电化学储能系统接入电网现场检测方案①

胡 旦，杨智皋，顾正建

(国家高端储能产品质量检验检测中心(江苏)，江苏 无锡 214028)

1 电化学储能系统标准概述

近年来，随着新能源产业的高速发展，以锂离子电池为代表的电化学储能载体的应用已从消费类和动力类领域逐步扩展到储能领域，从而带动了电化学储能系统的同步发展[1-5]。随着全国储能电站、光储充一站式结构体数量的不断增加，其验收方案和运行评价方法的发展也在逐步加速[6,7]。

电化学储能系统指以电化学电池为储能载体，通过储能变流器进行可循环电能存储、释放的系统，一般包含电池系统、储能变流器及相关辅助设施等[8]。近年来，电化学储能系统或储能电站相关的国家标准主要有GB/T 36547-2018《电化学储能系统接入电网技术规定》[9]；GB/T 36548-2018《电化学储能系统接入电网测试规范》[10]；GB/T 36549-2018《电化学储能电站运行指标及评价》[11]；GB/T 36558-2018《电力系统电化学储能系统通用技术条件》[12]和GB/T 40090-2021《储能电站运行维护规程》[13]。GB/T 36547-2018和GB/T 36548-2018主要从基本性能、基础功能、电能质量、电网适应性、系统反应时间、功率调控能力、电网故障应对能力等方面对储能系统进行宏观的评价。GB/T 36558-2018则将储能载体分为铅炭电池、锂离子电池和全钒液流电池，并将评价内容进一步延伸，从电池单元、储能变流器，到电池模组、电池管理系统，再到电池单体的微观层面。GB/T 36547-2018、GB/T 36548-2018和GB/T 36558-2018在内容上关联度较高。以锂离子电池为储能载体的系统为例，GB/T 36547-2018和GB/T 36548-2018所涵盖的储能系统相关内容通过GB/T 36558-2018的“桥梁”作用，与GB/T 36276-2018《电力储能用锂离子电池》[14]进一步关联，使得锂离子电池三大应用(消费、动力、储能)之一的储能分支在标准体系上得到了内容方面的扩充，对锂离子电池储能应用相关行业的发展具有重要作用和深远意义[15]。

就现行标准而言，GB/T 36547-2018、GB/T 36548-2018和GB/T 36558-2018共同构成了针对电化学储能系统的评价和测试方法体系，对于电化学储能电站的验收具有较高的指导意义。而GB/T 36549-2018和GB/T 40090-2021主要侧重于储能电站在运行过程中的维护与评价。GB/T 36549-2018侧重于储能电站整体的电能使用能力、使用过程能效和故障率，通过权重评分的形式将电站的综合效益量化。GB/T 40090-2021主要涉及储能电站的巡检内容、故障及异常排除方法和日常维护要求等，有助于保障电站处于安全、高效的运行状态，从而提高综合效益[16]。

本文主要围绕GB/T 36547-2018、GB/T 36548-2018展开电化学储能系统接入电网现场检测方法的研究。首先，研究梳理标准中各项检测内容，明确具体流程、检测要求、判定依据等关键信息；其次，根据标准内容制定现场检测方案，并结合实际现场检测过程分析汇总方案中存在的问题。最后，总结论证可操作性强、效率高、严格符合标准要求的现场检测方案。

2 GB/T 36547-2018与GB/T 36548-2018解读

GB/T 36547-2018与GB/T 36548-2018规定电化学储能系统接入电网共有检测项目21项，如表1所示。其中第15—21项涉及电网模拟设备或仅需现场检查记录，第1—14项现场检测必要性高、可操作性强，故作为现场检测方案重点讨论对象。

前14个检测项目中，可预期测试时间的项目累计需要至少9.12 h可完成，“额定能量”和“额定功率能量转换效率”的测试时间需结合储能电站技术参数和现场实际情况确定，因此讨论时间时将其排除在外。

表1中编号为1—14的检测项目，其具体步骤统计于表2。具体表达方式为功率设定值加步骤持续时间，如“-0.25PN 30 s”表示以储能系统额定功率PN的0.25倍充电30 s。

由表2可知，“电压不平衡度”与“谐波”测试、“充电响应时间”与“充电调节时间”测试、“放电响应时间”与“放电调节时间”测试、“额定能量”与“额定功率能量转换效率”测试的步骤完全一致；“充电到放电转换时间”与“放电到充电转换时间”测试的步骤部分重叠，并与“额定能量”测试的步骤重叠。因此，在实际现场检测过程中，为了简化现场操作过程和提高检测效率，可将参数调节过程合并，即仅通过一个流程同步完成“电压不平衡度”与“谐波”测试。同理，其他具体步骤一致的测试也可由一个流程同步完成。最终通过这种步骤精简的方式可实现编号为8、9、10、11的测试项目同步完成，4、6同步完成，5、7同步完成，2、3同步完成。而编号为1、12、13、14的测试项目需要通过独立的参数调节过程完成。

此外，8号测试项目最终步骤与1号测试项目(两种模式顺序可调换)首个步骤内容一致，均为“PN 30 s”；1号测试项目两个模式的首尾步骤内容一致，均为“0PN 30 s”。因此，均考虑合并以省去2个工步。

表1 检测项目统计Table 1 Statistics of test items.

表2 电化学储能系统接入电网现场检测项目步骤统计Table 2 Statistics of field test steps of EESS connected to power grid.

续表

3 现场检测方案制定

现场检测过程的可操作性和检测效率至关重要，除受检测设备、现场条件等客观因素的影响以外，全面、高效的实施方案可以大幅提高现场工作效率。在实际储能系统的现场检测中，大部分测试项目对于起始状态有一定的要求，比如2号测试项目的充电模式下，假设完成测试时会向系统累计充电1 MWh，那么对于4 MWh的系统，理论上就必须在荷电0～3 MWh的状态下开始才能顺利完成，否则将出现测试中断的现象，从而降低现场工作效率。而10号(11号同步)测试项目的内容为在任意状态下开始测试，接着通过3个完整充放电过程将系统状态调节为完全放电状态。因此将其设定为现场检测的首项工作内容，可以省去储能系统状态调节时间，同时还可以明确储能系统的状态为完全放电态，后续测试项目采用先充电模式后放电模式(或先升功率模式后降功率模式)的顺序即可顺利完成。因此，1—11号测试内容最终可转化为图1a所示输入信号设置流程和图2所示工步流程。

综上所述，按照图1a和图2所示的设置流程可按顺序完成10(8、9、11同步)、1、4(6同步)、5(7同步)、2(3同步)号检测项目。12号项目涉及过载，13、14号项目涉及无功调节，因此需要通过图1b、1c、1d所示过程分别独立完成。其中测试都在0时刻开始，图1a中t1表示完成额定功率下3个完整充放电循环的时刻。

4 结果分析

采用上述对检测项目科学整合排序以精简检测步骤方式可以大幅提高现场工作效率，最终方案具备效率高、可行性高等优势，一次设置即可完成1—11号检测项目，降低了现场工作的复杂程度。按照图1a和图2所示，最终方案中除去无法预计时间的检测项目以外，1—11号项目所需时间仅为单项时间累计的50%(140 40 s/28 020 s)，所有14个项目实际所需时间仅为单项时间累计的57%(188 40 s/328 20 s)，即实际现场检测方案可节省40%以上的时间。需要特别指出的是，在储能系统允许调节频率较低(无法实现每30s变化功率)的情况下，现场工作所需时间将大大加长，该方案节省的绝对时间也会成倍增加，这对于减少现场检测工作中的资源消耗和降低现场工作难度等均具有重要意义。

图1 现场检测参数设置流程Fig.1 Flow chart of field test parameter setting.

图2 现场检测方案工步流程Fig.2 Flow chart of field test program.

5 结论

GB/T 36547-2018、GB/T 36548-2018规定了21项电化学储能系统接入电网的检测内容。本文分析了21项检测参数的试验方法、技术要求及检测时耗等。在此基础上，首先通过分析试验方法和实际操作，确定将现场检测必要性高、可操作性强的14个检测项目作为重点讨论对象；接着对检测项目进行科学整合排序，精简检测工步；最终确定现场检测方案。最终方案仅需对储能系统做一次设定操作即可连续完成11项内容的测试，降低了现场工作复杂程度，提高了工作效率，并且累计可节省现场工作时间40%以上。提出的现场检测方案实用性强、效率高，可顺利完成电化学储能系统接入电网的科学检测，用于电化学储能系统的验收或基本评价。