NB_T 10186-2019 光储系统用功率转换设备技术规范

光储系统用功率转换设备技术规范

范围

本标准规定了光储系统用功率转换设备的基本功能、技术要求及试验方法，适用于直流电压不超过1 500 V、交流电压不超过1 000 V的光储系统功率转换设备，设备包含“光伏侧”、“储能侧”、“电网/负荷侧”3类端口。

使用条件

环境条件

• 环境温度：-20°C~+45°C
• 湿度：功率转换设备：4%～100%，有凝露
• 海拔：正常使用地的海拔高度不超过2000m，高于2000m的可降额使用

工作模式

• 并网模式：光伏组件发电或/和电池放电经功率转换设备之后将直流电逆变为交流电部分或全部接入电网，可同时兼容充电或放电模式。
• 离网模式：光伏组件发电或/和电池放电经功率转换设备之后将直流电逆变为交流电完全供负载所用，可同时兼容放电模式。
• 电池充电模式：光伏组件发电经功率转换设备直接以直流给储能系统充电；市电经功率转换设备整流为直流电之后给储能系统充电。
• 电池放电模式：储能系统放电之后经功率转换设备逆变为交流电回馈入电网 或负载。

技术要求

结构材料

• 保护接地：保护连接阻抗应足够低，避免在绝缘失效的情况下，部件之间出现危险的电位差；外部保护接地导体应满足表 1中要求。
• 绝缘电压：根据电路系统电压和过电压级别规定了脉冲耐受电压和暂时过电压，详见下表。
• 电气间隙：根据污染等级和工作电压峰值确定最小电气间隙，海拔2000米及以上使用的设备，电气间隙要根据表4的修正因子进行修正。
• 爬电距离：功能绝缘、基本绝缘的爬电距离应满足表5的基本要求，加强绝缘 的爬电距离应满足基本绝缘的2倍。
• 冲击耐压：基本绝缘 和加强绝缘的电气间隙以及固体绝缘应采用冲击耐受电压来验证。
• 工频耐压：工频耐压用于验证固体绝缘及固体绝缘耐受暂态过电压的能力。
• 局部放电：如果跨 在绝缘件上的工作电压重复峰值大于700V，且绝缘件上的 电压应力大于1kV/mm，要进行局部放电试验。
• 能量危险防护：设备的设计应保证功率转换设备断电之后电容器存储的电荷在操作人员接触区不构成电击危险。
• 着火危险防护：材料的可燃性 要求见下表。
• 机械防护：功率转换设备若没有固定到建筑构件上，则在正常使用中应具有物理稳定性。
• 温升：功率转换设备在其允许的工作范围 内，器件的温度不能超过如下要求。
• IP防护等级：户内型的 功率转换设备：最低防护等级IP20； 户外型的功率转换设备：最低防护等级IP54。

功能

• 基本功能：包括电气参数、自动开关机、恢复并网、通讯功能、方阵绝缘电阻检测、方阵残余电流检测、噪声、有功功率控制、电压无功调节等。
• 保护功能：包括冷却系统故障试验、短路保护、电网电压异常响应、频率异常响应、过载能力、直流侧过欠 压、直流极性反接、交流缺相/相序错误保护、非计划性孤岛保护、防反放电保护等。

环境适应性

• 低温启动：功率转换设备在温度下限且存储稳定后，产品应能正常启动。
• 高温工作：功率转换设备在工作温度上限且存储稳定后，产品应能持续额定运行时间不低于72h。
• 恒定湿热：恒定湿热的温度为（40±2）°C，相对湿度（93±3）%无包装，不通电，耐湿热环境48小时。

性能

并网性能要求

• 电流谐波：畸变率 功率转换设备接入电网，公共连接点的谐波电流分量应满足GB/T 14549的规定。
• 功率因数：并网运行模式下，不参与系统无功调节时，系统输出大于其额定输出的50%时，功率因数应不小于0.98（超前或滞后）。
• 三相电压不平衡：功率转换设备接入电网后在 公共连接点 处三相电压不平衡不超过GB/T 15543 规定的限值 ，公共连接点处电压不平衡度应不超过2%，短时不应超过4%。
• 电压波动和闪变：功率转换设备运行时，公共连接点处的电压波动和闪变应满足GB/T 12326中的要求。
• 直流电 分量：向电网馈送的直流电分量不应超过交流额定值的0.5%。

离网功能 的要求

• 电压偏差：在空载和额定阻性负载（平衡负载）条件下，功率转换设备交流侧输出电压幅值偏差应不超过额定电压的±5%，相位偏差应小于3°。
• 电压动态 瞬变范围：在阻性负载（平衡负载） 条件下，负载从0%上升至100%或从100%下降至0%突变时， 功率转换设备输出 电压瞬变 值应小于10%。
• 电压瞬变恢复时间：功率转换设备离网运行时电压瞬变恢复时间应≤40ms。
• 离网过流保护：功率转换设备应具备离网过电流保护功能，其 保护时间不应大于2S。
• 输出电压 波形失真度：功率转换设备离网运行时输出电压波形失真度应满足100%阻性负载条件下≤2%的要求。
• 电压不平衡度：功率转换设备离网运行且带载线性负载时输出电压不平衡度应不大于2%，短时不超过4%。
• 并机负载电流不均衡度：功率转换设备离网并机运行时并机负载电流不均衡度应小于5%的额定电流。

电池充/放电 性能及 控制功能

• 稳压精度：功率转换设备在稳压状态 下工作时，对电池充电输出端口的电压的稳压精度应不低于±2%。
• 恒压充电电压纹波：功率转换设备在稳压状态 下工作时，对电池充电输出端口的电压的电压纹波应不低于2%。
• 稳流精度：功率转换设备工作在稳流状态下，对电池充电输出端口的电流的稳流精度应不低于±5%。
• 恒流充电电流纹波：功率转换设备工作在稳流状态下，对电池充电输出端口的电流的 电流纹波应不 低于5%。
• 限压功能：对电池充电时，当功率控制系统处于稳流充电状态并且电压最高的单体电压达到规定值时，充电电流应自动减小，使最高单体电池电压应不超过储能电池组规定的限压值。
• 限流功能：充电开始阶段，应根据电池的需要采取必要的限流措施，避免冲击电流对电池及功率转换设备的损害。
• 充放电切换：90%额定功率充电状态转换到90%额定功率放电状态与90%额定功率放电状态转为90%额定功率充电状态所需时间的均值不小于100ms。

效率

• 光伏组件 给蓄电池充电模式：直流充电模式下的最大 转换效率η1不低于96%。
• 电网给 蓄电池充电模式效率：电网给蓄电池充电模式下的（整流及 充电模式下）最大转换 效率η2不低于92%。
• 功率转换设备的并网/离网模式效率：光伏并网发电模式或光伏发电直接给负荷的最大电气转换效率 η3不低于97%。
• 电池放电模式效率：蓄电池放电逆变为 交流电的 最大放电 效率η4不低于94%。
• 最大功率点跟踪效率：静态MPPT效率应不低于98%；动态MPPT效率应不低于90%。

损耗

• 功率转换设备的待机损耗应不超过额定功率的0.5%，空载损耗应不超过额定功率的0.8%。

功率控制精度

• 功率转换设备输出功率大于其额功率的20%时，功率控制精度应不超过额定功率的5%。

电磁兼容性

• 传导发射：非家用或不直接连接到住宅低压供电网设施中使用的 功率转换设备，其电源端口应满足GB 4824中A类要求； 信号口（ 有线网络端口和线缆长度超过30m的信号/控制端口） 应满足GB 9524中A类要求。
• 辐射发射：非家用或不直接连接到住宅低压供电网设施中使用的 功率转换设备应满足GB 4824中A类 要求； 家用或 直接连接到住宅供电网设施中使用的功率转换设备应满足GB 4824中B类要求。
• 抗扰度：包括静电放电抗扰度、射频电磁场辐射抗扰度、电快速瞬变脉冲群抗扰度、浪涌（冲击）抗扰度、射频场感应的传导骚扰抗扰度、工频 磁场抗扰度、电压暂降、短时中断和电压变化、阻尼振荡波抗扰度、振铃波抗扰度等。

试验方法

• 外观及结构检查：包括外观及结构检查、电击防护、电气间隙、爬电距离、冲击耐压、工频耐压、局部放电试验、电容放电、着火危险防护、过流保护、过压保护、机械防护、温升、防护等级等。
• 基本功能：包括电气参数、自动开关机、恢复并网、通讯、方阵绝缘电阻检测、方阵残余电流监测、噪声、有功功率控制、电压无功调节等。
• 保护功能：包括冷却系统故障、短路保护、电网电压异常响应、频率异常响应、过载能力、直流侧过 欠压、直流极性误接、交流缺相/相序错误保护、防孤岛保护、防反放电保护等。
• 环境试验：包括低温启动、高温工作、恒定湿热。
• 性能：包括并网性能、离网功能、电池充放电性能及控制、充放电功能切换、效率、损耗、功率控制精度等。
• 电磁兼容：包括传导发射、辐射发射、抗扰度试验。