NB/T 42089-2016.Technical standard for power conversion system of electrochemical energy storage station.
1范围
NB/T 42089规定了单机功率为100kW 以上电化学储能电站用功率变换系统(以下简称PCS)的使用条件、技术要求、检验试验项目及要求、标志、包装和贮运。
NB/T 42089适用于电化学储能电站的新建、扩建或改建。
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，仅所注日期的版本适用于本标准。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本标准。
GB/T 191包装 储运图示标志
GB/T 2423.1电工电子产 品环境试验第2 部分:试验方法试验 A:低温
GB/T 2423.2电工电子产 品环境试验第2 部分:试验方法试验 B:高温
GB/T 2423.10电 工电子产品环境试验第2 部分:试验方法试验Fc:振动(正弦)
GB 3768-1996 声学声压法测定噪声源功率级
GB/T 3859.1半导 体变流器基本要求的规定
GB/T 3859.2半导体变流器 应用导则
GB 4208外壳防护等级 (IP 代码)
GB/T4365-2003 电工术语 电磁兼容
GB/T 5226.1机械电气安全 机械电气设备第1 部分:通用技术条件
GB/T 12325电能质量 供电电压允许偏差
GB/T 12326电能质量电压波动 与闪变
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1电化学储能电站electrochemical energy storage station (EESS)
采用电化学电池作为储能元件，可进行电能存储、转换及释放的电站。
3.2功率变换系统power conversion system，PCS
实现储能电池与交流电网之间双向能量转换的系统。

ICS27.180
备案号：55698-2016
中华人民共和国能源行业标准
NB/T42089—2016
电化学储能电站功率变换系统技术规范Technical standardforpower conversion system ofelectrochemicalenergystoragestation2016-08-16发布
国家能源局bzxZ.net
2016-12-01实施
规范性引用文件
术语和定义
使用条件…
技术要求
检验和试验项目
标志、包装、运输和储存·
附录A（规范性附录）
PCS装置遥测、遥信信号表
NB/T42089—2016
NB/T42089-2016
本规范是根据国家能源局《国家能源局关于下达2011年第二批能源领域行业标准制（修）订计划的通知》（国能科技（2011）252号）的任务而编制。本标准的附录A为规范性附录。
本标准由中国电力企业联合会提出。本标准由全国电力储能标准化技术委员会归口。本标准的起草单位：南方电网科学研究院有限责任公司、中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司、中国南方电网有限责任公司调峰调频发电公司、中国电力科学研究院。本标准的主要起草人：黎小林、陆志刚、李勇琦、陈满、黄晓东、许树楷、王科、钟朝现、庞学跃、廖毅、史正军、张百华、伍科、张英杰、侯朝勇、王松岑、胡娟。本标准在执行过程中的意见或建议反馈至中国电力企业联合会标准化管理中心（北京市白广路二条一号，100761)。
1范围
电化学储能电站功率变换系统技术规范NB/T42089—2016
本规范规定了单机功率为100kW以上电化学储能电站用功率变换系统（以下简称PCS）的使用条件、技术要求、检验试验项目及要求、标志、包装和贮运。本规范适用于电化学储能电站的新建、扩建或改建。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，仅所注日期的版本适用于本标准。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本标准。GB/T191包装储运图示标志
GB/T2423.1电工电子产品环境试验位第2部分：试验方法
试验A：低温
GB/T2423.2电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验B：高温GB/T2423.10电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Fc：振动（正弦）GB3768—1996声学声压法测定噪声源功率级GB/T3859.1半导体变流器基本要求的规定半导体变流器应用导则
GB/T3859.2
GB4208外壳防护等级（IP代码）GB/T43652003
电工术语电磁兼容
机械电气安全机械电气设备第1部分：通用技术条件GB/T5226.1
GB/T12325
GB/T12326
GB/T13384
电能质量供电电压允许偏差
电能质量电压波动与闪变
机电产品包装通用的技术条件
半导体电力变流器电气试验方法GB/T13422-
—1992
GB/T14549
GB/T15543
GB/T15945
电能质量公用电网谐波
电能质量
三相电压允许不平衡度
电能质量
电力系统频率允许偏差
GB/T17626.2—2006
GB/T17626.3—2006
GB/T17626.4—2008
GB/T17626.5—2008
GB/T17626.6—2008
试验和测量技术静电放电抗扰度试验电磁兼容
电磁兼容
电磁兼容
电磁兼容
电磁兼容
试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验试验和测量技术
电快速瞬变脉冲群抗扰度试验
试验和测量技术浪涌（冲击）抗扰度试验试验和测量技术射频场感应的传导骚扰抗扰度电磁兼容试验和测量技术电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度试验GB/T17626.112008
GB17799.4电磁兼容通用标准
工业环境中的发射标准
GB/T178830.2S和0.5S级静止式交流有功电能表GB/T20321.2离散型风能、太阳能发电系统用逆变器第2部分：试验方法DL/T614多功能电能表
DL/T781—2001电力用高频开关整流模块DL/T5202电能量计量系统设计技术规程1
NB/T42089—2016
NB/T320042013光伏发电并网逆变器技术规范3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。3.1
电化学储能电站electrochemical energy storage station（EESS）采用电化学电池作为储能元件，可进行电能存储、转换及释放的电站。3.2
功率变换系统powerconversionsystem，PCS实现储能电池与交流电网之间双向能量转换的系统。3.3
孤岛islanding
电网失压时，储能站仍保持对失压电网中的某一部分负荷继续供电的状态。注：孤岛可分为计划性孤岛和非计划性孤岛。计划性孤岛是指按预先配置的控制策略，有计划地进入孤岛运行状态。非计划性孤岛是指非计划、不受控地进入孤岛运行状态。3.4
员anti-islanding
防孤岛
防止非计划性孤岛的发生。
注：非计划性孤岛发生时，由于系统供电状态未知，将造成以下不利影响：①可能危及电网线路维护人员和用户的生命安全；②干扰电网的正常合闸；③电网不能控制孤岛中的电压和频率，从而损坏配电设备和用户设备。3.5
constantpowercharge
恒功率充电
电池充电过程中保持功率恒定，电池电压随充电的进行逐步升高。当电池、最高单体电池电压或整组大于等于规定的电压值后，停止充电。3.6
直流电压纹波系数ripplefactorofvoltage电压纹波系数定义为直流电压脉动量峰值和谷值之差的一半与直流输出电压平均值之比，按照公式（1）计算：
8=[(U,-U.)/2U.1X100%
式中：
纹波系数：
U直流电压中脉动峰值；
Ug—直流电压中脉动谷值；
Up—直流电压平均值。
Einterconnectedchargingstate并网充电状态
并网充电状态是指PCS装置的交流侧与电网交流母线连接，直流侧与电池相连，且根据电池的荷电状态，通过外接交流母线吸收功率对电池进行充电的状态。3.8
interconnecteddischargingstate并网放电状态
并网放电状态是指PCS装置的直流侧与电池相连，交流侧与电网交流母线连接，根据电网需要，按照监控系统或自身控制器给定的功率输出指令，将电池能量进行逆变后送往外接交流母线的状态。2
孤岛运行状态islandingstate
NB/T42089—2016
孤岛运行状态是指PCS装置的计划性孤岛，储能站的一台或多台PCS装置在容量允许的范围内，不依赖大电网的支持，独立带负载运行，并提供符合电能质量要求的电能的运行状态。3.10
待机状态standbystate
待机状态是指PCS装置准备进入工作状态或某一工作状态完成之后的热备用状态，此时直流侧、交流侧断路器均处于合闸位置，PCS装置处于仅封锁脉冲的状态。3.11
停机状态stopstate
停机状态是指PCS装置封锁脉冲，同时直流侧和交流侧的接触器均处于断开位置的状态。4总则
4.1PCS可实现储能电池与交流电网之间双向能量转换，具备有功和无功解耦控制的四象限运行功能。
4.2PCS装置可接收监控系统的控制指令对电池进行充放电。4.3PCS装置应能和电池管理系统配合以保障电池的安全4.4PCS装置应依据上层管理系统指令执行相应动作，实现对充放电电压和电流的闭环控制。5使用条件
5.1正常使用的环境条件
5.1.1温度
设备运行期间周围环境温度应不高于50℃，不低于-20℃。5.1.2湿度
日平均相对湿度应不大于95%，月平均相对湿度应不大于90%，产品上不应出现凝露。5.1.3海拨
海拔应小于或等于2000m；海拔大于2000m时，应按GB/T3859.2规定降额使用。5.1.4振动、冲击和磁场干扰
设备安装使用地点应无强烈振动和冲击，无强电磁干扰，外磁场感应强度不得超过0.5mT。5.1.5安装垂直倾斜度
设备安装垂直倾斜度应不超过5%。5.1.6其他
设备安装地点不得有爆炸危险介质，周围介质不含有腐蚀金属和破坏绝缘的有害气体及导电介质。5.2交流电网电气条件
若无其他规定，符合本标准的PCS装置在下列电网条件下，应能以正常方式运行a）电网频率范围47.5Hz~51.5Hz；b）电网电压允许偏差为额定电压的一10%~+15%：3
NB/T42089—2016
c）三相电压不平衡度不超过GB/T15543规定的数值；d）公用电网谐波电压不超过GB/T14549一1993中第4章规定的限值。6技术要求
6.1基本技术参数
PCS装置应满足以下各项基本参数要求：a）电网发生短路故障时，PCS装置提供的最大短路电流应小于1.5倍额定电流；b）装置在额定工况运行时在距离1m处测得的噪声等级应小于80dB：c）防护等级应不小于IP20。
6.2转换效率
PCS装置工作在充电或放电状态时，最优效率不宜低于95%。注：该效率指PCS装置整体的整流或逆变效率，考虑各DC/DC和DC/AC环节的损耗、工作电源损耗和冷却系统的损耗；不包括升压变压器损耗，但包括隔离变压器损耗和制冷机组损耗。6.3交流侧电能质量要求
6.3.1基本要求
PCS装置向电网或者本地交流负载输送电能的质量，在谐波、电压偏差、频率偏差、电压不平衡度、电压波动和闪变等方面应满足相应的国家相关标准。6.3.2谐波和波形畸变
PCS接入电网后不应造成电网电压波形过度畸变和注入电网过度的谐波电流。与电网连接点的谐波电压和谐波电流的限值应满足GB/T14549的要求。6.3.3电压偏差
正常工况下，PCS交流输出端电压的允许偏差不应超过GB/T12325规定的允许偏差。6.3.4电压不平衡度
PCS接入电网后，公共连接点的三相电压不平衡度应不超过GB/T15543规定的限值，正常运行时公共连接点的负序电压不平衡度应不超过2%，短时应不超过4%；其中由PCS引起的负序电压不平衡度应不超过1.3%，短时不得超过2.6%。6.3.5频率
6.3.5.1PCS并网时应与电网同步运行。6.3.5.2PCS孤岛运行时交流输出端频率的最大允许偏差为0.5Hz，电网额定频率为50Hz。6.3.6电压波动和闪变
PCS并网运行时在低压供电系统中产生的电压波动和闪变应满足GB/T12326的规定。6.3.7直流分量
并网运行时，PCS向电网馈送的直流电流分量应不超过其输出电流额定值的0.5%。4
6.4直流侧电能质量要求
6.4.1PCS装置对电池充电时应满足电池对充电电压、电流的电能质量要求。6.4.2直流电压纹波系数应不大于1%。6.4.3直流电流纹波系数应不大于5%。6.5
绝缘耐压性
绝缘电阻
一次回路
PCS装置的直流侧电路对地、交流侧电路对地绝缘电阻应不小于10MQ2。b）
二次回路
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用直流开路电压为500V的测试仪测量各回路之间的绝缘电阻，应满足以下要求：1）在常温和相对湿度不高于90%时，电气回路与壳体的接地部件之间的绝缘电阻应不小于20M2;
2）无电气联系的各带电回路之间的绝缘电阻应不小于0.5M2。6.5.2绝缘强度
PCS的直流侧电路对地、交流侧电路对地以及直流侧电路对交流侧电路应承受50Hz的正弦交流电压1min，试验电压的方均根值如表1所示，PCS应不击穿、不飞弧，漏电流小于20mA。试验电压应从零开始，以每级为规定值的5%的有级调整方式上升至规定值后，持续1min。表1绝缘强度试验电压（V）
额定电压UN
U≤60
60300U%≤690
690800试验电压
注1：整机绝缘强度按上述指标仅能试验一次。用户验收产品时如需要进行绝缘强度试验，应将上列试验电压降低25%进行。
注2：不带隔离变压器的PCS不需要进行直流侧电路对交流侧电路的绝缘强度测试。6.6过载能力
PCS装置应具备一定的过载（过电流）能力，在110%的标称电流容量下，可持续运行时间不应少于10min，在120%的标称电流容量下，可持续运行时间不应少于1min。6.7
机体和结构质量
6.7.1机体结构
PCS的结构和机柜本身的制造质量应符合下列要求：5
NB/T42089—2016
a）机架组装有关零部件均应符合相应的技术要求；b）油漆电镀应牢固、平整，无剥落、锈蚀及裂痕等现象：c）机架面板应平整，文字和符号应清楚、整齐、规范、正确；d）标牌、标志、标记应完整清晰：e）各种开关应便于操作，灵活可靠；f）各类按钮、开关等操作件的操作寿命不应少于1000次；g）应有带电自锁装置。
6.7.2接地
为了消除设备之间的电位差和噪声干扰，机柜内应有足够截面的铜接地母线，机柜和设备都应有接地端子，并用截面不小于4mm2的多股铜线连接到铜接地母线上来接地。6.7.3电能计量
PCS装置应能够分时段和方向计算直流侧电能，计算误差小于土3%。6.8电磁兼容性
发射要求
正常工作的PCS的电磁发射应不超过GB17799.4规定的发射限值。6.8.2静电放电抗扰度
静电放电抗扰度应符合GB/T17626.2一2006标准抗扰度等级3的要求，即空气放电8kV和接触放电6kV，试验结果应符合GB/T17626.2—2006标准第9条中b类要求。6.8.3射频电磁场辐射抗扰度
射频电磁场辐射抗扰度应符合GB/T17626.3一2006试验等级3的要求，试验场强10V/m，试验结果应符合GB/T17626.3-一2006标准中a类要求。6.8.4电快速瞬变脉冲群抗扰度
电快速瞬变脉冲群抗扰度应符合GB/T17626.4一2008试验等级2的要求，电源端±1kV，试验结果应符合GB/T17626.4—2008标准中a类要求。6.8.5浪涌（冲击）抗扰度
对电源端口施加1.2/50us的浪涌信号，试验等级为线对线土1kV，线对地土2kV，试验结果应符合GB/T17626.5—2008标准中第9条b类要求。6.8.6射频场感应的传导骚扰抗扰度传导抗扰度应符合GB/T17626.62008中试验等级3的要求，试验结果应符合GB/T17626.6—2008标准中a类要求。
6.8.7电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度根据PCS的预期工作环境，按GB/T17626.11一2008中附录B的规定选择试验等级，PCS应能承受所选试验等级的电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度试验。6
6.9装置的控制
6.9.1启动与关停
NB/T42089—2016
PCS装置能实现就地和远程启动与关停，启动时应进行自检，具有完善的软硬件自检功能，装置故障或异常时应告警并详细记录相关信息。a）启动时间：从PCS装置收到启动命令到额定功率运行时间应不超过5sb）关停时间：任意工况下，从PCS装置接受关停指令到交流侧开关断开所用时间应不超过100ms。6.9.2装置的控制方式
PCS装置宜设置四种控制方式：LOCKOUT（锁定退出），LocalSBS（就地手动），LocalAuto（就地自动），Remote（远方），控制方式优先级依次按Lockout、LocalSBS、LocalAuto、Remote提高。6.9.3装置的运行状态
PCS运行状态应有充电、放电、待机和停机四种运行状态，且能相互切换，从额定功率并网充电模式状态转为额定功率并网放电状态所需的时间应小于200ms。6.10孤岛运行技术要求
6.10.1孤岛运行要求
6.10.1.1单个PCS装置宜具备独立孤岛运行能力，多个PCS装置宜具备并列孤岛运行能力。6.10.1.2PCS装置应区分计划与非计划孤岛运行，通过防孤岛保护来避免非计划孤岛运行。6.10.1.3计划孤岛运行时，PCS装置应按照设定的条件脱离主网，在容量范围内为部分负荷提供频率和电压稳定的电能。
6.10.2电能质量
当电阻负载在20%～100%变化时，电压精度应控制在土3%以内，电压总畸变率应小于5%，输出频率50Hz土0.5Hz，电压过渡变动范围在10%以内，恢复时间应小于40ms。6.10.3并列运行控制
PCS装置宜具备在孤岛运行情况下与其他PCS装置并列运行的功能，确保孤岛运行时，多个PCS设备能按照统一的电压、频率向负荷稳定供电，同时能承受正常的负荷波动冲击。6.10.4电池充放电控制
6.10.4.1当PCS接收到BMS的过充过放电告警信号，PCS应停止电池的充放电。6.10.4.2当BMS中单体电池电压监测电路发生故障，或PCS与BMS通信中断时，PCS装置应自动停止放电。
6.11保护
PCS装置应配置有硬件和软件保护，保护功能配置完善，保护范围应交叉重叠，无死区，能确保在各种故障情况下的系统安全。PCS装置保护功能应至少包含以下内容：a）GBT模块过流；
b）IGBT模块过温；
c）直流母线过压。
NB/T42089—2016
当装置检测到上述紧急故障后，应停机告警。6.11.1直流电压保护
PCS装置应配置直流母线电压保护，宜设置直流母线过压保护直流母线欠压保护。6.11.2直流过流保护
PCS装置应配置直流过流保护。
6.11.3交流电流保护
PCS装置应配置交流电流保护。
6.11.4频率异常（高频/低频）
当PCS并网放电时应具备一定的耐受系统频率异常的能力，长期正常工作频率范围为47.5Hz～51.5Hz。6.11.5防孤岛保护
6.11.5.1PCS应具备快速监测孤岛且立即断开与电网连接的能力，其防孤岛保护应与电网侧线路保护相配合。
6.11.5.2防孤岛保护分为主动式和被动式两种，PCS应优先采用被动式防孤岛保护。6.11.6低电压穿越
PCS装置应具有低电压穿越能力。低电压穿越能力的技术要求如图1所示，当并网点电压在图1中电压轮廊线及以上的区域内时，储能站应保证不间断并网运行：并网点电压在图中电压轮廊线以下时，充许储能站停止向电网线路送电。1.2m
6.11.7其他保护
电网故障引起电压跌落
要求PCS
不间断并网运行
PCS可以
从电网切出
00.150.625
时间(s)
图1PCS低电压穿越要求
PCS宜具有极性反接保护、三相不平衡保护等。8
6.12通信与信号
6.12.1通信方式
6.12.1.1PCS装置应具备CAN/RS485和以太网通信接口。NB/T42089—2016
6.12.1.2PCS装置应具备对时功能：同步对时系统的误差应不大于1ms。对时接口的端子排上应有明确的标识，以方便外部对时信号缆线的接入。6.12.2上送信号要求
6.12.2.1PCS上送信号包含软报文信号以及硬件点信号。6.12.2.2PCS的通过硬接点上送的信号至少应包含：a）PCS装置失电；
b）PCS装置故障/异常：
c）PCS保护动作（至少需所有保护动作的事故总信号）：d）交流开关（开关状态）；
e）直流开关（开关状态）。
6.12.2.3PCS的软报文信号应包含其需上送的所有信号。6.12.2.4PCS的软报文信号中的遥测、遥信信号至少应包含附录A的内容。信息交互
6.12.3.1与监控系统应进行如下的信息交互：a）上传量：PCS上传告警信息、开关量、模拟量等必要信息至储能站监控系统：b）下行量：储能站监控系统下达运行策略信息、控制信息等必要信息至PCS；c）通信接口：PCS与储能站监控系统间应具有通信接口，由监控厂家提供规约转换器。6.12.3.2与BMS的信息交互：
a）发送信息：BMS发送电池充放电控制相关信息、告警信息等必要信息至PCS；b）通信接口：BMS与PCS间应具有通信接口，其通信的可靠性和传输速度需满足电池安全运行。
6.12.3.3与BMS的硬接点接口：
PCS应具备接收和处理BMS的硬接点告警信号。6.12.4事件记录
PCS应能保存至少5000条动作报告和操作记录，且停电不丢失。运行参数的修改、告警信息、保护动作、充放电次数、充电和放电开始/结束时间等均应有记录，且时间记录应精确到秒。事件记录具有掉电保持功能。每个报警记录包含所定义的限值、报警参数，并列明报警时间、日期以及报警值时段内的峰值。
6.12.5故障录波
PCS宜有故障录波功能，能够对故障前后的状态量有效记录，电流量记录周期宜不大于5Oms，电压量记录周期不大于1s，温度量记录周期不大于5s。记录时间不宜少于10分钟9
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