1、 吁ICS 29.220.99 J 01 上海市士也日031方标;佳DB31月1146.3-2019智能电网储能系统性能测试技术规范第3部分:频率调节应用Technical specification for performance testing of electrical energy storage system in smart grid-Part 3: Frequency regulation application 2019-02-28发布2019-06-01实施. a:F.1a7 1M飞急-.、飞7/ /，仿再瞄ZL582c,t:i ii:.t气地的6.;.V-上海市市场监督管理
2、局发布前DB31/T 1146(智能电网储能系统性能测试技术规范分为以下几个部分z一一第1部分z削峰填谷应用z一一第2部分z风电出力平滑应用z一一-第3部分z频率调节应用。本部分为DB31/T1146的第3部分。本部分按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。本部分由上海市经济和信息化委员会提出并组织实施。本部分由上海市能源标准化技术委员会归口.DB31月门46.3-2019本部分主要起草单位z上海电力大学、华东电力试验研究院有限公司、国网上海市电力公司、上海空间电源研究所、上海电气分布式能源科技有限公司、上海奥威科技开发有限公司。本部分主要起草人:薛花、王育飞、时珊珊、方陈、晏莉琴、张宇华
3、、李东东、刘舒、王蜡靖、张宇、杨兴武、解晶莹、何阳、付玉超、欧阳丽、夏恒值。I DB31月1146.3一20191 范围智能电网储能系统性能测试技术规范第3部分:频率调节应用DB31/T 1146的本部分规定了储能系统在频率调节应用场景下的典型工作周期、应用性能测试内容和测试方法。本部分适用于与电力系统中各电压等级电网相连的电化学储能系统在频率调节应用场景下的性能测试。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是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 15945 电能质量电力系统频率偏差DL 75
4、5 电力系统安全稳定导则DL/T 1040 电网运行准则NB/T 33016 电化学储能系统接人配电网测试规程IEC 61000-4-30 电磁兼容性(EMC)第4-30部分E试验和测量技术-电能质量测量方法(Electromagnetic mpatibility-P缸tl4-30: D臼tingand measurement techniques-Power quality measurement methods) IEEE 1547 分布式资源与电力系统的互连标准(Standardfor interconnecting distributed resources with electric
5、 power systems) IEEE 1547.1 带电力系统的设备互连配电资源的合格试验程(Standardfor conformance tests procedures for equipment inerconnecting distributed resources with electric power systems) IEEE 1679 固定应用设施中的新兴储能技术特性描述和评估(Recommendedpractice for the characterization and evaluation of emerging energy storage technologie
6、s in stationary applications) 3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3. 1 储能系统energy storage system 通过电化学电池能量存储介质进行可循环电能存储、管理、转换及释放的设备系统。3.2 频率调节frequency r唔ulation根据需要由储能系统增加或减少电力，通过放电实现频率上调，通过充电实现频率下调。3.3 辅助负载auxilialoads 支撑储能系统正常运行所必须的辅助设施的负载，辅助设施包括运行和保护系统所必需的电池管理系统、冷却系统、风扇、泵以及加热器等。1 DB31月1146.3-20193.4 典型工作用期duty
7、 cycle 与储能系统应用场景相关的典型充放电循环工作时间段。3.5 储能能量energy storage capacity 储能系统存储的电能量，为储能系统的额定功率与在额定功率下可放电时间的乘积。3.6 荷电状态state of cbarge, SOC 电池实际或剩余可放出的瓦时容量与额定的可放出最大瓦时容量的比值。3.7 电油管理系统battery management system.BMS 监测电池的温度、电压、电流、荷电状态等参数，为电池提供管理、通信接口和保护的系统。3.8 克放电效率roundtrip energy efficiency J RTE 常规运行备件下，储能系统在一
8、个充放电周期内有效的输出能量除以输入能量的百分比。3.9 能量稳定性capacity stability 由测试时的储能能量除以储能额定能量的比值确寇，用于描述储能系统存储能量的变化情况。3.10 晌应时间respo阻隔time储能系统从响应充或放电指令开始到充或放电功率首次达到额定功率的100%所需的时间。3.11 爬坡率r棚IPrate 储能系统吸收或释放功率单位时间变化值与额定功率的比值。3.12 鼓据来集系统也钮acquisition可stem;DAS能测量来自传感器、变送器及其他信号源的输出信号，并能以某种方式对则到的量值进行数据存储、处理、显示、打印或记录的系统。3.13 参考信号
9、跟踪能力refereBCe signal tracking ability 储能系统在风电出力平滑应用的典型工作周期期间响应参考信号的能力。3.14 持续时间doration 额定功率下储能系统从soc上限到soc下限的放电时间。3.15 典型工作周期亮就电效率duty-cycle round-trip efficiency 按照典型工作周期充/放电曲线工作，期间储能系统输出的能量除以输入到储能系统的能量。4 频率调节应用典型工作用期4. 1 信号类型典型工作周期用于测试储能系统频率调节的应用性能，使用24h内充放电功率标么值变化的标准偏差作为度量标准，信号分为低偏差信号和高偏差信号，各指标参
10、考值如表1所示。DB31月门46.3-2019表1信号类型与参考值信号类型低偏差信号高偏差信号一标准偏差0.361 0.460 信号值为1的占比/%o 2.28 信号值为一1的占比/%。1.83 一一一一-一一4.2 典型工作周期典型工作周期选择具有代表性的2h低偏差信号和2h高偏差信号表示，每个信号类型包括1800个数据，采样间隔为4S.一个典型工作周期依次由3个2h低偏差信号、一个2h高偏差信号、3个2h低偏差信号、一个2h高偏差信号和4个2h低偏差信号组成。如图l所示，图中纵坐标为储能系统充放电功率相对于额定功率的标去值Pp，品，正值表示储能系统充电，负值表示储能系统放电。测试时，储能系
11、统的初始soc值设置为50%.并在每个典型工作周期测试结束后和下一个工作周期开始之前，将储能系统的soc恢复至初始状态。.5,-0 .5 -1 0 0.5 I/S a) 2 h低信号1.5 2 Z筒、0.5 I/S b) 2 h高偏差信号1.5 2 图1储能用于频率调节场景的典型工作周期3 DB31/T 1146.3-2019 0.5 . 0 -0.5 5 应用性能测试内容与方法5. 1 一般规定2 -1 6 8 10 12 14 1& 18 20 22 24 t/s c) 24 h频率调节信号圄1(续储能系统性能测试应符合GB/T15945-2008、DL755、DLjT1040、IEC61
12、000-4-30,IEEE 1547和IEEE 1547.1的规定。测试结果可作为储能系统性能的基准，用于评估随时闯推移储能系统的使用状况和应用性能的变化情况，应满足IEEE1679的要求。所有测量的输入电压、输入电流、输出电压、输出电流、系统温度、环境条件等参数，应在同一时间分辨率上采集，同时适用于储能系统应用性能和度量指标，并符合所采用的公认测量标准。所有测量的参数应记录在储能系统信息报告中，用于进一步分析确定储能系统性能。5.2 副试内容万法5.2.1 测试内窑频率调节应用场景下的性能测试应包括并不局限于储能能量测试、充放电效率测试、储能能量稳定性测试、响应时间和爬坡率测试、参考信号眼踪
13、能力测试、典型工作周期充放电效率测试。5.2.2 储能能量测试5.2.2.1 概述储能能量测试旨在确定储能系统在额定电功率下存储的能量。测试前，将储能系统放电到soc下限。储能系统在充放电过程中的功率应按规定的时间间隔和步骤记录，以提供具有统计意义的分辨率，储能系统的相关能量输入和输出由记录的功率计算。5.2.2.2 测试步骤在选定的功率下，储能系统测试储能能量，并按照5.2.2.1记录测试结果。对于不同的放电(充电)时间和最终的SOC值，测试需要在多个放电(充电功率水平下重复进行。储能能量测试步骤如下:4 g DB31月1146.3-2019a) 按照技术规定和运行说明，储能系统在额定功率下
14、充电到指定soc的上限，由电池管理系统记录该soc值。b) 根据技术规定和运行说明，储能系统充电后需在热待机状态下保持静置，持续30min. c) 按照技术规定和运行说明，储能系统在额定功率下放电到指定soc的下限，由电池管理系统记录放电时间和该soc值。储能系统放电过程中输出的能量记为WhDi根据放电期间的功率测量结果计算并记录。d) 根据技术规定和运行说明，储能系统充电后需在热待机状态下保持静置，持续30min. e) 按照技术规定和运行说明，储能系统在额定功率下充电到指定soc的上限，由电池管理系统记录充电时间和该soc值。储能系统充电过程中输入的能量记为WhCi包括所有损失能量，在充电
15、过程中直接测量，并记录为储能系统的充电能量。f) 重复步骤b)-e)四次，性能测试值为每个周期步骤c)中的放电能量WhDi的平均值和步骤e)中的充电能量WhCi的平均值，与每个测试相关的标准偏差也应计算和报告在内。g) 在使储能系统达到其soc上限之后，步骤b)-e)应以75%、50%和25%的额定功率水平重复测试。功率水平调节应满足NBjT33016的要求。5.2.2.3 测试记录每个功率级别进行一次测试，记录测量的充电和放电能量值，参见附录A。5.2.3 克放电效率制试5.2.3.1 慨瞌充放电效率测试用来确定锚能系统输出能量相对于前一次充电过程中输入能量的大小。充放电效率应结合5.2.2
16、进行测试。5.2.3.2 测试步骤储能系统的充放电效率应在a个额定功率F克就电锯环周期i则成完成后，根据5.2.2.2中测试的数据，计算充放电效率RTE司5.2.3.3 计算方法计算充放电效率RTE如式(1)。由于测试过程中难以保持功率恒定，因此测试中使用平均功率。% mm-m 32272I E T R .( 1 ) 式中zi 一一充放电循环数;WhDi一一额定功率下输出的电能，单位为千瓦时(kWh);Wh一一充电过程中输入系统的交流电能，包括所有损失的能量，单位为千瓦时也Wh)。当辅助负载不由储能系统供电时，克放电效率RTE应按式(2)计算。2j (WhDi -AUXDi) RTE= 3 X
17、IOO% 三(Wh+AM+Aux邸).( 2 ) 5 DB31月1146.3-2019式中zAuxo;一一第i个循环放电期间辅助负载的能量损耗，单位为千瓦时(kWh);AUXCi 一一第t个循环充电期间辅助负载的能量损耗，单位为千瓦时也Wh);Auxru一一第i个循环待机时辅助负载的能量损耗，单位为千瓦时(kWh)。5.2.4 储能能量稳定性测试5.2.4.1 概述储能系统投入使用时，确定储能系统的实际能量大小，每间隔一段时间采集储能系统的能量变化，确定储能系统能量稳定性。5.2.4.2 测试步骤根据5.2.2.2储能能量测试步骤获得储能测试时间点的能量，计算储能能量稳定性W.5.2.4.3
18、计算方法计算储能能量稳定性w如式(3)。w = (WN/Ws) X 100% ( 3 ) 式中zw一一储能能量稳定性FWN 储能系统测试时间点储能能量，单位为千瓦时也Wh)，Ws一一储能系统额定能量，单位为千瓦时也Wh)。5.2.5 晌应时闰和爬坡事测试5.2.5. 1 概述响应时间和爬坡率是用来确定储能系统从零放电功率到额定放电功率所需的时间，或从零充电功率到额定充电功率所需的时间。需提供频率调节应用的额定功率，测试方法应适用于所有储能系统。测试数据记录参见附录A。响应时间的测量如图2所示，表示储能系统从响应充(放)电指令开始到充(放)电功率首次达到额定功率的100%士2%以内所用的时间。额
19、定功率百分比/%. 102 t-一-一-98 r-品咱毒品嘀额定功率P.。i 信号延迟l 凡响应几时间圄2爬坡率和晌应时间,/s 6 DB31月1146.3-20195.2.5.2 放电副试步骤储能系统放电响应时间和爬坡率测试步骤如下za) 储能系统保持在热待机状态，使其SOC=50%。b) 当储能系统开始接收放电指令时，由数据采集系统采集并记录时刻值为TOD c) 当储能系统开始响应放电指令时，由数据采集系统采集并记录时刻值为T1D d) 当储能系统输出功率首次达到额定功率的100%士2%时，由数据采集系统采集并记录时刻值为TzD e) 重置数据采集系统到初始状态，并使储能系统保持初始热待机
20、状态。5.2.5.3 就电晌应时间和爬坡率计算方法放电响应时间计算如式(4)。式中zRTD一一放电响应时间，单位为秒(8); RTD=Tz -T1 Tz 一一储能系统输出功率首次达到额定放电功率100%士2%的时间值，单位为私、(8); T1 一一储能系统开始响应放电指令的时间值，单位为秒(叶。通过式(5)对放电斜率RRn进行计算，单位为千瓦每秒CkW!s)。RRD=PI(T - T1) 式中zPn一一储能系统在时间Ta时的功率输出值，单位为千瓦(kW)。放电爬坡率通过每秒功率变化百分比RRpt描述，RRpct以%表示，如式(6)所示zRRpct =RRD!PR X 100 式中zPR一一储能
21、系统额定功率，单位为千瓦(kW)0 5.2.5.4 克电测试步嚷储能系统充电响应时间和爬坡率测试步骤如下za) 储能系统保持在热待机状态，使其SOC=50%。b) 当储能系统开始接收充电指令时，由数据采集系统采集并记录时刻值为To。c) 当储能系统开始响应充电指令时，由数据采集系统采集并记录时刻值为TD ( 4 ) ( 5 ) ( 6 ) d) 当储能系统输入功率首次达到额定功率的100%士2%时，由数据采集系统采集并记录时刻值为TzD d 重置数据采集系统到初始状态，并使储能系统保持初始热待机状态。5.2.5.5 充电晌应时间和爬坡率计算方法放电响应时间计算如式(7)。式中zRTc一一充电响
22、应时间，单位为秒(8); RTc =Tz - T Tz 一一储能系统输人功率首次达到额定充电功率100%土2%的时间值，单位为秒(8); h 一一储能系统开始响应充电指令的时间值，单位为秒(8)。RRc =Pn!CTz -T) ( 7 ) C 8 ) 7 DB31月门46.3-2019式中zPT2一一储能系统在时间T2时的功率输入值，单位为千瓦(kW)。充电爬坡率通过每秒功率变化百分比RRpct描述.RR阳以%表示，如式(9)所示zRRpct =RRc/PR X 100% 式中zPR一一储能系统额定功率，单位为千瓦(kW).5.2.6 参考信号跟踪能力测试5.2.6. 1 概述. ( 9 )
23、参考信号跟踪能力用于评价储能系统频率响应的能力。在此期间，储能系统有能力或无能力跟踪参考信号都应记录，测试步骤按照频率调节应用场景的典型工作周期进行。参考信号跟踪的相关测试结果记录于附录A.5.2.6.2 测试步骤频率调节应用场景的参考信号跟踪能力测试步骤如下za) 储能系统应按照制造商的技术规定以额定功率向储能系统充、放一定的电能，使其soc=50%.在该soc下，保持储能系统的电压不变，持续10min-30 min。b) 根据频率调节应用场景典型工作周期的设定工况，进行充放电循环测试，记录储能系统响应指令信号Psigml时实际所吸收或释放的功率P阻，以及信号跟踪时间长度Ttnl.k. 5.
24、2.6.3 计算方法根据式(10)和式(11)分别计算指令信号P.ignal与储能系统实际吸收或释放功率P珊的均方差和E陋以及平均绝对偏差EMAD并用其评估储能系统跟踪参考信号的能力。N EMSE二2j(P.ignal - P .)2 /N ( 10 ) ;=1 N EMAD= 2j Ipsignal-p.I/N ( 11 ) 式中zP .ignal一一指令信号，单位为千瓦(kW);P.皿一一储能系统实际吸收或释放功率，单位为千瓦(kW)。在频率调节应用典型工作周期持续时间内，储能系统信号跟踪时间百分比PSTT(percent of signal track time)根据式(12)确定。PS
25、TT = T tnlck/Tdurarion X 100% . ( 12 ) 式中zT tnlck 信号跟踪时间长度当I(P .ignal-P酣)/P，;g叫|小于0.02时，视为储能系统能够跟踪参考信号.单位为小时他); T duration一一频率调节应用典型工作周期持续时间，单位为小时(h)。5.2.7 典型工作周期充放电效率5.2.7.1 概述按适用于频率调节应用场景的工作周期对储能系统进行充放电。典型工作周期充放电效率的相关测试结果，应记录于附录A.8 DB31/T 1146.3-2019 5.2.7.2 副试步骤用于频率调节的周期充放电效率测试需根据4.2描述的典型工作周期进行，测
26、试步骤如下za) 储能系统应按照制造商的技术规定以额定功率向储能系统充、放一定的电能，使其soc=50%，在该soc下，保持储能系统的电压不变，持续10min-30 min. b) 储能系统按照4.2的典型工作周期描述的充放电循环进行测试。每个工作周期测试结束后，给储能系统充电或放电使其恢复到初始soc.d) 典型工作周期充放电效率计算，由储能系统的输出能量除以输入能量来确定。9 DB31月1146.3-2019A.1 概述附录A(资料性附录测试报告根据所做测试，测试报告应提供足够准确、清晰和客观的数据来进行分析与评价。报告应包含所有的测试数据。A.2 测试报告内容根据5.2关于储能系统应用性
27、能测试的描述，对储能能量、充放电效率、储能能量稳定性、响应时间和爬坡率、参考信号跟踪能力、典型工作周期充放电效率的测试具体内容附于表A.lo表A.1频率调节应用性能副试鼓据记录表测试内容测试类型环境温度s一一一平均放电功率一kW)平均充电功率(一kW)周期待机辅助能量放电能量辅助能量充电能量辅助能量(kWh) (kWh) (kWh) (kWh) (kWh) 循环1额定功率下的循环2储能能量翻试循环3循环4循环5平均值额定放电功率一kW)额定充电功率(一kW)功率水平待机辅助能量放电能量辅助能量充电能量辅助能量(kWh) 不同功率水平(kWh) (kWh) (kWh) (kWh) 下储能能量测试
28、75% 50% 25% 静置能量放电能量放电辅助能量充电能量充电辅助能量效率充放电效率(kWh) (kWh) (kWh) (kWh) (kWh) (%) 测试储能能量测试时间点储能能量(kWh)初始储能能量(kWh)能量稳定性(%)稳定性测试10 . DB31月1146.3一2019表A.1(续) 测试内容测试类型环境温度2一一一放电响应时间(9)响应时间和放电爬坡率(%)爬坡率测试充电响应时间(9)充电爬坡率(%)均方差, 参考信号平均绝对偏差跟踪测试跟踪时间百分比(%)放电功率(kW) 充电功率(一一kW) 静置能量效率典型工作周放电能量辅助能量充电能量辅助能量(kWh) (%) 期充放电
29、效(kWh) (k引1)(kWh) (kWh) 率测试J EON-md守FFHFm圈。上海市地方标准智能电网储能系统性能测试技术规范第3部分z频率调节应用D因I/T1146.3-2019 * 中国标准出版社出版发行北京市朝阳区和平墨西街甲2号。00029)北京市西城区三里凋北街16号(10004日网址总编室:(010)68533533发行中心:(010)51780238读者服务部:(010)68523946中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷各地新华书店经销 开本880X 1230 1/16 印张1字数24千字2019年12月第一版2019年12月第一次印刷* 书号155066 5由127618.00元如有印装差错由本社发行中心调换版权专有侵权必究举报电话:(010)68510107定价1146.3-2019 打印H期2019年12月26忖F002AA
