的值；低电压穿越过程中储能变流器宜提供动态无功支撑。电网适应能力-电压响应 储能变流器应检测并网点电压，在电压异常时断开与电网的电气连接，此处不包括对电压支撑有特殊要求的储能变流器。二、标准解析电网适应能力-频率响应 并入380V配电网：当接入点频率低于49.5Hz时，应停止充电；当接入点频率高于50.2Hz时，应停止向电网送电；并入10(6)kV及以上电压等级：具备一定的耐受系统频率异常能力。二、标准解析稳流精度与电流纹波储能变流器在恒流工作状态下，输出电流的稳流精度应不超过5%；电流纹波应不超过5%。二、标准解析稳压精度与电压纹波储能变流器在恒压工作状态下，输出电压的稳压精度应不超过2%；电压纹波应不超过2%。功率控制储能变流器输出大于其额定功率的20%时，功率控制精度应不超过5%。充放电切换储能变流器的充放电切换时间应不大于100ms。二、标准解析并离网切换储能变流器应具有并离网切换功能。过载能力储能变流器交流侧电流在110%额定电流下，持续运行时间应不少于10 min，储能变流器交流侧电流在120%额定电流下，持续运行时间应不少于1min。防孤岛保护并网运行模式下，储能变流器应具备快速检测孤岛且立即断开与电网连接的能力，防孤岛保护动作时间应不大于2s，且防孤岛保护还应与电网侧线路保护相配合。二、标准解析动态电压瞬变范围在阻性负载(平衡负载)条件下，负载从20%上升至100%，或从100%下降至20%突变时，储能变流器输出电压瞬变值应小于10%。1 1政策背景标准解析2 2检测实例3 3报告提纲中心介绍4 4国标测试问题汇总三、检测实例 部分型号储能变流器不具备低电压穿越功能，测试中发生跳机、参数指标不合格；部分型号储能变流器频率响应功能异常，与标准要求不符；部分型号储能变流器稳流精度指标超限；部分型号储能变流器充放电切换不成功或切换时间不满足标准要求；部分型号储能变流器离网模式下动态电压瞬变范围超限；LVRT三相轻载零穿发生跳机三、检测实例波形自上至下依次为三相电压、三相电流、直流电压电流LVRT测试无功电流响应时间超标三、检测实例无功响应时间不足放电工况下电网欠频（48.05Hz）时进入充电模式，与标准要求不符三、检测实例波形自上至下依次为三相电压、三相电流、直流电压电流、频率和触发信号三、检测实例恒流充电稳流精度超限波形自上至下依次为三相电压、三相电流、直流电压（蓝）和电流（黄）测试中电流波动近20%，标准要求5%三、检测实例充放电切换时间超限满功率充电转放电：161.28ms（时间不满足要求）波形自上至下依次为三相电压、三相电流、直流电压电流三、检测实例电压动态瞬变范围超限波形自上至下依次为三相电压、三相电流、基波正序电压值标准要求值10%，实测加载时电压降低超25%，卸载时电压突升超10%1 1政策背景标准解析2 2检测实例3 3报告提纲中心介绍4 4四、中国电科院介绍l 中国电力科学研究院有限公司（简称中国电科院）成立于1951年，是国家电网公司直属科研单位，是中国电力行业多学科、综合性的科研机构。主要从事超/特高压交直流输变电技术、电网规划分析及安全控制技术、输变电工程设计与施工技术、配用电技术以及新能源、新材料、电力电子、信息与通信、能效测评及节能等技术的研究，研究范围涵盖电力科学及其相关领域的各个方面。中国电科院拥有国家电网公司特高压交流试验基地、特高压直流试验基地、西藏高海拔试验基地、特高压杆塔试验基地，国家电网仿真中心、国家电网计量中心，构建了目前世界上功能最完整、试验能力最强、技术水平最高