《一次調(diào)頻用飛輪儲能系統(tǒng)接入技術(shù)規(guī)范》

ICSXXXXXX

CCSXXXX

團體標準

T/CIECCPAXXX—20XX

一次調(diào)頻用飛輪儲能系統(tǒng)接入技術(shù)規(guī)范

TechnicalspecificationforaccesstoFlywheelenergystoragesystemfor

primaryfrequencymodulation

（征求意見稿）

XXXX–XX–XX發(fā)布XXXX–XX–XX實施

中國工業(yè)節(jié)能與清潔生產(chǎn)協(xié)會發(fā)布

T/CIECCPAXXX—20XX

一次調(diào)頻用飛輪儲能系統(tǒng)接入技術(shù)規(guī)范

1范圍

本標準規(guī)定了一次調(diào)頻用飛輪儲能系統(tǒng)的測試條件、技術(shù)要求、試驗方法等內(nèi)容。

本標準適用于額定功率1MW及以上、支撐時間不低于2min的用于電力系統(tǒng)電源一次調(diào)頻輔助設備的飛

輪儲能系統(tǒng)，其他容量和支撐時間的一次調(diào)頻輔助用飛輪儲能系統(tǒng)可參照執(zhí)行。

注：電力系統(tǒng)電源包括：火電、水電、核電、風電、光熱、光伏等各類發(fā)電廠，以及抽水蓄能等儲

能電站。

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。

GB4793.1-2007測量、控制和實驗室用電氣設備的安全要求第1部分：通用要求

GB/T40595-2021并網(wǎng)電源一次調(diào)頻技術(shù)規(guī)定及試驗導則

GB/T12325電能質(zhì)量供電電壓偏差

GB/T12326電能質(zhì)量電壓波動和閃變

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/T24337電能質(zhì)量公用電網(wǎng)間諧波

GB/T36547-2018電化學儲能系統(tǒng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定

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

3術(shù)語和定義

1.1飛輪儲能flywheelenergystorage

一種把電能轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)體的動能來存儲物理能量的方式。

1.2飛輪儲能系統(tǒng)控制器magneticflywheelenergystoragesystemcontroller

由若干電子電路器件組合，用于實現(xiàn)對飛輪儲能系統(tǒng)的控制，保障被控設備安全、可靠地運行。其

主要功能有：自動控制、保護、監(jiān)視和測量。

1.3飛輪儲能系統(tǒng)magneticflywheelenergystoragesystem

以飛輪儲能為儲能載體，實現(xiàn)電能與動能雙向轉(zhuǎn)化的儲能裝置，包括飛輪儲能單元、飛輪儲能系統(tǒng)

控制器、充/放電變流器、儲能變流器和制動電阻（可選）組成的系統(tǒng)裝置統(tǒng)稱。飛輪儲能系統(tǒng)可以由滿

足一次調(diào)頻要求的單個或多個陣列的儲能裝置組成。

注：飛輪儲能系統(tǒng)示意圖參見圖A。

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1.4工作轉(zhuǎn)速區(qū)間Workingspeedrange

飛輪儲能系統(tǒng)滿足穩(wěn)定工作狀態(tài)的最小轉(zhuǎn)速至滿電量最大轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速區(qū)間

1.5待機狀態(tài)readymode

飛輪儲能系統(tǒng)正常穩(wěn)定運行在工作轉(zhuǎn)速區(qū)間的某一轉(zhuǎn)速，收到控制指令即可與電網(wǎng)進行能量交換的

狀態(tài)。

1.6支撐時間supporttime

飛輪儲能系統(tǒng)以額定功率持續(xù)充電（或放電）的最長時間。

1.7充電過程chargingprocess

飛輪儲能系統(tǒng)作為電力負荷，從外接電源吸收能量，以電動機方式運行且轉(zhuǎn)速逐漸升高，將電能轉(zhuǎn)

化為動能儲存在飛輪儲能單元內(nèi)的過程。

1.8放電過程dischargeprocess

飛輪儲能系統(tǒng)作為電源以發(fā)電機方式運行且轉(zhuǎn)速下降，將存儲的動能以電能的方式釋放出來，通過

充/放電變流器（和/或）儲能變流器輸出到電網(wǎng)或負載且轉(zhuǎn)速逐漸下降的過程。

1.9一次調(diào)頻primaryfrequencycontrol;PFC

當電力系統(tǒng)頻率偏離目標頻率時，電源通過控制系統(tǒng)的自動反應，調(diào)整有功出力減少頻率偏差的控

制功能。

[來源:GB40595—2021,3.1]

1.10響應時間responsetime

待機狀態(tài)下，飛輪儲能系統(tǒng)自收到控制信號起，從待機狀態(tài)轉(zhuǎn)換成充電（放電）狀態(tài)，直到充電（放

電）功率首次達到額定功率90%的時間。

1.11調(diào)節(jié)時間settlingtime

待機狀態(tài)下，飛輪儲能系統(tǒng)自收到控制信號起，從待機狀態(tài)轉(zhuǎn)換成充電（放電）狀態(tài)，直到充電（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。

1.12轉(zhuǎn)換時間transfertime

飛輪儲能系統(tǒng)充電（放電）狀態(tài)下，自收到控制信號起，從充電（放電）狀態(tài)轉(zhuǎn)換成放電（充電）

狀態(tài)，直到放電（充電）功率首次達到額定功率90%的時間。

4測試條件

1.13測試環(huán)境

測試應在以下環(huán)境條件下進行：

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a)環(huán)境溫度：-40℃～40℃；

b)相對濕度：≤90％；

c)海拔高度：≤2000m。

1.14電氣條件

測試場地電氣安全應滿足GB4793.1-2007測量、控制和實驗室用電氣設備的安全要求第1部分：

通用要求。

1.15安裝要求

測試飛輪本體安裝應符合以下要求：

a)飛輪本體安裝使用地點無強烈振動和沖擊，無強電磁干擾，外磁場感應強度均不得超過0.5mT；

b)飛輪本體安裝垂直傾斜度不超過1.5°；

c)飛輪本體使用地點不得有爆炸危險介質(zhì)，周圍介質(zhì)不含有腐蝕金屬和破壞絕緣的有害氣體及導

電介質(zhì)，不允許有霉菌存在。

1.16安全防護

測試前應滿足以下安全防護要求：

a)飛輪本體應安裝在擁有充分安全防護措施的試驗地坑中，地坑應具備抗沖擊能力的密閉蓋板；

b)測試系統(tǒng)應配備監(jiān)測裝置，且運行正常，測試開始前監(jiān)測數(shù)據(jù)都應在安全合理范圍內(nèi)；

c)飛輪本體已完全固定，且測試線路連接無誤；

d)測試回路中應配備制動電阻，且功率不小于額定功率的1/2；

e)測試人員應與飛輪本體絕對隔離，且與飛輪本體不應在同一水平高度，應防止任何可能出現(xiàn)的

意外發(fā)生。

5技術(shù)要求

1.17功率

飛輪儲能系統(tǒng)測試功率應不小于額定功率。

1.18支撐時間

飛輪儲能系統(tǒng)的支撐時間應不小于2min。

1.19響應時間

飛輪儲能系統(tǒng)的響應時間應不大于100ms。

1.20轉(zhuǎn)換時間

飛輪儲能系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換時間應不大于200ms。

1.21調(diào)節(jié)時間

飛輪儲能系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間應不大于100ms。

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1.22功率控制精度

飛輪儲能系統(tǒng)的控制精度誤差應不超過±1%。

1.23轉(zhuǎn)換效率

飛輪儲能系統(tǒng)額定功率能量轉(zhuǎn)換效率不應低于85％。

1.24待機損耗

飛輪儲能系統(tǒng)在額定轉(zhuǎn)速的待機損耗應不大于額定功率的5%。

1.25連續(xù)工作時間測試

飛輪儲能系統(tǒng)應至少連續(xù)運行168小時，且額定功率充放電次數(shù)不低于1680次。

1.26一次調(diào)頻技術(shù)規(guī)定

基于飛輪儲能系統(tǒng)的并網(wǎng)電源一次調(diào)頻技術(shù)應滿足GB/T40595-2021中5-9的要求。

1.27三相電壓不平衡度

飛輪儲能系統(tǒng)介入公共連接點的電壓不平衡度應滿足GB/T15543的要求，電壓偏差應滿足GB/T

12325的要求，電壓波動和閃變值應滿足GB/T12326的要求。

1.28諧波

飛輪儲能系統(tǒng)接入公共連接點的諧波電壓應滿足GB/T14549的要求。

飛輪儲能系統(tǒng)接入公共連接點的間諧波電壓應滿足GB/T24337的要求。

1.29直流分量

飛輪儲能系統(tǒng)接入公共連接點的直流電流分量不應超過其交流額定值的0.5％。

1.30故障穿越

飛輪儲能系統(tǒng)故障穿越能力應符合GB/T36547-2018中7.2的規(guī)定。

6試驗方法

1.31單循環(huán)測試

測試應按以下步驟進行：

a)飛輪儲能系統(tǒng)按照圖A連接測試回路，測試裝置連接在交流側(cè)；

b)控制飛輪儲能系統(tǒng)到達額定功率工作轉(zhuǎn)速區(qū)間內(nèi)的最低轉(zhuǎn)速；

c)按圖B中Sinal信號指令控制飛輪儲能系統(tǒng)，首先按Sinal+控制指令進行額定功率充電，直至

到達額定轉(zhuǎn)速后切換到Sinal-控制指令進行額定功率放電，直至到達額定功率工作轉(zhuǎn)速區(qū)間內(nèi)

的最低轉(zhuǎn)速后再次切換到Sinal+控制指令進行額定功率充電，直至充電功率穩(wěn)定后；切換到

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Sinal0控制指令進行零功率控制，直至功率穩(wěn)定后，再次切換到Sinal-控制指令進行額定功率

放電，直至放電功率穩(wěn)定后，切換到Sinal0控制指令進行零功率控制。

d)通過測量裝置記錄整個過程的控制指令曲線和功率曲線數(shù)據(jù)，如圖B所示，記錄第一次充電過

程輸入能量Ein和第一次放電過程輸出能量Eout；

e)分別測試數(shù)據(jù)中提取并計算得出以下測試結(jié)果：

1)額定充電功率Pin和額定放電功率Pout；

2)充電響應時間tu：測試中從第一次接收到Sinal+控制指令開始，直到充電功率首次達到額

定功率90%的時間；

3)放電響應時間td：測試中從第二次接收到Sinal-控制指令開始，直到放電功率首次達到額

定功率90%的時間；

4)充電調(diào)整時間tau：測試中從第一次接收到Sinal+控制指令開始，直到充電功率首次達到額

定功率且功率偏差穩(wěn)定在額定功率的±2%以內(nèi)的起始時刻的時間；

5)放電調(diào)整時間tad：測試中從第二次接收到Sinal-控制指令開始，直到放電功率首次達到額

定功率且功率偏差穩(wěn)定在額定功率的±2%以內(nèi)的起始時刻的時間；

6)充電支撐時間trc：測試中從第一次以額定功率穩(wěn)定（控制在±2%以內(nèi)）充電開始，直到額

定功率充電終止的時間；

7)放電支撐時間tdc：測試中從第一次以額定功率穩(wěn)定（控制在±2%以內(nèi)）放電開始，直到額

定功率放電終止的時間；

8)充電到放電轉(zhuǎn)換時間tsd：測試中從第一次接收到Sinal-控制指令開始，直到放電功率首次

達到額定功率90%的時間；

9)tsu放電到充電轉(zhuǎn)換時間；測試中從第二次接收到Sinal+控制指令開始，直到充電功率首次

達到額定功率90%的時間；

10)額定功率充電控制精度△Pin按公式（1）計算：

（1）

式中：

△Pin——額定功率充電控制精度；

Pinset——設定額定充電功率值，單位為(W)；

Pinmax——實際測試中第一次達到設定額定充電功率后，從第10秒到第50秒的功率最大值，

單位為(W)；

Pinmin——實際測試中第一次達到設定額定充電功率后，從第10秒到第50秒的功率最小值，

單位為(W)；

11)額定功率放電控制精度△Pout按公式（2）計算：

（2）

式中：

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△Pout——額定功率放電控制精度；

Poutset——設定額定放電功率值，單位為(W)；

Poutmax——實際測試中第一次達到設定額定放電功率后，從第10秒到第50秒的功率最大

值，

單位為(W)；

Poutmin——實際測試中第一次達到設定額定放電功率后，從第10秒到第50秒的功率最小值，

單位為(W)；

12)額定功率充放電轉(zhuǎn)換效率η按公式（3）計算：

（3）

式中：

η——額定功率充放電轉(zhuǎn)換效率；

Ein——測試中第一次充電過程輸入能量，單位為(W·h)；

Eout——測試中第一次放電過程輸出能量，單位為(W·h)；

f)重復b)～e)三次，取3次測試結(jié)果的平均值；

g)所有測試項結(jié)果應滿足5.1-5.7規(guī)定的要求。

1.32待機損耗測試

待機損耗測試應按以下步驟進行測試：

a)飛輪儲能系統(tǒng)按照圖A連接測試回路；

b)控制飛輪儲能系統(tǒng)穩(wěn)定在額定轉(zhuǎn)速，保持此狀態(tài)連續(xù)平穩(wěn)運行10min以上，通過測量裝置記錄

下實時的飛輪系統(tǒng)輸入有功功率值；

c)計算出實時的飛輪系統(tǒng)輸入有功功率的平均值，結(jié)果應滿足5.8規(guī)定的要求。

1.33連續(xù)工作測試

連續(xù)工作時間測試應按以下步驟進行：

a)飛輪儲能系統(tǒng)按照圖A連接測試回路；

b)控制飛輪儲能系統(tǒng)到達額定功率工作轉(zhuǎn)速區(qū)間內(nèi)的最低轉(zhuǎn)速；

c)控制飛輪儲能系統(tǒng)以額定功率充電一分鐘-維持兩分鐘-額定功率放電一分鐘-維持兩分鐘的循

環(huán)方式連續(xù)運行，功率曲線圖C所示；

d)在整個運行過程中，需實時監(jiān)測記錄：運行轉(zhuǎn)速、電機溫度、磁軸承溫度、真空度。記錄間隔

應不超2s；

e)連續(xù)工作測試時間與充放電次數(shù)應滿足5.9規(guī)定的要求，且飛輪儲能系統(tǒng)在整個測試過程中運

行穩(wěn)定無任何異常。

1.34一次調(diào)頻試驗

基于飛輪儲能系統(tǒng)的并網(wǎng)電源一次調(diào)頻試驗應按GB/T40595-2021中10-14的規(guī)定進行測試，且滿

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足5.10規(guī)定的要求。

1.35三相電壓不平衡度測試

磁懸浮飛輪儲能系統(tǒng)在充電和放電狀態(tài)下分別測試，并按照GB/T15543的相關(guān)規(guī)定進行系統(tǒng)的三相

電壓不平衡度測試。

1.36諧波

磁懸浮飛輪儲能系統(tǒng)在充電和放電狀態(tài)下分別測試，并按照GB/T14549的相關(guān)規(guī)定進行系統(tǒng)的諧波

測試，按照GB/T24337的相關(guān)規(guī)定進行系統(tǒng)的間諧波測試。

1.37直流分量

磁懸浮飛輪儲能系統(tǒng)接入公共連接點的直流電流分量應納按GB/T36548-2018中7.6.3的規(guī)定進行

測試。

1.38故障穿越

磁懸浮飛輪儲能系統(tǒng)故障穿越能力應按GB/T36548-2018中7.4及7.5的規(guī)定進行測試。

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附錄A

（規(guī)范性）

飛輪儲能陣列系統(tǒng)測試回路示意圖

1.儲能變流器；2.剎車電阻；3.充/放電變流器；4.飛輪儲能單元；5.飛輪儲能系統(tǒng)。

圖A.飛輪儲能系統(tǒng)示意圖

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附錄B