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1、ICS27.180CCSF19中华人民共和国国家标准GB/T436872024电力储能用压缩空气储能系统技术要求Technicalrequirementsforcompressedairenergystoragesystemusedforelectricalenergystorage2024-03-15发布2024-10-01实施国家市场监督管理总局妗本国家标准化管理委员会发布目次前言I1范围12规范性引用文件13术语和定义24总体要求35系统分类36系统性能47压缩储能系统48储气系统59储换热系统510膨胀释能系统611 电气系统612 仪表与控制系统713 系统性能试验7附录A（资料性）
2、压缩空气储能系统架构19本文件按照GBT1.12020标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国电力企业联合会提出。本文件由全国电力储能标准化技术委员会(SAe/TC550)归口。本文件起草单位：华能江苏能源开发有限公司、中盐金坛盐化有限责任公司、清华大学、中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司、南方电网科学研究院有限责任公司、中国科学院工程热物理研究所、中国电力工程顾问集团有限公司、中能建数字科技集团有限公司、西安热工研究院有限公司、国网江苏省电力有限公司、江苏方天电力技术有限公司、沈
3、鼓集团股份有限公司、西安陕鼓动力股份有限公司、东方电气集团东方汽轮机有限公司、哈尔滨汽轮机厂有限责任公司、中国特种设备检测研究院、中盐华能储能科技有限公司、华能南京金陵发电有限公司、中广核风电有限公司。本文件主要起草人：曹庆伟、梅生伟、陈海生、陈辉、郭祚刚、王国华、李睿、薛志恒、杨宏宇、张华良、倪煜、陈来军、丁辉、王开柱、牛晨晖、蔺通、陈永安、翟璇、赵博、戴强晟、吴斌、刘小明、侯佑松、薛玳、朱学成、王斌、王海涛、梁文军、张春琳、方宇、卢日时、崔艳艳、王伟锋、靳志会、郑天文、张通、刘通、杜云龙、韩月峰、万明忠、邢乐强、张鹏飞、艾宏伟、袁超、顾文、周根标、李峻、李文。电力储能用压缩空气储能系统技术
4、要求1范围本文件规定了电力储能用压缩空气储能系统的系统性能、压缩储能系统、储气系统、储换热系统、膨胀释能系统、电气系统、仪表与控制系统等技术要求，描述了系统性能试验方法，规定了系统分类要求。本文件适用于额定放电功率为1MW且额定放电能量为2MWh及以上的压缩空气储能系统，其他功率及能量的压缩空气储能系统参照执行。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T15O（所有部分）压力容器GB/TI51热交换器GB/T384石油产品热值测定
5、法GB/T2624.2用安装在圆形截面管道中的差压装置测量满管流体流量第2部分：孔板GB/T7064隐极同步发电机技术要求GB/T8117（所有部分）汽轮机热力性能验收试验规程GB/T13609天然气取样导则GB/T13610天然气的组成分析气相色谱法GB/T14285继电保护和安全自动装置技术规程GB/T18940封闭管道中气体流量的测量涡轮流量计GB/T21391用气体涡轮流量计测量天然气流量GB/T25357石油、石化及天然气工业流程用容积式回转压缩机GB/T25630透平压缩机性能试验规程GB/T31130科里奥利质量流量计GB/T31464电网运行准则GB/T36293火力发电厂分散
6、控制系统技术条件GB/T36572电力监控系统网络安全防护导则GB38755电力系统安全稳定导则GB/T40594电力系统网源协调技术导则GB/T50062电力装置的继电保护和自动装置设计规范GB/T50063电力装置电测量仪表装置设计规范GB50251输气管道工程设计规范D1./T544电力通信运行管理规程DUT843同步发电机励磁系统技术条件D1./T1402厂站端同步相量应用技术规范D1./T1870电力系统网源协调技术规范D1./T25282022电力储能基本术语DIT5003电力系统调度自动化设计规程D1./T5202电能量计量系统设计规程D1./T5364电力调度数据网络工程初步设
7、计内容深度规定D1./T5506电力系统继电保护设计技术规范JB/T4732钢制压力容器分析设计标准JB/T4734铝制焊接容器JBT6443（所有部分）石油、化学和气体工业用轴流、离心压缩机及膨胀机-压缩机NB/T10938绕管式热交换器NB/T47004（所有部分）板式热交换器NB/T47006铝制板翅式热交换器3术语和定义D1./T25282022界定的以及下列术语和定义适用于本文件。1.1压缩空气储能系统compressedairenergystoragesystem;CAESS通过空气介质的压缩和膨胀，实现电能存储和释放的设备组合。来源：D1./T25282022,4.3.1.21.
8、2储气系统airstoragesystem用于压缩空气充气、存储、放气的压力容器或地质空间及相应的设备组合。来源：D1./T25282022,4.3.2.2,有修改1.3空气膨胀机airexpander通过空气膨胀将空气热力学能转化为机械能的设备。1.4压缩储能compressedenergystorageprocess利用电能驱动压缩机获取高压空气，从而储存能量的过程。1.5膨胀释能expansionenergyreleasingprocess利用储气系统存储的高压空气，驱动空气膨胀机带动发电机发电的过程。1.6储气系统工作压力区间workingpressurerangeofairstora
9、gesystem储气系统支撑压缩储能和膨胀释能正常工作的压力范围。1.7储气系统工作上限压力upperlimitoperatingpressureofairstoragesystem储气系统运行压力区间的上限值。1.8储气系统工作下限压力lowerlimitoperatingpressureofairstoragesystem储气系统运行压力区间的下限值。1.9储气系统极限承压压力UkimaIepressureofairstoragesystem引起储气系统发生结构性破坏或者功能失效的承压压力值。1.10膨胀机组额定功率ratedpowerofairexpanderunit在规定条件下，整套压
10、缩空气储能系统可持续稳定输出的功率保证值。注：取值为配置的发电机额定功率。1.11压缩空气储能系统额定充电能CAESSratedchargingpowercapacity空气压缩机组通过向储气系统充入压缩空气，将储气系统由工作下限压力提高至工作上限压力所消耗的电能。1.12压缩空气储能系统额定放电能CAESSrateddischargingpowercapacity空气膨胀机组利用储气系统释放的高压空气做功，从储气系统工作上限压力膨胀至下限压力所释放的电能。1.13压缩空气储能系统循环综合效率CAESScomprehensiveenergyefficiency储气系统工作下限压力至上限压力的压
11、力区间内，在一个压缩储能与膨胀释能的完整循环中，压缩空气储能系统输出的冷热电等能量总和与输入的各种能量总和的比值。注：用百分数表示。1.14压缩空气储能系统循环电效率CAESSround-tripelectricalefficiency储气系统工作下限压力至上限压力的压力区间内，在一个压缩储能与膨胀释能的完整循环中，压缩空气储能系统在并网点处输出电能与输入电能的比值。注：存在电能之外其他能量形式输入的折算成电能合并计算，用百分数表示。3. 15压缩空气储能系统忤置耗电CAESSaveragedstandingCnCrgyconsumption充电或者发电结束后的系统静置期内，压缩空气储能辅助系
12、统从电网吸收用于维持机组热备用状态而消耗的电量。4总体要求3.1 压缩空气储能系统应具备系统调峰、调频、紧急功率支撑、电压控制、跟踪计划曲线、平滑功率输出、电压暂降支撑、备用电源供电中的一种或多种应用功能。3.2 压缩空气储能系统应能接收并执行远方或就地功率控制指令，并网性能满足GB38755、GB/T31464的相关要求。4. 3压缩空气储能系统启停次数应不低于9000次且使用寿命应不少于30年。4.4压缩空气储能系统应在并网发电运行一年内完成性能试验。5系统分类5.1压缩空气储能系统按补充能量方式可分为：一非补热式压缩空气储能系统，由压缩储能系统、储气系统、储换热系统、膨胀释能系统、仪表与
13、控制系统、电气系统及其他辅助和附属设施组成，两种典型结构分别见附录A的A.I和A.2;补热式压缩空气储能系统，由压缩储能系统、储气系统、补热设备与系统、储换热系统、膨胀释能系统、仪表与控制系统、电气系统及其他辅助和附属设施组成，三种典型结构分别见A.3A5。5.2压缩空气储能系统按膨胀机组额定功率等级可分为： 小型压缩空气储能系统，膨胀机组额定功率小于10MW; 中型压缩空气储能系统，膨胀机组额定功率不小于10MW,且小于100MW; 大型压缩空气储能系统，膨胀机组额定功率不小于100MW06系统性能6.1 膨胀释能时间压缩空气储能系统在额定功率下的膨胀释能时间宜不小于2h。6.2 能量压缩空
14、气储能系统充电能量应不小于额定充电能量，放电能量应不小于额定放电能量。6.3 循环综合效率小型压缩空气储能系统循环综合效率宜不低于55-中型压缩空气储能系统循环综合效率宜不低于60%,大型压缩空气储能系统循环综合效率宜不低于65%。6.4 循环电效率小型压缩空气储能系统循环电效率宜不低于50%,中型压缩空气储能系统循环电效率宜不低于55%,大型压缩空气储能系统循环电效率宜不低于60%。注：不含蟋压缩空气储育窿统。6.5 静置耗电量压缩空气储能系统静置耗电量应不大于额定静置耗电量。6.6 放电爬坡率补热式压缩空气储能系统放电爬坡率应不小于每分钟膨胀机组额定功率的3%,非补热式压缩空气储能系统放电
15、爬坡率应不小于每分钟膨胀机组额定功率的10%。7压缩储能系统7.1压缩储能系统应由进气空气过滤系统、压缩机组系统、换热分离系统、放空消音系统以及压缩机组仪表及控制系统组成。7. 2进气空气过滤系统整体压降应不超过500Pa,2m以上颗粒去除率应不低于99.5%。7.3 压缩机组系统可采用透平式压缩机组或容积式压缩机组。透平式压缩机组总体性能应满足JB/T6443（所有部分）要求，容积式压缩机组总体性能应满足GB/T25357要求。7.4 压缩机组用电动机的额定功率应不低于压缩机额定轴功率的110%。7.5 各段压缩机之间的换热分离系统宜设置气水分离器。7.6 压缩机流量与末级排气压力应与储气系
16、统工作上限压力、充电能量及压缩储能阶段运行时间相匹配。7.7 压缩机型式应与空气流量、压比以及储换热系统需求的排气温度等相配合，型式满足以下要求：a）当进气流量小于23500m3min时，宜采用单线压缩模式，压缩机按流量从小至大分别采用容积式压缩机、离心式压缩机和轴流式压缩机；b）当压缩机首段进气流量不小于23500m3min时，首段机组宜采用两台及以上压缩机并联的方案，当选择多线并联时，单线流量满足实际流量的1.05倍。7.8 串联压缩机设备的末级排气压力应基于储气系统工作上限压力确定，末级排气压头余量宜不低于5%300C0.3%差压差压变送器校验范围0.075%流量标准节流装置或其他流量测
17、量装置-0.75%1.5%（流出系数）校验过的节流装置或其他流量测量装置校验范围0.2%0.4%（流出系数）湿度干湿球温度计、电子湿度计1.O转速通过测量输出功率得到频率0.01%精密电子转数表校验范围0.1%电能或电功率电压互感器+0.2%电流互感器0.2%电能表、功率表等0.1%13.1.2 测点布置13.1.2,1电能或电功率电能或电功率测点应满足以下要求：a）电能或电功率采用电能表或电功率表进行测量；b）测量压缩空气储能系统充、放电能量或电功率，以及压缩空气储能系统静置耗电量或电功率的测点布置在变压器高压侧；c）测量非生产厂用电量或电功率的测点布置在非生产厂用电相应变压器高压侧；d）测
18、量发电机输出电能或电功率的测点布置在发电机输出接线端，按照GB/T8U7（所有部分）要求进行测量。13.1.2.2压力压力测量应满足以下要求：a）测量压缩机进、出口空气压力的测点按照GB/T25630规定的方法进行布置；b）测量膨胀机进气压力的测点布置在主气阀前、靠近进气阀位置；c）测量膨胀机排气压力的测点布置在流动稳定的排气管道上膨胀机排气接口2倍管径位置；d）测量储气装置进口压力的测点布置在空气压缩系统与储气系统接口管道；e）测量储气装置出口压力的测点布置在储气系统与膨胀释能系统接口管道；D对于采用压力容器的储气系统，测量储气系统压力的取样点位于储气系统本体，同一组相连装置测点数量不少于2
19、个；g）测量换热器进、出口压力的测点位于距换热器进口、出口10倍管径以内，与阀门、弯头距离不小于2倍管径；h）测量储热装置压力的取样点位置位于储热装置本体；i）测量大气压力的测点布置在压缩机进口附近，距离压缩机进气口不小于IOmo131.23湍度温度测点应满足以下要求：a）测量压缩机、膨胀机、换热器、储热装置等设备进、出口截面空气温度和其他换热工质温度的测点布置在相应压力测点截面下游附近，且距离压力测点不少于0.5倍管径；b）测量大气温度的仪表与大气压力测点处于同一位置；C）用于辅助流量测量的温度测点布置在相应节流装置下游附近，且距离上游压力测点不少于0.5倍管径；d）直接参与结果计算的温度测
20、点，布置双重或多重测点。13.1.24环境湿度测量应满足以下要求：a）采用干湿球温度计或电子湿度计测量环境湿度；b）测量环境湿度的仪表与测量大气压力及大气温度的仪表处于同一位置。111.25 流流量测点应满足以下要求。a）测量压缩空气系统空气流量的测点布置在储气装置进口管道，安装满足GB/T2624.2、GB/T31130的相关要求。b）测量膨胀释能系统膨胀机进口空气流量的测点布置在膨胀机进口管道，安装满足GB/T2624.2、GB/T31130的相关要求。c）测量系统对外供热/供冷工质流量的测点布置在压缩空气储能系统对外供热/供冷的边界附近。d）测量流经换热器的其他工质流量测点布置在换热器进
21、、出口管道。e）测量补热工质流量的测点布置在补热点前的补热工质管道上。采用天然气进行补热的压缩空气储能系统，按照GB/T2624.2、GBT31130.GB/T18940或GB/T21391规定的方法布置测点；采用燃油进行补热的压缩空气储能系统，按照GB/T2624.2规定的方法布置测点。111.26 液位液位测点应满足以下要求：a）液位测点采用电站运行仪表；b）液位测点包含储热装置液位、水箱液位、气液分离器液位、冷凝水扩容器液位、冷却水池液位等。iai.27时间时间测点应满足以下要求：a）试验持续时间和观测时间根据公共时间源确定；b）将用于数据记录的计算机时钟和人工读数采用的时钟同步至电站监
22、控系统;c）各个积算式仪表采用各自的秒表或电子计时装置，并保持积算式仪表和计时装置读数同步。131.28转速转速测点应满足以下要求：a）测量发电机转速采用电能表或功率表的频率测量值进行换算；b）测量压缩机转速采用精密电子转数表在转轴裸露位置进行测量。13.1.2.9补热工质热值补热工质热值测量应满足以下要求：a）补热工质为燃油，按照GB/T384的方法交由第三方实验室对燃油热值进行分析、测定；b）补热工质为天然气，按照GB/T13609的方法对天然气取样，按照GB/T13610的方法交由第三方实验室对其组分及热值进行分析、测定。13.2试验准备13.2.1方案编制试验前应编制试验方案，内容应包
23、含试验目的、试验计划、试验方法及试验安全措施等。13.2.2空气滤网清洁试验前宜对空气滤网进行清理。13.23系统隔离试验前应对以下阀门、设备及系统进行隔离：a）空气膨胀机的进气旁路阀门：b）管道排地沟阀门；c）管道排空阀门：d）压缩机级间汽水分离器排水阀；e）其他与规定循环无关的进、排气阀门。13.2.4系统预热试验前压缩空气储能系统应按照设计运行状态连续完成3次完整的压缩储能、系统静置和膨胀释能循环。13.2.5系统状态检查试验前应确认压缩储能系统、储气系统、储换热系统、膨胀释能系统、电气系统、仪表与控制系统及辅助系统的所有设备运行正常，热力系统无异常。13.3试验步骤13.3.1 系统性
24、能试验压缩空气储能系统膨胀释能时间、压缩空气储能系统额定放电能量、循环综合效率、循环电效率、额定静置耗电量、放电爬坡率试验等项目的试验，按以下步骤进行。a）按照13.2.3关闭、停运与试验热力系统循环无关的阀门和设备。b）启动数据采集装置记录试验数据，其中由数据采集装置自动存储的试验数据记录时间间隔不大于10s/次，人工读数记录时间间隔不大于5min次。记录数据主要包括：1）大气压力、温度及湿度；2）充、放电能量或电功率；3）静置耗电量或电功率；4）非生产厂用电量或电功率；5）发电机输出电功率及发电机功率因数；6）补热系统至压缩空气储能系统补热工质热值、流量、压力及温度；7）系统对外供热/供冷
25、工质流量、压力及温度；8）系统对外供热/供冷返回工质压力及温度；9）储气系统压力及温度；10）储气系统进/出口压力及温度；11）冷却水供/回水压力及温度；12）压缩空气系统储能过程空气流量；13）各换热器进/出口空气压力及温度；14）各换热器进/出口工质流量、压力及温度；15）各储热装置工质压力及温度；16）各级压缩机转速；17）各级压缩机进/排气压力及温度；18）各级压缩机级间冷却器进/出口冷却工质流量、压力及温度；19）膨胀机主气阀开度；20）膨胀机进/排气压力及温度；21）膨胀机进口空气流量；22）各储热装置液位、水箱、气液分离器、冷凝水扩容器及冷却水池液位。c）调整储气系统压力至工作下
26、限压力，确认储气系统压力在系统静置IOmin后偏离设计下限压力不超过1%,且IOmin内的压力波动不超过0.5%。若超过限值，重新调整储气系统压力直至满足条件。d）确认膨胀释能系统处于隔离状态、补热系统停运，启动压缩机及储换热系统，记录压缩储能开始时间Ti。系统处于压缩储能过程中确认：1）各储热装置、水箱、气液分离器及冷却水池液位正常；2）各台压缩机转速、流量及进、排气压力及温度正常；3）各换热器进、出口空气流量、压力及温度正常；4）各换热器进、出口工质流量、压力及温度正常；5）压缩空气储能系统对外供热/供冷及返回工质流量、压力及温度满足设计值要求。e）压缩机运行至储气系统工作上限压力，关闭压
27、缩机出口隔离阀、停运压缩储能系统、隔离储换热系统，记录压缩储能结束时间T2。D按照压缩空气储能系统设计静置时间aT进行系统静置，确认压缩空气储能系统对外供热/供冷及返回工质流量、压力及温度数据满足设计值要求。g）确认压缩储能系统处于隔离状态，启动膨胀释能系统、储换热系统及补热系统，记录膨胀释能开始时间T3O系统处于膨胀释能过程中确认：1）各储热装置、水箱、冷却水池液位正常；2）各换热器进、出口空气流量、压力、温度正常；3）各换热器进、出口工质流量、压力、温度正常；4）压缩空气储能系统对外供热/供冷及返回工质流量、压力及温度数据满足设计值要求；5）空气膨胀机进气流量及进、排气压力及温度正常；6）
28、在膨胀释能过程开始时、膨胀释能过程进行中间及膨胀释能过程结束时分别对补热工质进行取样，在试验结束后将样品送至第三方实验室进行补热工质组分及热值分析。h）膨胀释能系统运行至储气系统工作下限压力，停运膨胀释能系统、关闭膨胀释能系统进气隔离阀、停运储换热系统，记录膨胀释能结束时间T。i）重复试验步骤a）h）两次。13.3.2 放电虔坡率试验压缩空气储能系统放电爬坡率试验按以下步骤进行：a）确认膨胀释能系统处于隔离状态、补热系统停运：b）启动数据采集装置记录试验数据，记录发电机输出电功率，数据记录时间间隔不大于5s/次；O启动压缩机及储换热系统，系统进入压缩储能过程，直至压缩机运行至储气系统工作上限压
29、力，关闭压缩机出口隔离阀、停运压缩储能系统、隔离储换热系统；d）按照压缩空气储能系统设计静置时间aT进行系统静置，确认压缩空气储能系统对外供热/供冷及返回工质流量、压力及温度数据满足设计值要求；e）确认压缩储能系统处于隔离状态，启动膨胀释能系统、储换热系统及补热系统，记录膨胀释能开始时间Ts,系统进入膨胀释能过程，监视发电机输出电功率，当发电机输出功率达到膨胀机组额定功率时试验结束，记录结束时间Ta。13.4试验结果计算13.4.1 数据处理13.4.1.1 平均值计算试验数据应按照以下原则进行平均值计算：a）计算试验有效时间段内每一个测量仪表读数的平均值；b）以线性关系影响测量结果的变量，宜
30、取算术平均值，对于流量测量装置的差压读数，采用读数平方根的算术平均值。13.4.1.2 平均值修正及换算由读数的平均值换算到所需单位的计算值时，应对仪表引起的影响进行修正，包括：a）仪表常数和零位；b）校验值；c）仪表读数的基准值（如大气压力、环境温度）。13.4.1.3 数据相容性检查在进行试验结果计算前，应按照以下原则对所有测量数据的相容性进行检查。a）对测量数据如压力、温度和流量，在试验结束后进行检查。b）对明显偏离正常值的仪表读数应予以剔除。剔除的数据可由其他仪表的读数、适当的计算值或估算值代替时，该试验数据判定有效。c）如果发现数据存在重大偏差，且对试验结果造成较大影响时，则该试验重
31、新进行。13.4.1.4 变量转换根据直接测量参数，将测量数据进行下列变量转换。a)采用功率表对压缩空气储能系统充、放电功率及静置耗电功率进行测量，应按照公式(1)、公式(2)及公式(3)将3次压缩空气储能系统性能试验测量的电功率分别按照压缩储能、系统静置和膨胀释能持续时间独立进行积分，得到单次充电能量Ec、单次放电能量E,及单次静置耗电量Ex:TTeE,Ilth式中：Qw单次试验系统对外供冷量，单位为千瓦时(kWh);F单次试验的系统对外供冷工质流量，单位为千克每秒(kgs);h单次试验的系统对外供冷工质焰，利用工质压力、温度确定，单位为千焦每千克(kJkg);h单次试验的系统对外供冷返回工
32、质焰，利用工质压力、温度确定，单位为干焦每千克(kM。d)利用3次测量得到的补热系统至压缩空气储能系统补热工质流量、压力、温度及组分，以及补热工质热值，分别按照公式(6)计算得到单次试验补热系统至储能系统补热量Q：QI卜”，/.)h式中：Qn单次试验的补热系统至储能系统补热量，单位为千瓦时(kWh);F单次试验的补热系统至储能系统补热工质流量，单位为千克每秒(kgs);h单次试验的补热系统至储能系统补热工质化学热能，由第三方实验室分析得到，单位为千焦每千克(kJkg);h单次试验的补热系统至储能系统补热工质显热能，利用工质压力、温度确定及组分确定，单位为千焦每千克(kJ/kg)。13.4.2 膨胀释能时间按照公式、公式(8)计算压缩空气储能系统膨胀释能时间(7)(8)Tp=T-Ta式中：Tm单次试验的膨胀释能时间，单位为小时（三）;Ta第i次试验的膨胀释能开始时间，单位为小时（三）;T第i次试验的膨胀释能结束时间，单位为小时（三）;T,额定膨胀释能时间，单位为小时（三）;Tp第1次试验的膨胀释能时间，单位为小时（三）;Tpz第2次试验的膨胀释能时间，单位为小时（三）;Tps第3次试验的膨胀释能时间，单位为小时（三）。13.4.3 额定充、放电能量按照公式(9)、公式(10)分别计算试验状态下的压缩空气储能系统额定充电能量瓦：压缩空气储能系统额定放电能量E,:FJj(9
