NBT 42090-2016 電化學儲能電站監控系統技術規范
《電化學儲能電站監控系統技術規范》自實施以來,受到了行業內的廣泛關注,對標準的理解存在著差異,本文從標準的編制背景、編制原則、編制參考依據等出發,對標準的具體內容進行解讀闡述,使相關人員更深刻準確地理解標準的意義,更能在實際工作中用好該標準,為電化學儲能電站監控系統建設提供依據。
1.編制背景
電池儲能技術近年來發展很快,由于其能量密度高、占地面積小、效率高、建設周期短、站址適應性強等優點,具有在電力系統應用的前景。近年負荷峰谷差存在加大的趨勢。負荷峰谷差的日益增大給發電和電力調度帶來困難。充分利用儲能系統,最大限度地提高現有設備輸變電能力、經濟高效的利用電能是解決問題的根本所在。另一方面,風能、太陽能等新能源發電具有不穩定和不連續的特點,儲能監控系統對于保證儲能的與風電/光伏發電機組高效、可靠協調具有重要的意義。電化學儲能電站作為目前儲能站建設相對成熟的技術和發展方向,建立和健全電池儲能站技術標準體系,科學規劃和指導電池儲能站設施建設和運營,實現電池儲能站建設的標準化,有效降低施工難度和運維費用,利于電池儲能技術的規模化使用,推動儲能技術的發展和產業化。
本規范規定了功率不小于500kW且容量不小于500kWh的電化學儲能電站監控系統結構、功能和技術要求,適當考慮3~5年內電池儲能技術發展趨勢,規定了監控系統的結構及功能要求、并提出了監控系統的主要性能指標以及防雷接地要求及電源要求,對于保證電化學儲能電站運行的可靠性和安全性,規范監控系統的設備生產及工程設計具有重要的指導意義。
2.編制原則
標準編制的主要原則是遵守現有的相關法律、條例、標準和導則等,兼顧電網運行和儲能系統技術發展的要求,對儲能監控系統的功能、設備配置、系統參數提出要求,同時,盡量使標準內容和條文便于理解、引用和實施。標準編制過程中,查閱了大量的國內外相關標準資料,借鑒了電網監控系統設備技術要求,結合我國電力系統實際情況,對監控建設、制造提供指導,對國內儲能技術的發展方向提供了一定的引導,為我國儲能產業的規范化發展和保障電網的安全穩定運行提供了支撐。
3.編制依據
標準編制過程中,重點參考了國內電網變電站、發電站監控相關技術規范,并結合儲能電站的運行需求及特點,國內儲能電站實施案例進行編制,并最大范圍內征求了行業內設備廠商、集成商、電站運營商、電網公司、發電公司等專業人士的意見和建議,反復推敲,力求通俗易懂,盡量使標準內容和條文便于理解、引用和實施。
4.標準解讀
4.1 標準主要內容
本標準參照《工程建設標準編寫規定》的要求編寫,分為9章和附錄A,包括適用范圍、規范性引用文件、術語和定義、總則、系統構成、系統功能、性能指標、防雷接地、電源、附錄A,B。
4.2標準使用范圍
本標準適用于功率不小于500kW且容量不小于500kWh的新建、擴建或改建工程電化學儲能電站,對系統構成、系統功能、性能指標、防雷接地、電源進行了規定。
4.3主要條款解讀
4.3.1 術語
本標準規定了12個術語與定義,主要包括儲能相關設備及監控系統構架、核心設備的術語及定義。
4.3.2 總則
總則規定了監控系統的基本要求,在滿足可擴展性、可靠性前提下應考慮經濟型原則,實現資源共享。
4.3.3 系統構成
5.1.1站內監控系統宜由站控層、間隔層兩部分組成,并采用分層、分布、開放式網絡系統實現連接。
解讀:本條規定了電化學儲能電站的系統結構,宜采用分層分布結構。
5.1.2 站控層宜由計算機網絡連接的系統主機/操作員站、歷史數據服務器、遠動工作站、應用服務器(可由主機兼任)、工程師站(選配)等設備構成,為站內運行提供人機界面,實現間隔層設備的控制管理,形成全站的監控和管理中心,并可與各級監控中心通信。
解讀:本條規定了站控層的主要設備,有些電化學儲能電站較小,工程師站可以與工作組合并。
5.2.1監控系統宜采用星型網絡(共享式或交換式以太網),功率為1MW或容量1MWh以上的電化學儲能電站宜采用雙網冗余配置,其余電化學儲能電站可采用單網。監控系統網絡結構可參考資料性附錄A、B。
解讀:本條根據GB51048《電化學儲能電站設計規范》中的大、中、小型電化學儲能電站進行劃分,考慮對網絡可靠性的要求,對于大型及中型電化學儲能電站宜采用雙網冗余配置,小型電化學儲能電站可采用單網。
5.2.2電池管理系統、功率變換系統宜單獨組網,并以儲能單元為單位接入站控層,充分考慮站內電池堆、功率變換系統的配置方案,保證信息交換的可靠性與實時性。
解讀:考慮儲能系統的快速控制的需求,功率變換系統宜單獨組網,與大量電池系統數據分開上送。
5.3.2.2功率為1MW或容量為1MWh及以上的電化學儲能電站主機/操作員工作站宜采用雙機冗余配置,其余電化學儲能電站可采用單機配置。
解讀:本條根據GB51048《電化學儲能電站設計規范》中的大、中、小型電化學儲能電站進行劃分,考慮對系統運行的可靠性的要求,對于大型及中型電化學儲能電站宜采用雙機冗余配置,一臺主機發生故障的情況下,可保證系統的可靠運行。
4.3.4 系統功能要求
6.4.4 監控系統根據功能定位宜支持下列應用模式但不限于:
a)削峰填谷;
b)孤網運行;
c)系統調頻;
d)電壓支撐;
e)電能質量治理;
f)平滑功率輸出;
g) 跟蹤計劃出力。
解讀:監控系統的功能根據各應用場景配置高級應用功能,可以是其中一項或者多項。
6.10.1站控層設備與電池管理系統、功率變換系統、保護測控設備之間宜采用以太網連接,宜采用基于網絡的通信協議。其中,站控層與電池管理系統之間的通信協議宜采用IEC61850、ModbusTCP/IP等,站控層與PCS、保護測控設備等其他設備之間通信宜采用IEC 61850、ModbusTCP/IP通信規約。
解讀:站控層設備與電池管理系統、功率變換系統、保護測控設備之間優先采用IEC61850規約,IEC61850規約具備通信速度快、模塊化、可擴展性好等優點,隨著規模化調度、聚合儲能的發展,后續調度運維擴容都具有一定的優勢。
4.3.5 性能指標
性能指標主要包括系統性能電磁兼容性能,其中系統系統主要考慮系統誤差、響應速度、數據刷新速度及系統可靠性幾個方面。
4.3.6 電源
9.3 交流不間斷電源的備用電源切換時間應不大于5ms,備用時間應不小于2小時。
解讀:交流不間斷電源的切換時間主要考慮數據不丟失服務器允許的切換時間,備用時間主要考慮外部救援或者外電恢復所需要的時間。
5、結束語
本文從標準的編制背景和意義、編制過程、適用范圍、主要內容等方面對NB/T 42090-2014 《電化學儲能電站監控系統技術規范》進行了全面解讀。希望本標準的頒布實施,能夠正確引導國內電化學儲能電站的監控系統建設。
限于編寫組水平有限,如發現標準中有不當之處,請及時向全國電力儲能標準化委員會和中國電力企業聯合會反饋。