1、ICS 29.220.99 J 01 日031上?每市士也方标;佳DB31月1146.2一2019智能电网储能系统性能测试技术规范第2部分:风电出力平滑应用Technical specification for testing performance of electrical energy storage system in smart gI划-Part2: Wind power smoothing application 2019-02-28发布2019-06-01实施飞速扩仿h唱飞fm塌14厅中问上海市市场监督管理局发布目。DB31/T 1146(智能电网储能系统性能测试技术规范分为以下
2、几个部分z第1部分z削峰填谷应用p一一第2部分z风电出力平滑应用z一一第3部分E频率调节应用.本部分为DB31/T1146的第2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栋准化技术委员会归口。DB31月1146.2-2019本部分起草单位z国网上海市电力公司、上海电力大学、上海奥威科技开发有限公司、华东电力试验研究院有限公司、上海空间电源研究所、上海电气分布式能源科技有限公司。本部分主要起草人z张宇、王青飞、薛花、方陈、安仲勋、李东东、刘辉、张宇华、晏莉琴、刘舒、时珊珊、王蜡靖、杨兴武、解晶莹、付玉超、何阳、欧阳丽
3、。I 1 范围智能电网储能系统性能测试技术规范第2部分:风电出力平滑应用D831月门46.2-2019DB31/T 1146的本部分规定了储能系统在风电出力平滑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风电出力平滑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，仅注目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。DL 755 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
4、程IEEE 1547 分布式资源与电力系统的互连标准(Standardfor interconnecting distributed resources with electric 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序(Standardfor conformance tests procedures for equipment interconnecting 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(Recom
5、mendedpractice for the characterization and evaluation of emerging energy storage technologies 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 凤电出力平滑wind power smoothing 通过向风电场出力补充功率或吸收过剩功率以平滑风电出力，减轻风力发电系统在风速快速变化期间产生的功率波动。3.3 辅
6、助负载a皿iliaryl刨出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1146.2-20193.4 典型工作周期duty 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 charge; 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 电池管理系统battery management叮s
7、tem;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 克放电敢率roundtrip energy efficiency; RTE 常规运行条件下，储能系统在一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 能量稳定性饵pacitystability 由测试时的储能能量除以储能额定能量的比值确定，用于描述储能系统存储能量的变化情况。3.10 晌应时间response time 储能系统从响应充或就电指令开始到克或放电功率首次达到额定功率的100%所需的时间。3.11 爬坡事ramp rate 储能系统吸收或释放功率单位时间变化值与额定功
8、率的比值。3.12 撒据采集系统data acquisition system; DAS 能测量来自传感器、变送器及其他信号源的输出信号，并能以某种方式对测到的量值进行数据存储、处理、显示、打印或记录的系统。3.13 参考信号跟踪能力reference 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duration 额定功率下储能系统从soc上限到soc下限的放电时间。3.15 典型工作周期克放电效率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
9、输出的能量除以输入到储能系统的能量。4 凤电出力平滑应用典型工作周期4.1 偏差类型典型工作周期用于测试储能系统风电出力平滑的应用性能，使用24h内的偏差E刚作为充放电功2 DB31/T 1146.2-2019 率标么值变化的度量标准，包括低偏差信号(Esqrt0，0.3J)、中偏差信号(E明白0.3，0.5J)和高偏差信号(E刚0.5，1J)。4.2 典型工作周期典型工作周期选择具有代表性的以2h为间隔的低偏差、平均偏差和高偏差信号表示。风电出力平滑典型工作周期依次由三个中偏差倍号、两个高偏差信号、三个中偏差信号、两个高偏差倍号和两个低偏差信号组成。0.8 0.6 :jkf气rJr-R古J
10、o 气也f斗斗市俨Jhf吨，hzf-M￥-:r-吁立-0.2l TlIii F I -VLF &L立ij一豆d l挫F旨.i.1. -0.4 1-晶-0.6 -0.8 0.8 0.6 0.4 0.2 rl. 0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1 0 0 1 0.8 0.6 0.4 0.2 J O -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 1 。0.6 0.5 。.5 1 tls a) 2 h低偏差信号1 tls b) 2 h申偏差信号1 I/s 。2h高偏差信号1.5 1.5 1.5 圄1储能用于凤电出力平滑场景的典型工作周期2 2 2 3 DB31月1146.2-20191.0 0
11、.8 0.6 0.4 0.2 0 k -0.2 白0.4-0.6 -0.8 8 lt 12 16 18 20 22 tls d) 典型工作周期圄1(续图1中的工作周期显示为24h时间段内相对于储能系统额定功率的标去化充放电功率值pp.u.。每个周期共采集1440个数据点，采样间隔为1min.其中正号表示储能系统充电，负号表示储能系统放电。测试时，初始soc设置为50%，并在每个典型工作周期测试结束后，下一个典型工作周期开始之前，将储能系统的soc恢复至韧始状态。5 应用性能测试内容与方佳5.1 -酷规定储能系统性能测试应符合DL755 ,DL/T 1040、IEEE1547和IEEE1547.
12、10测试结果可作为储能系统性能的基准，用于评估随时间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、输人电流、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 测试内害与方法5.2.1 测试内窑风电出力平滑应用场景下性能测试应包括但并不局限于储能能量测试、充放电效率测试、能量稳定性测试、响应时间和爬坡率测试、参考信号跟踪能力测试、典型工作周期充放电效率测试。5.2.2 储能能量
13、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4 DB31月1146.2-2019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:a) 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该soc值。b) 根据技
14、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Who;.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，储能系统放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诙soc值。储能系统克电过程中输入的能量记为Whc;.包括所有损失能量，在充电过程中直接测量，并记录为储能系统的充电能量。f) 重复步骤a)-
15、e)4次，性能测试值为每个周期步骤c)中的放电能量Who;的平均值和步骤的中的充电能量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肉。g) 在使储能系统达到其soc上限之后，步骤a).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NB/T33016的要求。5.2.2.3 测试记录每个功事级别进行一次测试，记录测量的克电和放电能量值，参见附录A.5.2.3 克撤电效率测试5.2.3.1 辄迪克放电效率测试用来确定储能系统输出能量相对于前一次充电过程中输入能量的比值。充放电效率应结合5.2.2进行测试。5.2.3.2 副试步骤储能系统的充放电效率应在3个额定
16、功率下充放电循环测试完成后，根据测试数掘进行计算，具体测试步骤按5.2.2.2中的步骤.f)。5.2.3.3 计算方法充放电效率RTE计算如式(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。式中zt 一一充放电循环数F);WhDi RTE=主二一-一x100% 2.;WhCi Who;一一额定功率下输出的电能，单位为千瓦时(kWh), Whc;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，充放电效率应按式(2)计算。( 1 ) ); (Wh四-Auxo;)RTE=一电-=-X 100 % . . . . ( 2 ) 2
17、.; (Wh十Aux+Aux阳5 DB31月1146.2-2019式中zAUXDi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)，AUXRi一一第i个循环待机时辅助负载的能量损糙，单位为千瓦时(kWh).储能能量稳定性测试5.2.4 慨述储能系统投人使用时，确定储能系统的实际能最大小，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。5.2.4.1 测试步骤5.2.4.2 根据5.2.2.2储能能量测试步骤a).g)，获得储能系统额定能量Ws以及测试时间点的储能能量WN计算方法依据5.2.
18、2储能能量测试方法获得储能初始的能量和测试时间点储能能量，依据式(3)完成储能能量稳定性计算。5.2.4.3 ( 3 ) w = (WN/Ws) X 100% 一一储能能量稳定性s一一储能系统测试时间点储能能量，单位为千瓦时也Wh);一一-储能系统额定能量，单位为千瓦时也Wh).中NS式www响应时间和爬坡事测试5.2.5 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。需提供风电出力平滑应用的额定功率，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
19、)电功率首次达到额定功率的100%士2%以内所用的时间。5.2.5.1 额定功率PR115 楠、毒品嘀102 98 卖主尔阳回霄担问MM田部1与应间响时, . ,-ATS i 信号延迟To 。爬坡率和晌应时间圈26 DB31月1146.2-20195.2.5.2 放电测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 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乱。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
20、值为T2d 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。5.2.5.3 披电晌应时间和爬坡率计算方法按式的计算储能系统放电响应时间。式中zRTo=T2 -T1 RTo一一放电响应时间，单位为秒(s), T2 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，单位为秒(s); T1 一一一储能系统开始响应放电指令的时间值，单位为秒(s)，通过式。)对放电斜率RRo进行计算，RRo单位为千瓦每秒(kW/8)。.( 4 ) RRo = Pn!(T2 -T1) ( 5 ) 式中zPn一一储能系统在时间Tz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
21、比RR阳描述，RRp，以%表示，如式(6)所示zRRpc, =RRO!PR X 100 式中zPR一一储能系统额定功率，单位为千瓦(kW). 5.2.5.4 充电测试步骤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Tod 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T1( 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T2e) 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
22、晌应时间和爬坡率计算方法按式(7)计算储能系统充电响应时间.式中zRTc一一充电响应时间，单位为秒(s); RTc =T2 -T1 T1 一一储能系统开始响应充电指令的时间值，单位为秒(s), T2 一储能系统输入功率首次达到额定充电功率100%士2%的时间值，单位为秒(妙。通过式(8)对充电斜率RRc进行计算.RRc单位为千瓦每秒(kW/妙。. ( 7 ) 7 DB31月1146.2-2019RRc =PTz!(Tz -T1) . ( 8 ) 式中zPTZ一一储能系统在时间Tz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RRpt描述.RRpt以%.如式(9)所示=RR
23、pct =RRc!PR X 100 ( 9 ) 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 概述参考信号跟踪能力用于评价储能系统在风电出力平滑应用场景下平滑功率波动的能力。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，测试步骤按照风电出力平滑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 测试步骤风电出力平滑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 -
24、30 min. b) 根据风电出力平滑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(P啕J时实际所吸收或释放的功率(P.s.)以及信号眼踪时间长度Ttrack 0 5.2.6.3 计算方法根据式。0)和式(11)分别计算指令信号P啕nal与储能系统实际吸收或释放功率P酬的均方差EMSE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 = 2 (P sigrwl -P .)2 /N . . . . . . ( 10 ) i=1 N EMAD二三I P SignaI一儿I/N. . ( 11 ) 式中zP.胆1一一指令信号，单位为千瓦(kW
25、);p锢一一储能系统实际吸收或释放功率，单位为千瓦(kW)。在储能系统风电出力平滑应用典型工作周期持续时间内，储能系统信号眼踪时间百分比PSTT(percent of signal track time) .根据式(12)确定。PSTT = T ttru:k/T duration X 100 % ( 12 ) 式中zT track 一一信号跟踪时间长度当I(PsignaI-P.)/P削|小于0.02时，视为储能系统能够跟踪参考信号.单位为小时(h); Td叩ion一一风电出力平滑典型工作周期持续时间，单位为小时(h)。5.2.7 典型工作周期克服电效率5.2.7.1 概述按适用于风电出力平滑应
26、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8 DB31月1146.2-2019相关测试结果，应记录于附录A。5.2:1.2 测试步璐风电出力平滑应用场景的典型工作周期充放电效率测试步骤如下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) 根据风电出力平滑应用场景典型工作周期的设定工况，进行充放电循环测试。c) 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
27、 DB31月1146.2-2019A. 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 测试报告内睿根据5.2关于储能系统性能测试的描述，对储能能量、充放电效率、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具体测试内容记录表A.l.表A.1储能系统凤电出力平滑应用性能翻试数据记录表测试内容测试类型环境温度g平均放电功率一一kW)平均充电功率(一一kW)待机辅助能量周期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
28、循环2储能能量测试循环3循环4循环5平均值额定放电功率(一一kW)额定充电功率一一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(kWh) (kWh) (kWh) (kWh) 水平下储能能量测试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(kWh) (kWh) (kWh) (kWh) (kWh) 效率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1146.2-2019表A.1(续四试内容四试类型环埃温度2一一一放电响应时间(s)响应时间和放电爬坡率c%)爬坡率测
29、试充电响应时间(5)充电爬坡率(%)均方差参考信号跟踪能力测试平均绝对偏差信号跟踪时间百分比c%)放电功率(一一kW)充电功率(一一kW)典型工作放电能量辅助能量静置能量效率(%)周期充放充电能量辅助能量(kWh) 电效率测试(kWh) (kWh) (kWh) (kWh) EONiN.SFFH-ga 上海市地方标准智能电罔储能系统性能测试技术规范第2部分z凤电出力平滑应用DB31/T 1146.2-2019 中国标准出版社出版发行北京市朝阳区和平里西街甲2号。00029)北京市西城区三里商北街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18.00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定价争f5号155066.5-1275打印H期2019年12月251:1F002AA
