2024電力儲(chǔ)能用飛輪儲(chǔ)能單元技術(shù)規(guī)范

電力儲(chǔ)能用飛輪儲(chǔ)能單元技術(shù)規(guī)范目 次前言 II112范引文件 13語定義 24統(tǒng)構(gòu)編碼 25常作件 66本能功能 67觀機(jī)性能 78氣能 99氣求 910鍵件輔系統(tǒng) 911測(cè)置 1112驗(yàn)?zāi)糠椒?1113驗(yàn)則 2014志包、輸貯存 21I`電力儲(chǔ)能用飛輪儲(chǔ)能單元技術(shù)規(guī)范本文件適用于電力儲(chǔ)能用飛輪儲(chǔ)能單元設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)檢測(cè)、運(yùn)行、維護(hù)、檢修。（GB75511.1旋轉(zhuǎn)電機(jī)定額和性能GB/T3075金屬材料疲勞試驗(yàn)軸向力控制方法GB/T4161金屬材料平面應(yīng)變斷裂韌度KIC試驗(yàn)方法GB/T4162鍛軋鋼棒超聲檢測(cè)方法GB/T4208外殼防護(hù)等級(jí)GB/T4824工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療（ISM）射頻設(shè)備電磁騷擾特性限值和測(cè)量方法GB/T5616無損檢測(cè)應(yīng)用導(dǎo)則GB/T6070真空法蘭GB/T6075.1機(jī)械振動(dòng)在非旋轉(zhuǎn)部件上測(cè)量評(píng)價(jià)機(jī)器的振動(dòng)第一部分：總則GB/T6391滾動(dòng)軸承額定動(dòng)載荷和額定壽命GB/T7251.1低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備第1部分：總則GB/T9239.1（110069.1GB/T12325GB/T12326GB/T14549GB/T15543GB/T15945GB/T17626電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)工頻磁場抗擾度試驗(yàn)GB/T17626.2電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)靜電放電抗擾度試驗(yàn)GB/T17626.3電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)射頻電磁場輻射抗擾度試驗(yàn)GB/T17626.4電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗(yàn)GB/T17626.5電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)浪涌（沖擊）抗擾度試驗(yàn)GB/T17626.6電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度GB17799.4電磁兼容通用標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)環(huán)境中的發(fā)射GB/T20112電氣絕緣結(jié)構(gòu)（EIS）GB322181GB/T35465.1-2017聚合物基復(fù)合材料疲勞性能測(cè)試方法第1部分:通則DL/T2528電力儲(chǔ)能基本術(shù)語JB4732鋼制壓力容器—分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)JB/T5000.15重型機(jī)械通用技術(shù)條件第5部分：鍛鋼件無損檢測(cè)JB/T5777.3電力系統(tǒng)二次電路用控制及繼電保護(hù)屏(柜、臺(tái))通用技術(shù)條件ISO14839-2:20042ISO19401API-684TutorialontheAPIStandardParagraphsCoveringRotorDynamicsandBalancing:AnIntroductiontoLateralCriticalandTrainTorsionalAnalysisandRotorBalancingDL/T2528界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1飛輪儲(chǔ)能flywheelenergystorage；FESDL/T2528-2022，4.4.1.13.2飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)flywheelenergystoragesystem;FESS[來源：DL/T2528-2022，4.4.1.2]3.3飛輪儲(chǔ)能單元flywheelenergystorageunit飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)中存儲(chǔ)和釋放能量的單元核心組件，一般包括飛輪本體、輔助裝置、制動(dòng)裝置。3.4飛輪本體flywheelunit具有獨(dú)立的飛輪動(dòng)能存儲(chǔ)、釋放能力的最小機(jī)電結(jié)構(gòu)組件單元，一般由飛輪轉(zhuǎn)子、發(fā)電/電動(dòng)機(jī)、軸承、機(jī)殼等構(gòu)成。3.5飛輪儲(chǔ)能輔助設(shè)備auxiliaryequipmentofflywheelenergystorage（DL/T2528-2022，4.4.2.3]3.6飛輪flywheel飛輪本體內(nèi)部核心儲(chǔ)能元件，由高強(qiáng)度金屬或復(fù)合纖維材料、樹脂基體等組成的旋轉(zhuǎn)體。23.7飛輪轉(zhuǎn)子flywheelrotor飛輪與電機(jī)轉(zhuǎn)子組成的組合體。3.7發(fā)電/電動(dòng)機(jī)generator/motor3.8軸承bearing3.9機(jī)殼housing保護(hù)與支承發(fā)電/電動(dòng)機(jī)、飛輪轉(zhuǎn)子等部件的外部殼體。具有密封性、機(jī)械性能及導(dǎo)熱性能，并與安裝基礎(chǔ)牢固連接。3.10飛輪工作轉(zhuǎn)速上限flywheelmaximumworkingspeedDL/T2528-2022，4.4.3.13.11飛輪工作轉(zhuǎn)速下限flywheelminimumworkingspeedDL/T2528-2022，4.4.3.23.12飛輪工作轉(zhuǎn)速區(qū)間flywheelworkingspeedrangeDL/T2528-2022，4.4.3.33.13充電響應(yīng)時(shí)間responsetimeforcharging90%[DL/T2528-2022定義4.1.2.16，有修改]3.14額定充/放電功率ratedchargingpower3/DL/T2528-2022，4.4.3.5]3.15額定充電能量ratedchargingenergycapacity3.16額定放電能量rateddischargingenergycapacity3.17飛輪儲(chǔ)能自放電率flywheelenergystorageself-dischargerate3.18額定功率充放電循環(huán)效率ratedpowerchargeanddischargecycleefficiency飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)在額定功率下，由工作轉(zhuǎn)速上限至工作轉(zhuǎn)速下限放電運(yùn)行過程中釋放能量，與同循環(huán)過程中由工作轉(zhuǎn)速下限至工作轉(zhuǎn)速上限充電運(yùn)行過程中吸收能量的比值，用百分?jǐn)?shù)表示。[來源：DL/T2528-2022，4.4.3.7]3.19飛輪熱備待機(jī)功耗flywheelhotstandbypowerconsumptionDL/T2528-2022，4.4.3.43.20容差toleranceGB/T755-2008，3.30]41（）2（）5EES-FW-Class-V-P-E額定充/放電能量（單位：kWh）額定充/放電功率（單位：kW）額定電壓（單位：V）轉(zhuǎn)子材料（stl：鋼飛輪；Com：復(fù)合材料飛輪）飛輪儲(chǔ)能單元電力儲(chǔ)能用圖3飛輪本體編碼規(guī)則示例1：電力儲(chǔ)能用，鋼轉(zhuǎn)子飛輪，額定電壓380V，額定充放電功率300kW，額定充/放電能量50kWh，標(biāo)識(shí)為：EES-FW-Stl380V-300kW-50kWh。示例2：150kWh，EES-FW-Com690V-500kW-150kWha）10℃～40℃；b）≤95c）2000m。飛輪在以下電網(wǎng)條件應(yīng)正常工作：a）GB/T14549b）間諧波電壓不大于GB/T24337規(guī)定的限值；c）GB/T12325d）GB/T12326GB/T15543GB/T15945飛輪本體設(shè)計(jì)壽命應(yīng)不低于20年或50萬次以額定功率條件在工作轉(zhuǎn)速區(qū)間內(nèi)充放電循環(huán)。發(fā)電/電動(dòng)機(jī)的溫升應(yīng)符合GB/T755的相關(guān)規(guī)定。6噪聲的測(cè)定方法按GB/T10069.1，聲壓級(jí)限值不超過85dB（A）。飛輪儲(chǔ)能單元應(yīng)具備監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)速、溫度、真空度、振動(dòng)的功能。飛輪儲(chǔ)能單元的外觀應(yīng)滿足下列要求：a）外觀完整，無結(jié)構(gòu)變形、剝落、銹蝕及裂痕等現(xiàn)象；b）固定螺栓無松動(dòng)、接線規(guī)范牢固。c）d）飛輪儲(chǔ)能單元按額定功率充放電時(shí)，飛輪工作轉(zhuǎn)速區(qū)間容差為±2%。飛輪儲(chǔ)能單元的機(jī)械強(qiáng)度應(yīng)滿足下列要求：71.2～1.5振動(dòng)飛輪本體運(yùn)行過程中，振動(dòng)評(píng)價(jià)應(yīng)參考旋轉(zhuǎn)機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)ISO14839、GB/T6075.1的使用條件及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的要求。飛輪應(yīng)具備機(jī)械安全防護(hù)措施，即使轉(zhuǎn)子失穩(wěn)也不能對(duì)外界產(chǎn)生破壞性影響;具體措施不局限于使用備用軸承、防護(hù)性外殼、緊急停機(jī)、制動(dòng)釋能等。飛輪JB/T5000.151飛輪疲勞強(qiáng)度校核，按著GB/T3075的規(guī)定實(shí)際測(cè)定材料的疲勞曲線，按式（1）進(jìn)行強(qiáng)度校核。式中：n-1—安全系數(shù)；?1—疲勞極限；—實(shí)測(cè)疲勞強(qiáng)度

???1

=???1≥1.2（1）????飛輪轉(zhuǎn)子應(yīng)進(jìn)行動(dòng)平衡。平衡精度應(yīng)不低于ISO1940-1的G1級(jí)的要求。強(qiáng)度機(jī)殼強(qiáng)度遵循JB4732中3.6.5的中所述強(qiáng)度要求。剛度8/飛輪儲(chǔ)能單元充/放電額定功率的容差≤±5%。/飛輪儲(chǔ)能單元充/放電額定能量的容差≤±5%。飛輪儲(chǔ)能單元在額定功率下充放電循環(huán)效率不低于85%。飛輪儲(chǔ)能變流器與外部電網(wǎng)無能量交換，飛輪儲(chǔ)能單元自放電率不大于2%。飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)處于熱備狀態(tài)，當(dāng)接收到充放電指令，飛輪儲(chǔ)能單元充電響應(yīng)時(shí)間應(yīng)不大于0.03s.飛輪本體絕緣電阻應(yīng)滿足以下要求：a）在正?；?qū)I(yè)技術(shù)條件下，電機(jī)導(dǎo)電部分對(duì)機(jī)殼之間的絕緣電阻不小于10MΩ；b）無電氣聯(lián)系的各電路之間的絕緣電阻不小于10MΩ。飛輪本體中各帶電電路之間以及帶電部件、導(dǎo)電部件、接地部件之間的電氣間隙和爬電距離符合GB/T7251.1中的規(guī)定。9.4電磁兼容GB75512GB/T4824B1B.11min表1工頻耐受電壓等級(jí)9V工頻電壓V≤1000≤2000250030003500≤3500在符合安全的條件下，發(fā)電電動(dòng)機(jī)應(yīng)有直接或間接溫度監(jiān)測(cè)。軸承軸承應(yīng)滿足以下要求：a）1.2b）API-684；GB/T307GB/T6391；ISO真空裝置應(yīng)滿足以下要求：a）b）c）真空部件的法蘭接口應(yīng)遵循GB/T6070中所規(guī)定的尺寸標(biāo)準(zhǔn)。a)c)當(dāng)飛輪儲(chǔ)能單元因風(fēng)扇故障出現(xiàn)溫度異常，飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)能檢測(cè)故障并發(fā)出故障報(bào)警信號(hào)。10.4.2液冷型的冷卻系統(tǒng)應(yīng)滿足下列要求：a)f)10通信接口應(yīng)滿足下列要求：a）檢測(cè)裝置與飛輪本體可采用控制器局域網(wǎng)(CAN)、RS-485、RS-232、以太網(wǎng)等通信接口；b）檢測(cè)裝置與輔助系統(tǒng)可采用控制器局域網(wǎng)(CAN)、RS-485、RS-232、以太網(wǎng)等通信接口。通信規(guī)約應(yīng)滿足下列要求：a）采用RS485、RS232接口，宜支持ModbusRTU通訊協(xié)議；b）采用CAN接口，宜支持CAN2.0B通訊協(xié)議；c）采用以太網(wǎng)接口，宜支持ModbusTCP通訊協(xié)議。通信內(nèi)容應(yīng)滿足下列要求：a）檢測(cè)裝置與飛輪本體之間的通信信息至少應(yīng)包括轉(zhuǎn)速、溫度、振動(dòng)、告警故障的狀態(tài)數(shù)據(jù)；b）檢測(cè)裝置與輔助系統(tǒng)之間的通信信息至少應(yīng)包括溫度、真空度、告警故障的狀態(tài)數(shù)據(jù)。飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)在以下環(huán)境條件應(yīng)正常工作：a)環(huán)境溫度：-10℃~40℃；b)相對(duì)濕度：小于95%，無凝露；c)海拔高度：2000m以下。試驗(yàn)應(yīng)在以下電能質(zhì)量電網(wǎng)條件下進(jìn)行：GB/T14549GB/T24337GB/T12325GB/T12326GB/T15543GB/T159451112.1.2.2電氣安全要求試驗(yàn)場地電氣安全應(yīng)滿足GB4793.1的要求。測(cè)量設(shè)備儀器應(yīng)符合下列要求：a）測(cè)量設(shè)備儀器應(yīng)檢驗(yàn)合格，在檢定合格或校準(zhǔn)后使用；b）測(cè)量設(shè)備儀器的準(zhǔn)確度等級(jí)應(yīng)至少滿足表1的要求。GB/T20840.3GB/T20840.2100μs；10kHz10kHz表2測(cè)試儀器儀表準(zhǔn)確度要求序號(hào)名稱準(zhǔn)確度等級(jí)備注1電壓傳感器0.2級(jí)FS（滿量程）2電壓互感器0.2級(jí)FS（滿量程）3電流傳感器0.2級(jí)FS（滿量程）4電流互感器0.2級(jí)FS（滿量程）5兆歐表±5%FS（滿量程）6耐壓檢測(cè)儀±2%FS（滿量程）7溫度巡檢儀±0.1℃8濕度計(jì)±3%相對(duì)濕度9數(shù)據(jù)采集裝置0.2級(jí)測(cè)量功率、電能等10旋轉(zhuǎn)變壓器<10角分11旋變解碼器≥1024線12測(cè)振儀±5％13聲級(jí)計(jì)1級(jí)14真空計(jì)<1pa15轉(zhuǎn)速計(jì)±10rpm飛輪儲(chǔ)能單元試驗(yàn)回路宜借用GB/TAAAAA《電力儲(chǔ)能用飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》的試驗(yàn)電路，測(cè)試點(diǎn)依據(jù)測(cè)試內(nèi)容修改為圖3所示。1Q1Q21Q1Q21Q1Q21Q212圖4試驗(yàn)回路示意圖溫度測(cè)量點(diǎn)布置在電機(jī)繞組、飛輪本體外殼、軸承等，采用紅外溫度傳感器、熱電偶溫度傳感器、熱敏電阻溫度傳感器或鉑電阻溫度傳感器。將飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)整至熱備狀態(tài)，按下列步驟進(jìn)行測(cè)試：a）飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)以額定功率從額定工作轉(zhuǎn)速下限充電至額定工作轉(zhuǎn)速上限；b）飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)以額定功率從額定工作轉(zhuǎn)速上限放電至額定工作轉(zhuǎn)速下限；K/h30s，30min將飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)整至熱備狀態(tài)，按下列步驟進(jìn)行測(cè)試：a3db）率放電至額定工作轉(zhuǎn)速下限；lmd）b）～c）A飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)以額定功率充電和放電運(yùn)行，目擊監(jiān)控設(shè)備下列信息是否正常顯示：a）飛輪發(fā)電/電動(dòng)機(jī)信息：發(fā)電/電動(dòng)機(jī)溫度、軸承溫度、發(fā)電/電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)、飛輪轉(zhuǎn)速；b）機(jī)殼的振動(dòng)信息；13采用降低超速保護(hù)閾值的方法驗(yàn)證，但應(yīng)保證轉(zhuǎn)速傳感器及相關(guān)電路在預(yù)期超速范圍內(nèi)的有效性。按下列步驟進(jìn)行測(cè)試：b）恢復(fù)飛輪儲(chǔ)能單元飛輪轉(zhuǎn)速保護(hù)閾值至初始閾值，啟動(dòng)飛輪儲(chǔ)能單元，能夠正常運(yùn)行。外部電源失電試驗(yàn)按以下步驟進(jìn)行：采用降低真空度保護(hù)閾值的方法驗(yàn)證，但應(yīng)保證真空計(jì)及相關(guān)電路在預(yù)期真空度范圍內(nèi)的有效性。按下列步驟進(jìn)行測(cè)試：14按圖3連接試驗(yàn)電路，按下列步驟進(jìn)行試驗(yàn)：a）將飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)整至熱備狀態(tài)；c）值；b）～c）33g）a）h）b）i）c）23min表3超速檢驗(yàn)試驗(yàn)速度表最大工作轉(zhuǎn)速SN（rpm）超速檢驗(yàn)試驗(yàn)轉(zhuǎn)速（rpm）SN≤10000（1.1~1.15）SNSN＞10000（1.05~1.1）SNd）停機(jī)后檢查飛輪運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常，有無形變部件。飛輪振動(dòng)評(píng)估步驟如下：a）b）c）依據(jù)ISO14839、GB/T6075.1所述準(zhǔn)則進(jìn)行評(píng)估。飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)處于熱備狀態(tài)，采用人為故障方法驗(yàn)證：a）飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)升速至工作轉(zhuǎn)速上限；b）將數(shù)據(jù)記錄儀，數(shù)據(jù)采集器開至高頻采集狀態(tài)，調(diào)整故障模擬器值故障輸出狀態(tài)，人為故障跌落；c)跌落測(cè)試過程中，觀察并記錄以下數(shù)據(jù):d）待轉(zhuǎn)速降至零速時(shí)，通過測(cè)試系統(tǒng)檢查故障跌落后的特性參數(shù)，參數(shù)范圍滿足跌落前設(shè)計(jì)要求。15按GB/T4162飛輪主體材料應(yīng)進(jìn)行工作轉(zhuǎn)速區(qū)間內(nèi)對(duì)應(yīng)應(yīng)力疲勞測(cè)試，檢測(cè)方法和步驟如下所列：a）金屬材料按照GB/T3075所述要求進(jìn)行測(cè)試；b）纖維增強(qiáng)復(fù)合材料按照GB/T35465.1所述要求進(jìn)行測(cè)試。按GB/T9239.1所述對(duì)飛輪轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡，具體動(dòng)平衡測(cè)試按以下步驟進(jìn)行：d）機(jī)殼強(qiáng)度按照GB/T150所述要求進(jìn)行測(cè)試。采用12.6.2所述超速試驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)殼剛度符合7.3.2剛度要求。將機(jī)殼內(nèi)部密封，按下列步驟進(jìn)行測(cè)試：（30%）103a）PsPsPN10.2s；16PNnPMn（2）（3）PNPM

=????1+????2+????3（2）3=????1+????2+????3（3）33Psbc）a）～b）3Ecn；d）按式（4）計(jì)算其平均值，記Ec為飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的放電能量。????

=????1+????2+????3（4）3Ecn——第n次放電過程的放電能量；單位為kWh。3a）Psbc）a）～）3Ednd）（5）Ed????

=????1+????2+????3（5）3Edn——第n次放電過程的放電能量；單位為kWh；3Ps0.2s，EC1；Ps0.2s，Ed1；b)～cEcnEdn；e）(6式中:η—能量轉(zhuǎn)換效率；

??=13

((

+

+

)×100%（6）Ecnn(kW·h)；Ednn(kW·h)。173a）t0；Vmaxd）（7）2??2?????=?????? ???×100%（7）??2??????式中：Anh——飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)n小時(shí)自放電率，其中n=1，2，4，8；3a）（）放）電指令的時(shí)刻t0和充放90%額定功率的時(shí)刻t0.9（）trtrt 0a）～c）2絕緣電阻按如下步驟進(jìn)行試驗(yàn)：a）DC2500Vb）60s±5sc）9.1對(duì)飛輪儲(chǔ)能單元各帶電回路絕緣耐壓試驗(yàn)，按其工作電壓應(yīng)能承受表1規(guī)定參數(shù)，歷時(shí)1min的工頻耐壓的試驗(yàn)，試驗(yàn)過程中應(yīng)無絕緣擊穿和閃絡(luò)現(xiàn)象。參照GB/T7251.1—2012附錄F測(cè)量電氣間隙和爬電距離，應(yīng)符合9.2的要求。飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)在滿載狀態(tài)下運(yùn)行，按照GB4824規(guī)定并在下述條件下進(jìn)行：150kHz～30MHz；18GB4824AB飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)在滿載狀態(tài)下運(yùn)行，按照GB4824規(guī)定并在下述條件下進(jìn)行：30MHz～1000MHz；GB4824AB10.1.11lmin應(yīng)無通過12.4.1溫升試驗(yàn)，驗(yàn)證溫度監(jiān)測(cè)功能。飛輪本體軸承按如下步驟測(cè)試：按12.5.2a）b）10.3a）按12.4.13a）19飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)以額定功率充電和放電運(yùn)行，目擊監(jiān)控設(shè)備下列信息是否正常顯示：/d）密封腔內(nèi)真空度信息。產(chǎn)品的檢驗(yàn)分出廠檢驗(yàn)、型式檢驗(yàn)、選擇性試驗(yàn)三類。3在下列情況下，產(chǎn)品應(yīng)進(jìn)行型式檢驗(yàn)：a）新設(shè)計(jì)的產(chǎn)品（包括轉(zhuǎn)廠生產(chǎn)），在定型鑒定前應(yīng)進(jìn)行型式檢驗(yàn)；b）連續(xù)生產(chǎn)的產(chǎn)品，每四年應(yīng)進(jìn)行一次型式檢驗(yàn)；型式檢驗(yàn)項(xiàng)目見表4。13.3.3型式檢驗(yàn)應(yīng)在出廠檢驗(yàn)