《平抑短時高頻沖擊負荷用高速飛輪儲能裝置》

ICS29.240.10

L66

T/CEC

中國電力企業(yè)聯(lián)合會標準

T/CECxxxx—2019

平抑短時高頻沖擊負荷用高速飛輪儲能裝置

Thehighspeedflywheelenergystoragedevice

usingforstabilizeshort-termhighfrequencyshockloads

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（征求意見稿）

2019-XX-XX發(fā)布2019-XX-XX實施

中國電力企業(yè)聯(lián)合會發(fā)布

T/CECxxxx-2019

II

T/CECxxxx-2019

平抑短時高頻沖擊負荷用高速飛輪儲能裝置

1范圍

本標準規(guī)定了用于平抑短時高頻沖擊負荷用飛輪儲能裝置的類型、性能要求、檢驗方法和檢驗規(guī)則等方

面的要求。

本標準適用于平抑短時高頻沖擊負荷用高速飛輪儲能裝置。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡

是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB/T12325電能質(zhì)量供電電壓偏差

GB/T13422-2013半導體變流器電氣試驗方法

GB/T14549電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波

GB/T15543電能質(zhì)量三相電壓不平衡

GB/T17626.2電磁兼容試驗和測量技術(shù)靜電放電抗擾度試驗

GB/T17626.4電磁兼容試驗和測量技術(shù)電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗

GB/T17626.5電磁兼容試驗和測量技術(shù)浪涌(沖擊)抗擾度試驗

GB/T17626.6電磁兼容試驗和測量技術(shù)射頻場感應的傳導騷擾抗擾度

GB/T17626.8電磁兼容試驗和測量技術(shù)工頻磁場抗擾度試驗

GB/T17626.9電磁兼容試驗和測量技術(shù)脈沖磁場抗擾度試驗

GB/T34133-2017儲能變流器檢測技術(shù)規(guī)程

GB/T36548-2018電化學儲能系統(tǒng)接入電網(wǎng)測試規(guī)范

GB/T3859.1-2013半導體變流器通用要求和電網(wǎng)換相變流器第1-1部分：基本要求規(guī)范

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

飛輪儲能flywheelenergystorage

一種利用旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)時所具有的動能來存儲能量的物理儲能方式。

3.2

飛輪儲能單元flywheelenergystorageunit

由飛輪轉(zhuǎn)子（集成了電動和發(fā)電一體化雙向電機轉(zhuǎn)子功能）、電動和發(fā)電一體化雙向電機定子、軸承系

統(tǒng)、保護外殼構(gòu)成的儲能單元。

1

T/CECxxxx-2019

3.3

飛輪變流器flywheelconverter

連接于飛輪儲能單元與電網(wǎng)（或負荷）之間的實現(xiàn)電能雙向轉(zhuǎn)換的裝置。

3.4

輔助設(shè)備auxiliaryequipment

為了維持飛輪儲能單元內(nèi)部溫度及真空值要求所需的冷卻系統(tǒng)和真空系統(tǒng)設(shè)備等。

3.5

飛輪儲能裝置flywheelenergystoragedevice

飛輪儲能單元及飛輪變流器和輔助設(shè)備組成系統(tǒng)的統(tǒng)稱。

3.6

高速飛輪儲能裝置Highspeedflywheelenergystoragedevice

飛輪儲能單元內(nèi)部的飛輪轉(zhuǎn)子最高轉(zhuǎn)速≥20000RPM的飛輪儲能裝置。

3.7

熱備用狀態(tài)hotstandbystate

飛輪儲能裝置已具備運行條件，轉(zhuǎn)速處于充放電區(qū)域，設(shè)備保護及自動裝置處于正常運行狀態(tài)，隨時可

接受外界指令與電網(wǎng)之間進行能量交換的狀態(tài)。

3.8

充（放）電響應時間responsetimeforcharging（discharging）

熱備用狀態(tài)下，飛輪儲能裝置自收到控制信號起，從熱備用狀態(tài)轉(zhuǎn)成充（放）電，直到充（放）電功率

首次達到額定功率的90%所用的時間。

3.9

充（放）電調(diào)節(jié)時間regulationtimeforcharging（discharging）

熱備用狀態(tài)下，飛輪儲能裝置自收到控制信號起，從熱備用狀態(tài)轉(zhuǎn)成充（放）電，直到充（放）電功率

首次達到額定功率，且功率偏差始終控制在額定功率的2%以內(nèi)的起始時刻的時間。

3.10

充放電轉(zhuǎn)換時間transfertimefromchargingtodischarging

穩(wěn)定運行狀態(tài)下，高速飛輪儲能裝置從90%額定功率充（放）電狀態(tài)轉(zhuǎn)換到90%額定功率放（充）電狀

態(tài)的時間。

3.11

充電過程chargeprocess

飛輪儲能裝置從外界吸收能量，以電動機方式運行且轉(zhuǎn)速逐漸升高，將能量以動能方式儲存在飛輪儲能

單元內(nèi)的過程。

3.12

2

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放電過程dischargeprocess

飛輪儲能裝置向外界釋放能量，以發(fā)電機方式運行且轉(zhuǎn)速逐漸下降，將儲存在飛輪儲能單元內(nèi)的動能轉(zhuǎn)

換成電能的過程。

3.13

最高轉(zhuǎn)速Maximumspeed

飛輪儲能單元存滿能量時，其內(nèi)部飛輪轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速值。

3.14

最低基準轉(zhuǎn)速Minimumreferencespeed

飛輪儲能單元按照額定功率放電，飛輪轉(zhuǎn)子降速運行，其所能達到的轉(zhuǎn)速值。

3.15

充放電循環(huán)效率charge-dischargecycleefficiency

熱備用狀態(tài)下，飛輪儲能裝置以額定功率放電時輸出能量與同循環(huán)過程中額定功率充電時輸入能量的比

值，用百分數(shù)表示。

3.16

單位時間循環(huán)充放電次數(shù)

飛輪儲能裝置以額定功率由最高轉(zhuǎn)速到最低基準轉(zhuǎn)速進行循環(huán)充、放電運行，單位時間內(nèi)飛輪儲能裝置

可無故障連續(xù)完成充放電運行的周期數(shù)。

4高速飛輪儲能裝置分類和接口形式

根據(jù)飛輪儲能裝置對外接口的類型不同，分為交流電壓接口和直流電壓接口兩種類型。

4.1直流接口形式

高速飛輪儲能裝置的外接主回路為直流接口形式時，其系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示：

圖直流接口飛輪儲能裝置系統(tǒng)示意圖

1

3

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4.2交流接口形式

高速飛輪儲能裝置的外接主回路為交流接口形式時，其系統(tǒng)構(gòu)成如圖2所示：

圖交流接口飛輪儲能裝置系統(tǒng)示意圖

5技術(shù)要求2

5.1外觀要求

高速飛輪儲能裝置外觀要求如下：

1）裝置外表面涂覆層應均勻平整，不應有銹蝕、脫落、碰傷、劃痕；緊固件應牢固。

2）裝置的標牌、標記、文字應清晰、正確、整齊。

5.2一般性能要求

5.2.1充（放）電響應時間

高速飛輪儲能裝置的充電和放電響應時間均≤80ms。

5.2.2充（放）電調(diào)節(jié)時間

高速飛輪儲能裝置的充電和放電調(diào)節(jié)時間均≤150ms。

5.2.3充放電轉(zhuǎn)換時間

高速飛輪儲能裝置的充放電轉(zhuǎn)換時間≤100ms。

5.2.4單位時間循環(huán)充放電次數(shù)

在間歇工作制條件下，要求高速飛輪儲能裝置的單位時間循環(huán)充放電次數(shù)≥20次/小時。

5.2.5充放電循環(huán)效率

不同接口形式的高速飛輪儲能裝置的充放電循環(huán)效率如表1所示。

表充放電循環(huán)效率

電源接口類型充放電循環(huán)效率

1

直流接口形式≥86%

交流接口形式≥79%

5.2.6噪聲值

高速飛輪儲能裝置正常充放電運行時的噪音值≤85dB（A）。

5.3電能質(zhì)量要求

5.3.1直流接口高速飛輪儲能裝置

4

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5.3.1.1工作電壓允許范圍

根據(jù)不同額定電壓等級，其工作電壓允許范圍如表2所示。

表工作電壓允許范圍

額定電壓等級工作電壓允許范圍

2

750VDC570VDC~900VDC

1500VDC1000VDC~1800VDC

5.3.1.2電壓紋波

高速飛輪儲能裝置以額定功率放電時，其輸出電壓紋波應≤3%。

5.3.2交流接口高速飛輪儲能裝置

5.3.2.1諧波含量

額定功率條件下，飛輪儲能裝置交流接口處的電壓諧波電流總諧波以及注入的電流諧波電流分量應滿足

GB/T14549-1993要求。

5.3.2.2直流分量

飛輪儲能裝置額定功率運行時，交流側(cè)電流中的直流電流分量應不超過其輸出電流額定值的0.5%。

5.3.2.3電壓偏差

高速飛輪儲能裝置接入公共連接點的電壓偏差應滿足GB/T12325的要求。

5.3.2.4電壓不平衡度

高速飛輪儲能裝置接入公共連接點的電壓不平衡度應滿足GB/T15543的要求。

5.4絕緣性能要求

5.4.1直流接口形式

在短接飛輪變流器直流輸入構(gòu)成A電路，短接控制電源220VAC回路構(gòu)成B電路，飛輪變流器柜體接地

端構(gòu)成C電路的情況下（如圖3所示），其絕緣電阻和絕緣耐壓應符合5.4.1.1和5.4.1.2的要求。

圖直流接口絕緣性能測試示意圖

5.4.1.1直流接口裝置絕緣電阻3

a)額定電壓750VDC時：

1)A電路與B電路之間≥3.5MΩ；

2)A電路與C電路之間≥3.5MΩ；

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3)B電路與C電路之間≥1.5MΩ。

b）額定電壓1500VDC時：

1)A電路與B電路之間≥4.5MΩ；

2)A電路與C電路之間≥4.5MΩ；

3)B電路與C電路之間≥1.5MΩ。

5.4.1.2直流接口裝置絕緣耐壓

a)額定電壓750VDC時：

1)A電路與C電路之間，施加3800Vrms，50Hz持續(xù)電壓，持續(xù)時間1min，應無擊穿或閃絡(luò)現(xiàn)象；

2)A電路與B電路之間，施加3800Vrms，50Hz持續(xù)電壓，持續(xù)時間1min，應無擊穿或閃絡(luò)現(xiàn)象；

3)B電路與C電路之間，施加2000Vrms，50Hz持續(xù)電壓，持續(xù)時間1min，應無擊穿或閃絡(luò)現(xiàn)象。

b)額定電壓1500VDC時：

1)A電路與C電路之間，施加5600Vrms，50Hz持續(xù)電壓，持續(xù)時間1min，應無擊穿或閃絡(luò)現(xiàn)象；

2)A電路與B電路之間，施加5600Vrms，50Hz持續(xù)電壓，持續(xù)時間1min，應無擊穿或閃絡(luò)現(xiàn)象；

3)B電路與C電路之間，施加2000Vrms，50Hz持續(xù)電壓，持續(xù)時間1min，應無擊穿或閃絡(luò)現(xiàn)象。

5.4.2交流接口形式

在短接飛輪變流器交流輸入構(gòu)成A電路，短接控制電源220VAC回路構(gòu)成B電路，飛輪變流器柜體接地

端構(gòu)成C電路的情況下（如圖4所示），其絕緣電阻和絕緣耐壓應符合5.4.2.1和5.4.2.2的要求。

圖交流接口絕緣性能測試示意圖

5.4.2.1交流電壓接口裝置絕緣電阻：4

1)A電路與B電路之間≥2MΩ；

2)A電路與C電路之間≥2MΩ；

3)B電路與C電路之間≥1.5MΩ。

5.4.2.2交流電壓接口裝置絕緣耐壓：

1)A電路與C電路之間，施加2000Vrms，50Hz持續(xù)電壓，持續(xù)時間1min，應無擊穿或閃絡(luò)現(xiàn)象；

2)A電路與B電路之間，施加2000Vrms，50Hz持續(xù)電壓，持續(xù)時間1min，應無擊穿或閃絡(luò)現(xiàn)象；

3)B電路與C電路之間，施加2000Vrms，50Hz持續(xù)電壓，持續(xù)時間1min，應無擊穿或閃絡(luò)現(xiàn)象。

5.5電磁兼容要求

在熱備狀態(tài)下，電磁兼容應滿足以下要求：

a）靜電放電抗擾度試驗限值不低于GB/T17626.2-2006中評價等級3；

b）電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗限值不低于GB/T17626.4-2008中評價等級3；

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c）浪涌抗擾度試驗限值不低于GB/T17626.5-2008中評價等級3；

d）射頻場感應的傳導騷擾抗擾度試驗不低于GB/T17626.6-2008中評價等級3；

e）工頻磁場抗擾度試驗限值不低于GB/T17626.8-2006中評價等級5；

f）脈沖磁場抗擾度試驗限值不低于GB/T17626.9-2011中評價等級3。

5.6安全性要求

高速飛輪儲能裝置應有定子過溫保護、軸承過溫保護、真空壓力值過高保護、過欠壓保護和短路保護，

當保護報警時，裝置應能自動停機保護，其中，相關(guān)保護限值需根據(jù)企業(yè)產(chǎn)品的自身性能設(shè)定。

6檢驗方法

6.1外觀試驗

目測觀察外觀符合5.1要求。

6.2一般性能試驗

6.2.1充（放）電響應時間試驗

將高速飛輪儲能裝置調(diào)整至熱備狀態(tài)，按照GB/T36548-2018中7.8的試驗方法進行測試。

6.2.2充（放）電調(diào)節(jié)時間試驗

將高速飛輪儲能裝置調(diào)整至熱備狀態(tài)，按照GB/T36548-2018中7.9的試驗方法進行測試。

6.2.3充放電轉(zhuǎn)換時間試驗

將高速飛輪儲能裝置調(diào)整至熱備狀態(tài)，按照GB/T36548-2018中7.10的試驗方法進行測試。

6.2.4可循環(huán)充放電次數(shù)試驗

將高速飛輪儲能裝置調(diào)整至熱備用狀態(tài)，按照允許的充放電循環(huán)時間間隔，以額定功率進行充、放電循

環(huán)測試，連續(xù)運行1h，飛輪儲能裝置運行期間無故障報警。

6.2.5充放電循環(huán)效率試驗

將高速飛輪儲能裝置調(diào)整至熱備用狀態(tài)，按照GB/T36548-2018中7.12的試驗方法進行測試。

6.2.6噪聲值試驗

高速飛輪儲能裝置在達到額定功率充（放）電運行時，按照GB/T13422中5.1.16的試驗方法進行測試。

6.3電能質(zhì)量試驗

6.3.1直流接口形式

6.3.1.1工作電壓允許范圍試驗

調(diào)節(jié)主回路電源的電壓值，分別按照高速飛輪儲能裝置的最高工作電壓和最低工作電壓對飛輪儲能裝置

進行檢測，其應能正常工作。

6.3.1.2電壓紋波試驗

按照GB/T13422中5.2.4的試驗方法，對高速飛輪儲能裝置額定功率放電時的電壓紋波進行測試。

6.3.2交流接口形式

6.3.2.1諧波含量試驗

按照GB/T13422中5.3.8的試驗方法，對高速飛輪儲能裝置的充電和放電狀態(tài)分別進行諧波含量試驗。

6.3.2.2直流分量試驗

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按照GB/T36548中7.6.3的試驗方法，對高速飛輪儲能裝置的充電和放電狀態(tài)分別進行直流分量測試。

6.3.2.3電壓偏差試驗

按照GB/T12325中的試驗方法，對高速飛輪儲能裝置的充電和放電狀態(tài)分別進行電壓偏差測試。

6.3.2.4電壓不平衡度試驗

按照GB/T15543中的試驗方法，對高速飛輪儲能裝置的充電和放電狀態(tài)分別進行電壓不平衡度測試。

6.4絕緣性能試驗

6.4.1直流接口形式

6.4.1.1絕緣電阻試驗

按照圖3的測試電路及測試位置，依照GB/T3859.1-2013中7.2.3.1的試驗方法分別測量各電路之間

的電阻值。

6.4.1.2絕緣耐壓試驗

按照圖3的測試電路及參數(shù)值，依照GB/T3859.1-2013中7.2.2的試驗方法對各電路之間進行耐壓檢

測。

6.4.2交流接口形式

6.4.2.1絕緣電阻試驗

按照圖4的測試電路及測試位置，依照GB/T3859.1-2013中7.2.3.1的試驗方法分別測量各電路之間

的電阻值。

6.4.2.2絕緣耐壓試驗

按照圖4的測試電路及參數(shù)值，依照GB/T3859.1-2013中7.2.2的試驗方法對各電路之間進行耐壓檢

測。

6.5電磁兼容試驗

當高速飛輪儲能裝置處于熱備用狀態(tài)時，測試充電和放電過程狀態(tài)下的電磁兼容性能：

a）按照GB/T17626.2-2006對靜電放電抗擾度進行檢測；

b）按照GB/T17626.4-2008對電快速瞬變脈沖群抗擾度進行檢測；

c）按照GB/T17626.5-2008對浪涌抗擾度進行檢測；

d）按照GB/T17626.6-2008對射頻場感應的傳導騷擾抗擾度進行檢測；

e）按照GB/T17626.8-2006對工頻磁場抗擾度進行檢測；

f）按照GB/T17626.9-2011對脈沖磁場抗擾度進行檢測。

6.6保護功能試驗

飛輪儲能裝置正常工作時，分別針對5.6中涉及的過溫保護、軸承過溫保護、真空壓力值過低保護、過

欠壓保護等保護功能項目進行測試，分別使（模擬）飛輪儲能裝置的對應狀態(tài)值到達其自身設(shè)定的保護值，

飛輪儲能裝置應自動停機并發(fā)出警告提示。

針對5.6中涉及的短路保護功能測試，需調(diào)節(jié)飛輪儲能裝置的輸入電壓為額定值范圍時，選用合適的接

觸器使飛輪儲能裝置輸出端短路，飛輪儲能裝置自動停機并發(fā)出警告提示。

6.7可靠性要求

飛輪儲能裝置按照5.6的規(guī)定進行工作，并統(tǒng)計工作時間，連續(xù)工作時間應滿足5.6的要求。

7檢驗規(guī)則

7.1檢驗分類

8

T/CECxxxx-2019

7.1.1本標準規(guī)定的檢驗分為：

a)型式檢驗；

b)出廠檢驗。

7.1.2型式檢驗時機

飛輪儲能裝置有下列情況之一時，應進行型式檢驗：

a)新產(chǎn)品試制、定制或鑒定；

b)首制產(chǎn)品，包括轉(zhuǎn)廠生產(chǎn)的首制產(chǎn)品；

c)產(chǎn)品材料、結(jié)構(gòu)、工藝有重大改變，足以影響產(chǎn)品性能或質(zhì)量；

d)國家主管檢驗機構(gòu)提出要求。

7.2抽樣

檢驗樣品抽樣應按如下要求：

a)對每臺套飛輪儲能裝置進行出廠檢驗；

b)抽取1臺套飛輪儲能裝置進行型式檢驗。

7.3檢驗項目

飛輪儲能裝置的檢驗項目見表3。

表檢驗項目

序號試驗項目出廠檢驗型式檢驗要求檢驗方法

3

1外觀5.16.1

2充（放）電響應時間––5.2.16.2.1

3充（放）電調(diào)節(jié)時間––5.2.26.2.2

4充放電轉(zhuǎn)換時間––5.2.36.2.3

5可循環(huán)充放電次數(shù)––5.2.46.2.4

6充放電循環(huán)效率––5.2.56.2.5

7噪聲值––5.2.66.2.6

8工作電壓允許范圍––5.3.1.16.3.1.1

9電壓紋波––5.3.1.26.3.1.2

10諧波含量––5.3.2.16.3.2.1

11直流分量––5.3.2.26.3.2.2

12電壓偏差––5.3.2.36.3.2.3

13電壓不平衡度––5.3.2.46.3.2.4

14直流電壓接口裝置絕緣電阻5.4.1.16.4.1.1

15直流電壓接口裝置絕緣耐壓5.4.1.26.4.1.2

16交流電壓接口裝置絕緣電阻5.4.2.16.4.2.1

17交流電壓接口裝置絕緣耐壓5.4.2.26.4.2.2

18電磁兼容––5