ICS77.010CCSH01YBTechnicalspecificationforimpactloadsuppress2024-03-29發布2024-10-01實施中華人民共和國工業和信息化部發布YB/T6173—2024 Ⅲ 2規范性引用文件 3術語和定義 4系統原理 25使用條件 26技術要求 37測試方法 68運行與維護 YB/T6173—2024本文件按照GB/T1.1-2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規則》的規定起請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發布機構不承擔識別專利的責任。本文件由工業和信息化部鋼鐵行業節能標準化工作組提出并歸口。本文件起草單位：中節能工業節能有限公司、北京泓慧國際能源技術發展有限公司、冶金工業規劃研究院、張家港廣大特材股份有限公司、通裕重工股份有限公司。本文件主要起草人：于志軍、范鐵軍、張安強、肖邦國、崔亞東、王強、李光軍、曹宇、顧金才、曹智勇、李樹勝、霍咚梅、何成國、王芳、馮帆、鄭慶慶、張帆、鄭志航、劉寶鋼。本文件為首次發布。1YB/T6173—2024鋼鐵行業沖擊負荷平抑用飛輪儲能系統技術規范本文件規定了鋼鐵行業沖擊負荷平抑用飛輪儲能系統的術語和定義、系統原理、使用條件、技術要求、測試方法、運行與維護。本文件適用于鋼鐵行業電爐冶煉、軋鋼等產生沖擊負荷的生產環節使用的飛輪儲能系統。2規范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T755-2019旋轉電機定額和性能GB/T3859.1-2013半導體變流器通用要求和電網換相變流器第1-1部分：基本要求規范GB/T6075.1-2012機械振動在非旋轉部件上測量評價機器的振動第一部分：總則GB/T7251.1-2013低壓成套開關設備和控制設備第1部分：總則GB/T12325GB/T12326GB/T14549GB/T15543電能質量電能質量電能質量電能質量供電電壓偏差電壓波動和閃變公共電網諧波三相電壓不平衡GB/T17626.2-2018電磁兼容試驗和測量技術靜電放電抗擾度試驗GB/T17626.3-2016電磁兼容試驗和測量技術射頻電磁場輻射抗擾度試驗GB/T17626.4-2018電磁兼容試驗和測量技術電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗GB/T17626.5-2019電磁兼容試驗和測量技術浪涌（沖擊）抗擾度試驗GB/T17626.6-2017電磁兼容試驗和測量技術射頻場感應的傳導騷擾抗擾度GB/T17626.8-2006電磁兼容試驗和測量技術工頻磁場抗擾度試驗GB17799.4電磁兼容通用標準工業環境中的發射GB/T20113電氣絕緣結構（EIS）熱分級GB/T24337電能質量公共電網間諧波GB/T32218真空技術真空系統漏率測試方法DL/T2528-2022電力儲能基本術語3術語和定義DL/T2528-2022界定的以及下列術語和定義適用于本文件。3.1飛輪儲能系統flywheelenergystoragesystem一種實現電能與動能雙向轉化的儲能裝置，通過電動/發電互逆式雙向電機實現電能與高速運轉飛輪的機械動能之間的相互轉換和儲存。3.22YB/T6173—2024飛輪儲能熱備狀態hotstandbystateofflywheelenergystorage飛輪轉速處于工作轉速區間，隨時可接受系統控制器指令進行充放電操作的狀態。4系統原理系統原理如圖1所示。在鋼廠設備的供電系統中接入飛輪儲能系統，正常供電時，飛輪在工作區間處于浮充狀態，當廠內設備啟動或往復工作過程中，供電系統產生沖擊負荷，飛輪瞬時轉換至充（放）電模式，對供電系統進行調節和補償，從而有效抑制電壓波動，提高電能質量和使用效率。圖1飛輪儲能系統原理圖5使用條件5.1使用環境條件5.1.1海拔高度：≤1000m，超過降額使用。5.1.2運行環境溫度：-15℃~40℃。5.1.3日平均相對濕度：0%～95%，無凝露。5.2電源品質要求5.2.1諧波電壓飛輪儲能系統接入公共連接點的諧波電壓應滿足GB/T14549的要求，間諧波電壓應滿足GB/T24337的要求。5.2.2電壓偏差3YB/T6173—2024電壓偏差應滿足GB/T12325的要求，電壓波動和閃變值應滿足GB/T12326的要求。5.2.3電壓不平衡度電壓不平衡度應滿足GB/T15543的要求。6技術要求6.1系統要求6.1.1系統性能6.1.1.1飛輪儲能額定輸入/輸出功率飛輪儲能系統在充/放電狀態下可以持續穩定工作的最大輸入/輸出功率，按飛輪設計值標定，通過測試驗證并糾偏。6.1.1.2飛輪儲能可用儲能量飛輪儲能系統在最高工作轉速下以額定功率開始放電，直到轉速達到最低工作轉速，此過程中系統釋放的動能，即為飛輪可用儲能量。按飛輪設計值標定，通過測試驗證并糾偏。6.1.1.3充放電循環效率充放電循環效率為規定的試驗條件和試驗方法下，飛輪儲能系統放電能量與充電能量的比值。飛輪儲能系統充放電循環效率應不低于80%。6.1.1.4充放電響應時間充放電響應時間為正常充放電工作模式時，飛輪儲能系統在熱備狀態下從零功率上升至90%額定功率所用的時間。飛輪儲能系統充放電響應時間應不大于20ms。6.1.1.5飛輪儲能自放電率飛輪儲能系統由最高工作轉速自由滑行至最低工作轉速，飛輪儲能系統平均自放電功率與額定功率的比值，用百分比表示。飛輪儲能自放電率應不超過額定輸出功率的5%。6.1.2電氣性能6.1.2.1絕緣電阻飛輪儲能系統絕緣電阻應符合以下規定：a）各獨立電路與地（即金屬框架或安裝底座）之間的絕緣電阻不小于10MΩ;b）無電氣聯系的各電路之間的絕緣電阻不小于10MΩ。6.1.2.2工頻電壓飛輪儲能系統各帶電回路按其工作電壓應能承受表1規定的歷時1min的工頻耐壓試驗，試驗過程中應無絕緣擊穿和閃絡現象。表1工頻耐受電壓等級額定絕緣電壓U4YB/T6173—202460<U6.1.2.3電氣間隙和爬電距離飛輪儲能系統電氣設備的電氣間隙和爬電距離應符合GB/T7251.1-2013中8.3的規定。6.1.3電磁兼容性6.1.3.1靜電放電抗擾度飛輪儲能系統應能承受GB/T17626.2-2018第5章的試驗等級為3、4級的靜電放電抗擾度試驗。6.1.3.2射頻電磁場輻射抗擾度飛輪儲能系統應能承受GB/T17626.3-2016第5章規定的試驗等級為3、4級的射頻電磁場輻射抗擾度試驗。6.1.3.3電快速瞬變脈沖群抗擾度飛輪儲能系統應能承受GB/T17626.4-2018第5章規定的試驗等級為3、4級的電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗。6.1.3.4浪涌（沖擊）抗擾度飛輪儲能系統應能承受GB/T17626.5-2019第5章規定的試驗等級為3、4級的浪涌（沖擊）抗擾度試驗。6.1.3.5射頻場感應的傳導騷擾抗擾度飛輪儲能系統應能承受GB/T17626.6-2017第5章規定的試驗等級為3、4級的射頻場感應的傳導騷擾抗擾度試驗。6.1.3.6工頻磁場抗擾度飛輪儲能系統應能承受GB/T17626.8-2006第5章規定的試驗等級為3、4級的工頻磁場抗擾度試驗。6.1.3.7電磁發射正常工作的飛輪儲能系統的電磁發射應不超過GB17799.4規定的發射限值。6.2運行環境6.2.1振動飛輪儲能系統運行過程中，振動評價應滿足GB/T6075.1-2012規定區域B的使用條件及評價區域的振動限值要求。5YB/T6173—20246.2.2噪聲正常充放電運行時，飛輪儲能系統的噪音值不大于65db（A）。6.2.3溫升6.2.3.1飛輪儲能系統的溫升應滿足GB/T3859.1-2013中表19變流器各部分的溫升限值要求。6.2.3.2飛輪電機依據設計采用GB/T20113電氣絕緣結構規定的熱分級，應符合GB/T755-2019中8.10要求的溫度和溫升限值。6.2.4密封性靜浮狀態下，飛輪腔體內部真空度應不小于10Pa，保持在此真空下的漏率應不大于1╳10-6Pa.m3/s。6.3安全保護功能6.3.1機械危險防護飛輪儲能系統應具備機械危險防護措施，即使轉子失穩也不能對外界產生破壞性影響。具體措施不局限于使用備用軸承、防護性外殼、緊急停機、故障放電等。6.3.2絕緣保護飛輪儲能系統應具備絕緣保護措施，具體措施不局限于增加金屬防護門、增加絕緣防護套管。6.3.3安全停機當外部控制電源失電，飛輪儲能系統能夠不對外工作并依靠自身儲能能量安全旋轉至零速。6.3.4接地飛輪儲能系統中帶電部件的接地點接地電阻應小于0.4Ω。其中帶電部件不局限于飛輪電機外殼、變流器、觸摸屏、可接觸外門或殼體。6.3.5電壓保護飛輪儲能系統輸出電壓超過設定過/欠電壓值時，應發出報警信號，并自動關斷輸出。6.3.6過流保護飛輪儲能系統輸出電流超過設定過電流值時，應發出報警信號，并自動關斷輸出。6.3.7超速保護飛輪充電加速過程，當飛輪轉速超過最高工作轉速時，發出報警信號；當飛輪轉速超過最高極限轉速時，超速保護動作，停止充電操作。6.3.8過溫保護飛輪儲能系統應能實時監測飛輪主要部位的溫度，當溫度達到報警值時，應能發出報警信號，超過設計閾值，應自動降速停機。6.3.9真空度報警保護飛輪儲能系統應能實時監測飛輪運行腔體內的真空度，當真空度達到報警值時，應能發出報警信號，超過設計閾值，應自動降速停機。6YB/T6173—20246.3.10冷卻系統報警保護飛輪儲能系統應能實時監測冷卻系統運行狀態，當冷卻系統整體或部分停止時，應能發出報警信號，并自動降速停機。6.4監控功能6.4.1監測功能在飛輪儲能系統運行時，監控裝置應具備以下監測功能：a）參數：直流輸入電壓；母線電壓、電流；飛輪的轉速、儲電量；飛輪輸入電壓、電流和頻率；飛輪輸出電壓、電流和頻率等；b）環境：飛輪重要部位溫度（軸承、電機等）、飛輪密封腔內真空度、功率單元溫度；c）狀態：飛輪電機工作狀態、飛輪電機變流器工作狀態、儲能變流器工作狀態；d）信息：告警和故障信息、累計充、放電量、累計充、放電次數等。6.4.2控制功能在飛輪儲能系統運行時，監控裝置應具備以下控制功能：a)監控裝置應能控制飛輪儲能系統啟動、停機、故障復位；b)監控裝置應能按設定的條件自動完成對飛輪儲能系統充放電控制；c)監控裝置應能對飛輪儲能系統的運行方式進行設定，并可進行自動與手動控制。7測試方法7.1測試條件飛輪儲能系統應在5.1.1使用環境條件下開展測試。7.2測試設備測試儀器儀表應檢驗合格，并在有效期內；準確度等級滿足測試內容所要求的精度；要保證檢測范圍在預期范圍內的有效性。7.3性能測試7.3.1飛輪儲能額定輸入/輸出功率飛輪儲能系統處于熱備狀態進行測試:a）飛輪儲能系統從最低工作轉速以設定的最大持續功率充電至最高工作轉速，用測試設備測定的最大穩定輸入值；b）飛輪儲能系統從最高工作轉速以設定的最大持續功率放電至最低工作轉速,用測試設備測定的最大穩定輸出值；c）測試3~5次，取平均值，為飛輪儲能系統充放電過程的額定輸入功率Pc和額定輸出功率Pd。7.3.2飛輪儲能可用儲能量飛輪儲能系統處于熱備狀態，以額定功率從最高工作轉速放電至最低工作轉速，測量飛輪儲能系統對外接口處的電壓和電流，測得此放電過程的放電能量，測試3～5次，取平均值，即為可用儲能量Et。7.3.3充放電循環轉換效率7YB/T6173—2024飛輪儲能系統處于熱備狀態，測量點為接入電網前端，測量系統對外接口處的有功功率和電能。則充放電循環效率按式（1）計算：×100%（1）式中：η——充放電循環效率，單位為百分數（%Ean——飛輪儲能系統以額定功率充電至終止條件時停止，測量充電能量，單位千瓦時（kW·hEbn——飛輪儲能系統以額定功率充電至終止條件時停止，測量放電能量，單位千瓦時（kW·h測試3～5次，取平均值。7.3.4充放電響應時間測試7.3.4.1充電響應時間飛輪儲能系統處于熱備狀態，在額定功率充電條件下，執行充電動作。則充電響應時間按式（2）計算：?Ta=ta2?ta1（2）式中：?Ta——充電響應時間，單位為毫秒（msta1——飛輪儲能系統收到控制信號的時刻，單位為毫秒（msta2——充電功率首次達到90%額定功率的時刻，單位為毫秒（ms測試3～5次，充電響應時間取測試結果的最大值。7.3.4.2放電響應時間飛輪儲能系統處于熱備狀態，在額定功率放電條件下，執行放電動作。則放電響應時間按式（3）計算：?Tb=tb2?tb1（3）式中：?Tb——放電響應時間，單位為毫秒（mstb1——飛輪儲能系統收到控制信號的時刻，單位為毫秒（mstb2——放電功率首次達到90%額定功率的時刻，單位為毫秒（ms測試3～5次，充電響應時間取測試結果的最大值。7.3.5充放電時間a）飛輪儲能系統處于熱備狀態，以額定功率充放電測試。則充電時間按式（4）計算：?Tc=tc2?tc1（4）式中：?Tc——充電時間，單位為秒（s）；tc1——飛輪儲能系統從最低工作轉速開始充電的時刻，單位為秒（stc2——飛輪儲能系統充電至最高工作轉速的時刻，單位為秒（s）；b）放電時間按式（5）計算：?Td=td2?td1（5）8YB/T6173—2024式中：?Td——放電時間，單位為秒（s）；td1——飛輪儲能系統從最高工作轉速開始放電的時刻，單位為秒（std2——飛輪儲能系統放電至最低工作轉速的時刻，單位為秒（s測試3～5次，取測試結果的最大值。7.3.6飛輪儲能自放電率飛輪儲能系統充電至最高工作轉速，系統切換為停機狀態，則系統自放電率按式（6）計算：A=×100%（6）式中：A——飛輪儲能系統自放電率，單位為百分數（%Et——飛輪儲能系統的可用儲能量，單位為千瓦時（kW·hT——飛輪儲能系統從最高工作轉速自由降速至最低工作轉速的時間，單位為小時（hpd——飛輪儲能系統放電過程的額定輸出功率，單位為千瓦（kW）。7.4電氣性能測試7.4.1絕緣電阻在電源輸入端子與保護接地導線間施加DC2500V電壓，穩定后測量絕緣電阻值。如果絕緣電阻測量時讀數不穩定，則在施加電壓后60s±5s讀取絕緣電阻的最小值。絕緣電阻測試結果應符合飛輪儲能系統通用技術條件中6.1.2.1的規定。7.4.2工頻耐壓飛輪儲能系統的工頻耐壓采用專門的工頻耐壓試驗裝置進行測試。按表1規定的試驗電壓，施加試驗電壓lmin應無閃絡和擊穿。7.4.3電氣間隙和爬電距離飛輪儲能系統的電氣間隙和爬電距離按照GB/T7251.1-2013附錄F的方法執行。7.5電磁兼容性試驗7.5.1靜電放電抗擾度飛輪儲能系統的靜電放電抗擾度按照GB/T17626.2的規定執行。7.5.2射頻電磁場輻射抗擾度飛輪儲能系統的射頻電磁場輻射抗擾度按照GB/T17626.3的規定執行。7.5.3電快速瞬變脈沖群抗擾度飛輪儲能系統的電快速瞬變脈沖群抗擾度按照GB/T17626.4的規定執行。7.5.4浪涌（沖擊）抗擾度飛輪儲能系統的浪涌（沖擊）抗擾度按照GB/T17626.5的規定執行。7.5.5射頻場感應的傳導騷擾抗擾度9YB/T6173—2024飛輪儲能系統的射頻場感應的傳導騷擾抗擾度按照GB/T17626.6的規定執行。7.5.6工頻磁場抗擾度飛輪儲能系統的工頻磁場抗擾度按照GB/T17626.8的規定執行。7.5.7發射要求飛輪儲能系統的發射要求按照GB17799.4的規定執行。7.6運行環境測試7.6.1振動評估飛輪儲能系統振動評估步驟如下：a）在飛輪殼體上分別布置軸向振動傳感器和徑向振動傳感器，用于測量飛輪縱向和橫向振動量；b）在熱備狀態下，將飛輪儲能系統以額定功率從最低工作轉速充電至最高工作轉速，然后以額定功率放電至最低工作轉速，測量系統運行過程中最大橫向和縱向振動量、軸徑向最大相對位移量為系統振動量。c）依據6.2.1所列標準進行評估。7.6.2噪聲測試飛輪儲能系統噪聲測試步驟如下：a）測試環境要求背景噪聲小于測得噪聲值3dB以上；b）飛輪儲能系統處于熱備狀態，以額定功率從最低工作轉速充電至最高工作轉速，然后以額定功率放電至最低工作轉速；c）在距飛輪儲能系統前、后、左、右水平位置各lm處，離地面高度（1～1.5）m處，用聲級計測量系統噪聲；d）記錄整個測試過程中聲級計顯示的最高A計權聲壓級為噪聲值。7.6.3溫升測試飛輪儲能系統運行在熱備狀態，在7.3.1額定輸入/輸出功率試驗過程中，飛輪儲能系統運行至各檢測點均達到熱平衡（溫升變化＜1K/h），測量各監測點的溫度和環境溫度。7.6.4密封測試密封測試按GB32218規定的方法進行。7.7安全保護測試7.7.1外部控制電源失電測試將飛輪儲能系統升速至額定工作最高轉速，通過外部開關斷開外部輸入的飛輪儲能系統控制供電電源，飛輪轉子能夠不對外工作并依靠自身能量損耗安全運轉至零速，再次合閘外部控制供電電源，飛輪能夠人工或自動解除告警，并恢復至可工作狀態。7.7.2接地測試分別將飛輪儲能系統中存在帶電可能的部件進行導電連接，并對接地點接地電阻進行測試，接地電阻均應小于0.4Ω。其中帶電部件不局限于飛輪電機外殼、變流器、觸摸屏、可接觸外門或殼體。YB/T6173—20247.7.3電壓保護測試飛輪儲能系統處于熱備狀態，采用降低/提高電壓保護值的方法分別進行系統直流側和交流側電壓保護測試：a）調節飛輪儲能系統電壓過/欠壓保護值至低于/高于當前電壓，飛輪儲能系統應故障保護動作；b）恢復飛輪儲能系統電壓過/欠壓保護值至正常值，啟動飛輪儲能系統，能夠正常運行。7.7.4過流保護測試飛輪儲能系統處于充、放電狀態，采用降低過流保護值的方法分別進行系統直流側和交流側過流保護測試：a）調節飛輪儲能系統的電流過流保護值至低于當前工作電流，飛輪儲能系統應故障保護動作；b）恢復飛輪儲能系統的電流過流保護值至正常值，啟動飛輪儲能系統，能夠正常運行。7.7.5超速保護測試飛輪儲能系統運行在最高工作轉速，檢測飛輪轉速，采用降低速度保護值的方法驗證：a）調節飛輪轉速保護值至低于飛輪當前轉速，飛輪