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1、T/CEC XXXX-YYYY中 国 电 力 企 业 联 合 会 标 准电力用锂电池直流电源系统第4部分：间歇充电式直流电源设备（征求意见稿）编制说明国网山西省电力公司电力科学研究院许继电源有限公司中国电力科学研究院有限公司2020年8月目次1 编制背景12 编制主要原则13 与其他标准文件的关系14 主要工作过程25 标准结构和内容26 条文说明3I电力用锂电池直流电源系统 第4部分：间歇充电式直流电源设备 编 制 说 明1 编制工作过程1.1 本部分是根据中国电力企业联合会关于印发2019年第一批中国电力企业联合会标准制订计划的通知（中电联标准【2019】86号）中T/CEC 201910
2、18电力用锂电池直流电源系统 第4部分：间歇充电式直流电源设备标准项目的要求和电力行业高压开关设备及直流电源标准化技术委员会的工作安排而制定的。制订工作由电力行业高压开关设备及直流电源标准化技术委员会组织，国网山西省电力公司电力科学研究院负责起草。1.2 本部分主要起草单位：国网山西省电力公司电力科学研究院、许继电源有限公司、中国电力科学研究院有限公司。参加起草单位：国网山西省电力公司、国网山西省电力公司晋中供电公司、国家电网有限公司、国网冀北电力有限公司张家口供电公司、国网河北省电力有限公司电力科学研究院、深圳供电局有限公司、国网天津市电力公司滨海供电分公司、国网辽宁省电力有限公司电力科学研
3、究院、国网河北省电力有限公司、国网综合能源服务集团有限公司、广东电网有限责任公司珠海供电局、北京人民电器厂有限公司、深圳奥特迅电力设备股份有限公司、国网浙江省电力有限公司温州供电公司、石家庄通合电子科技股份有限公司、山东智洋电气股份有限公司、国网陕西省电力公司、国网甘肃省电力公司电力科学研究院、国网浙江省电力有限公司电力科学研究院、云南电网有限责任公司电力科学研究院、云南电网有限责任公司红河供电局、国网重庆市电力公司检修分公司、杭州中恒电气股份有限公司、华北电力科学研究院有限责任公司、珠海瓦特电力设备有限公司、山东泰开自动化有限公司、江苏国电南自电力自动化有限公司、北京四方博瑞电力科技有限公司
4、、福州福光电子有限公司、成都市雨田骏科技发展有限公司、大连市旅顺电力电子设备有限公司、河北普及达电气设备科技有限公司、青岛海汇德电气有限公司。1.3 编制工作组成员：陶文彪、李国柱、杨爱晟、赵梦欣、王中杰、王洪、张伟、解晓东、王亮、李秉宇、杨忠亮、金翼、王凤仁、吴志琪、苗俊杰、苗树国、罗治军、周喜超、邢明路、王雪楠、王志华、易永利、郭惠东、黎可、隋喆、刘巍、周广渊、王书堂、张丽、刘敏、姚昆、杨春、张焱山、王迺峰、田金虎、张晨光、马鑫晟、毛乃虎、栾永明、郭兆静、王文东、王红坡、段锐敏、许守东、高树功、郑永强。1.4 主要工作过程：根据中国电力企业联合会关于印发2019年第一批中国电力企业联合会标
5、准制订计划的通知（中电联标准【2019】86号）的要求，负责起草单位将标准制定工作列入2019年和2020年工作重点，依照电力行业高压开关设备及直流电源标准化技术委员会的组织，逐步开展相关工作。2019年5月至6月，由负责起草单位国网山西省电力公司电力科学研究院牵头，在全国范围广泛征集工作组成员，会同国家电网有限公司和中国南方电网有限责任公司的专家、直流电源设备供应商组成了标准编写工作组。2019年6月至7月，标准编写工作组经过多次讨论和修改，编制完成了电力用锂电池直流电源系统 第4部分：间歇充电式直流电源设备标准草稿。2019年8月，标准编写工作组在石家庄召开了第一次全体会议，全体讨论了电力
6、用锂电池直流电源系统 第4部分：间歇充电式直流电源设备（草稿）的技术细节，形成了相应的修改意见。2019年8月至12月，标准编写工作组根据初稿修改意见，对电力用锂电池直流电源系统 第4部分：间歇充电式直流电源设备（草稿）进行了修改完善，形成了电力用锂电池直流电源系统 第4部分：间歇充电式直流电源设备（初稿）。2020年4月，标准编写工作组将电力用锂电池直流电源系统 第4部分：间歇充电式直流电源设备（初稿）通过线上方式在工作组内以及相关参编单位征求意见，共征集到意见65条。2020年5月至6月，标准编写工作组按照征求意见进行了修改完善，形成了电力用锂电池直流电源系统 第4部分：间歇充电式直流电源
7、设备（征求意见稿）。2020年7月至8月，标准编写工作组开展了主要实验结果验证工作，并完成编制说明。2 编制原则和主要内容2.1 本部分按照中国电力企业联合会标准管理办法和中国电力企业联合会标准制定细则的规定，依据GB/T 1.12020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则起草。2.2 本部分在内容上不重复现有标准已有的技术内容，着重突出电力用直流电源系统的高可靠性和高安全性的要求，强调其与传统浮充电运行方式在设备功能以及技术指标要求等方面的差异以及容易忽视的技术问题。2.3 本部分适用于35kV220kV变电站站用直流电源设备，并作为产品设计、制造、检验和使用的依据，2
8、20kV以上变电站和未涵盖的其他直流电源设备可参照使用。2.4 GB/T 19826电力工程直流电源设备通用技术条件及安全要求、DL/T 5044-2014电力工程直流电源系统设计技术规程、DL/T 459-2017电力用直流电源设备和DL/T 8562018电力用直流电源和一体化电源监控装置等标准详尽阐述了电力用直流电源设备的技术要求，本部分重点强调间歇充电式直流电源设备与现行标准存在差异的特殊技术要求。2.5 本标准结构电力用锂电池直流电源系统计划分为以下9个部分：第1部分：总则与安全要求第2部分：锂离子电池组技术要求第3部分：电池模块及管理系统技术要求第4部分：间歇充电式直流电源设备第5
9、部分：浮充式直流电源设备第6部分：监控装置与电池管理系统之间的通讯协议第7部分：现场验收规范第8部分：防火灭火导则第9部分：运维管控平台技术规范2.6 本部分为电力用锂电池直流电源系统的第4部分，共分为8章、1个资料性附录和2个规范性附录：第1章 范围；第2章 规范性引用文件；第3章 术语和定义；第4章 基本参数；第5章 技术要求；第6章 试验方法；第7章 检验规则；第8章 标志、包装、运输、贮存（第8章）；附录A 间歇充电式直流电源系统典型接线方式（规范性附录）；附录B 磷酸铁锂电池容量换算系数参考值（资料性附录）；附录C 磷酸铁锂电池间歇充电过程及控制参数（规范性附录）。3 主要实验结果验
10、证3.1 产品研制及应用过程本部分实验主要依托2019年国网冀北电力有限公司张家口供电公司基于磷酸铁锂电池在220千伏站直流电源升级改造关键技术研究及应用科技项目工程样机开展。2019年12月，许继电源有限公司完成工程样机生产和测试，2020年4月工程样机通过开普检测研究院和国家继电保护及自动化设备监督检验中心型式试验，2020年6月，首套设备在张家口供电公司新怀来220kV变电站通过现场测试，并投入使用。3.2 蓄电池配组方案验证科技项目依托工程的蓄电池容量按照以下两种方法进行了计算：第一种方法：根据新怀来220kV变电站实际直流负荷情况和2小时后备要求，按照DL/T 50442014附录C
11、规定的方法，参考本部分附录B提供的容量换算系数，计算出蓄电池容量为260Ah。第二种方法：原设备使用两组400Ah阀控式密封铅酸蓄电池，按照2小时后备和铅酸蓄电池容量换算法公式，反推出事故事故全停状态下相对应的持续放电时间的放电容量，再根据本部分附录B提供的容量换算系数，正推出磷酸铁锂电池所需容量为251Ah。略去了电压水平校验环节，依靠后期放电实验验证。蓄电池串联只数依照本部分规定的直流母线电压范围为0.8751.10UN，蓄电池静置状态按照1.05倍标称电压，不设置母线调压装置的要求，可选用6668只串联。实际工程每段母线采用两组150Ah磷酸铁锂电池并联，每组为68只串联的配组方案，充电
12、电压控制在3.55VN。3.3 蓄电池放电容量验证型式试验进行了蓄电池标称容量验证：环境温度约为20，随机挑选一组磷酸铁锂电池，按照15A（10小时率）放电实验，实验末期整组电压为199.33V，单体最高为3.088V，单体最低为2.988V，磷酸铁锂电池标称容量满足出厂要求。随后实验补充了放电容量验证：环境温度约为20，两组磷酸铁锂电池均投入，按照蓄电池容量计算时绘制的放电曲线，进行1min，120min和5s（第110min时叠加）冲击的梯负荷曲线放电2h，并在119min时记录放电末期数据，整组电压为201.45V，单体最高为3.092V，单体最低为2.998V，磷酸铁锂电池放电容量满足
13、使用要求。3.4 蓄电池供电能力验证型式试验为避免过大的冲击电流造成实验危险性，直流母线电压、事故放电能力、负荷冲击、直流母线连续供电实验是在其中一组磷酸铁锂电池投入系统的情况下做验证。蓄电池组按15A电流放电1h后，直流母线叠加1次120.2A冲击电流500ms，测得直流母线电压最低值为212.5V。保持直流母线电压225.12V，直流母线带有经常性负荷10A，直流母线叠加1次79.52A冲击电流500ms，测得直流母线电压最低值为214.20V。充电模块稳定输出235.20V供给直流母线，蓄电池充满处于静置状态，交流电源中断500ms，蓄电池瞬间放电输出，直流母线电压最低值为229.0V。
14、在整个测试过程中，直流母线电压保持在了标称电压的90%110%之间。3.5 隔离二极管通流验证按照本部分规定，对充放电控制阀隔离二极管放电能力进行了验证。工程样机充放电控制阀选用两只400A并联的二极管，附带1块二极管模块自带的N系列铝型材散热器，单组蓄电池按1小时放电率（150A）测试，不启动散热风扇1小时内温升约为66.81K。在温度达到55时启动风扇，1小时内温升约为15.64K。双管并联可承受15kA以下10ms底宽正弦波浪涌电流，浪涌电流平方时间积为：I2t=21470103A2s=2940103A2s以下，单组150Ah蓄电池出口短路电流经电池厂家测试最大值不超过7.5kA，断路器
15、厂家提供短路限流后实测值不超过4.4kA，脱扣时间按100ms，断路器短路脱扣电流平方时间积应不超过4.4kA*4.4kA*0.1s=1936103A2s。可见双管并联的浪涌电流平方时间积大于断路器短路脱扣电流平方时间积，因此可以满足使用要求。3.5 现场应用测试设备现场安装完毕后，按照本部分技术规定，现场进行了BMS检测精度、蓄电池标称容量、手动充放电功能、自动间歇充电功能、过充电保护功能、过温保护功能、绝缘监察功能验证，均达到预期效果，满足技术规定和运行规程要求。4 相关国际标准情况目前多个国家和国际组织推出了自己的锂电池安全标准和检测要求，主要搜集到的有：UL 1642-2012 锂电池（Lithium Batteries）IEC 62133 Edition 2.0 2017 便携式和便携式设备用密封含碱性或其他非酸性电解液二次电芯和电池-锂电池安全性要求（ Secondary cells and batteries containing alkaline or other non-acid electrolytes Safety requirements for portable
