ChinaAutoRegs｜GB/T 43687-2024英文版翻译《电力储能用压缩空气储能系统技术要求》
Technical requirements for compressed air energy storage system used for electrical energy storage

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1 MW且额定放电能量为2 MW-h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他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/T 150（所有部分）压力容器
GB/T 151热交换器
GB/T 384石油产品热值测定法
GB/T 2624.2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/T 7064隐极同步发电机技术要求
GB/T 8117（所有部分）汽轮机热力性能验收试验规程
GB 38755电力系统安全稳定导则
DL/T 2528—2022电力储能基本术语
DL/T 5003电力系统调度自动化设计规程
DL/T 5202电能量计量系统设计规程
DL/T 5364电力调度数据网络工程初步设计内容深度规定
DL/T 5506电力系统继电保护设计技术规范
JB/T 4732钢制压力容器分析设计标准
JB/T 4734铝制焊接容器
JB/T 6443（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/T 10938绕管式热交换器
NB/T 47004（所有部分）板式热交换器
NB/T 47006铝制板翅式热交换器 3术语和定义
DL/T 2528-2022界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
压缩空气储能系统 compressed air energy storage system；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：DL/T 2528—2022,4.3.1.21
3.2
储气系统 air storage system
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：DL/T 2528—2022,4.322,有修改】
3.3
空气膨胀机 air expander
通过空气膨胀将空气热力学能转化为机械能的设备。
3.4
压缩储能 compressed energy storage process
利用电能驱动压缩机获取高压空气,从而储存能量的过程。
3.5
膨胀释能 expansion energy releasing process
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。
3.6
储气系统工作压力区间 working pressure range of air storage system
储气系统支撑压缩储能和膨胀释能正常工作的压力范围。
3.7
储气系统工作上限压力 upper limit operating pressure of air storage system 储气系统运行压力区间的上限值。
3.8
储气系统工作下限压力 lower limit operating pressure of air storage system 储气系统运行压力区间的下限值。
3.9
储气系统极限承压压力 ultimate pressure of air storage system
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。
3.10
膨胀机组额定功率 rated power of air expander unit
在规定条件下，整套压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。
3.11
压缩空气储能系统额定充电能量 CAESS rated charging power capacity
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。
3.12
压缩空气储能系统额定放电能量 CAESS rated discharging power capacity
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。
3.13
压缩空气储能系统循环综合效率 CAESS comprehensive energy efficiency
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。
3.14
压缩空气储能系统循环电效率 CAESS round-trip electrical efficiency
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•用仃分数表示。
3.15
压缩空气储能系统静置耗电量 CAESS averaged standing energy consumption
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
4.1 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。
4.2 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GB 38755、 GB/T 31464的相关要求。
4.3 压缩空气储能系统启停次数应不低于9 000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：
―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
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.1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.3〜 A.5。
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10 MW；
— —中型压缩空气储能系统,膨胀机组额定功率不小于10 MW.且小于100 MW；
— —大型压缩空气储能系统,膨胀机组额定功率不小于100 MW。
6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2 h。
6.2 能量
压缩空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：不含液态压缩空气储能系统。
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500 Pa,2 Mm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/T 6443（所有部分）要求，容积式压缩机组总体性能应满足GB/T 25357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23 500 m3/min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23 500 m3/min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%。
8储气系统
8.1 储气系统应由储气装置（承压设备或者地质空间）、进出口管道、隔断阀、安全阀等设备组成。
8.2 储气系统应根据极限承压压力评估确定储气系统极限承压压力，储气系统T.作上限压力应小于储 气系统极限承压压力。
8.3 储气系统的容量与工作上限压力应满足压缩空气储能系统的储气容量及压力要求，储气系统工作 压力区间内应能安全稳定运行。
8.4 储气系统工作压力区间应满足膨胀释能系统空气人口正常工作要求，且应附加储气系统至膨胀释 能系统入口的沿程阻力和各种其他因素引起的压力损失。
8.5 储气系统的储气量应满足一个储能周期内膨胀释能系统运行所需要的压缩空气用量要求，应叠加 充放气过程的温度波动影响。
8.6 储气系统应装设紧急泄压管及安全阀，与进气总管、排气总管之间应装设隔断阀。
8.7 储气系统与膨胀释能系统之间宜装设压缩空气杂质脱除装置。
8.8 人造承压设备采用压力容器形式时,设备应满足GB/T 150（所有部分）要求；采用管道形式时.设 备应满足GB 50251要求。采用碳素钢和合金钢制造人造承压设备时.许用应力应不高于材料屈服强 度的0.8倍。人造承压设备的内壁宜进行涂层等防腐蚀处理。
8.9 储气系统宜装设形变、泄漏、可燃易爆气体检测等监测装置,具备在线监测与报警功能。
8.10 充放气流速应校核最大压降率因素，旦满足储气系统的允许形变范围及结构稳定性要求。
9储换热系统
9.1 储换热系统应由换热器、热载体、储热系统、热载体输送泵及相关附属管道等组成.
9.2 换热器的换热能力应满足压缩空气储能系统的温度、压力、流量等要求，换热器可采用钢制、铝制 等材料制作，类型可为管壳式、板翅式、板式等。
9.3 钢制换热器耐用性和安全性能应满足GB/T 150（所有部分）或JB/T 4732要求，铝制换热器耐用 性和安全性能应满足JB/T 4734要求。管壳式耐用性和安全性能应满足GB/T 151要求，绕管式耐用 性和安全性能应满足NB/T 10938要求，板式耐用性和安全性能应满足NB/T 47004（所有部分）要 求，板翅式耐用性和安全性能应满足NB/T 47006要求。
9.4 各类换热器的换热面积余量应不小于10%。
9.5 换热器的换热效率宜不低于98%。
9.6 热载体可采用软化水、有机热载体、熔融盐等，应具有流动性，其物理化学性能参数应具有长期稳 定性。
9.7 热载体储罐容积应不小于热载体最大充装容积的110%。
9.8 储罐材料应满足热载体特性、温度及压力等要求，罐体厚度与焊接接头在设备使用寿命周期应满 足热载体工作压力、工作温度和耐蚀性等要求。
9.9 储热系统的热损失每天宜不高于2%。
9.10 冷、热载体输送泵的额定流量应不小于换热器额定流量的110%。
9.11 冷、热载体输送泵应设有备用，当单台停用时，其余输送泵输送能力应不小于输送系统总流量。
10膨胀释能系统
10.1 膨胀释能系统应由膨胀机、进气系统、排气系统、发电机、控制系统及相关附属设备组成。
10.2 膨胀释能系统应满足膨胀释能阶段功率与放电能量的要求，并应根据储气系统工作上限压力和 下限压力、储气容量确定。
10.3 膨胀机进气管路宜设置压缩空气湿度、粉尘、盐分、颗粒物等杂质监测与脱除装置及可燃易燃气 体检测装置。
10.4 膨胀机应根据功率、空气进口压力和温度等因素选用径流式或轴流式。
10.5 排气系统管路宜具备防止冷空气倒流入膨胀机的功能。
10.6 发电机和膨胀机的容量应相互匹配，发电机性能应满足GB/T 7064要求。
10.7 膨胀机宜具备30%〜100%负荷调节能力。
11电气系统
11.1 电气系统应由压缩机电气系统、膨胀机电气系统、励磁系统和站用电源系统组成。
11.2 压缩空气储能系统的并网点应安装可闭锁、具有明显开断点、可实现可靠接地功能的开断设 备，可就地或远程操作。
11.3 发电机出口断路器或负荷开关以及压缩机电动机断路器的频繁操作特性应与电站的运行工况和 寿命相匹配。
11.4 压缩空气储能系统的高压站用电系统，高压站用电的电压宜采用3 kV〜10 kV中性点不接地方 式，并与压缩机电动机额定电压匹配；低压站用电的电压宜采用380 V动力和照明网络共用的中性点直 接接地方式。
11.5 压缩空气储能系统的直流电源蓄电池组容量应满足以下要求：
a）站用交流电源事故停电时间不低于1 h；
b）满足交流不间断电源直流负荷的时间要求。
11.6 压缩空气储能系统的主变压器继电保护应满足膨胀释能发电及压缩储能充电不同工况的要求。
11.7 压缩空气储能系统的继电保护及安全自动装置的配置及技术要求应满足GB/T 14285、 GB/T 40594、GB/T 50062、DL/T 1870 和 DL/T 5506 o
11.8 压缩空气储能系统的励磁系统在发电机变压器高压侧短路时能正常工作，其性能应满足 DL/T 843要求。
11.9 压缩空气储能系统的调度自动化及通信配置应满足DL/T 5003.DL/T 544要求。
11.10 压缩空气储能系统的调度数据网络接入设备和网络安全防护应满足DL/T 5364.GB/T 36572 要求。
11.11 压缩空气储能系统的电气测量仪表可采用直接式仪表测量、一次仪表测量或二次仪表测量，其 配置及性能满足GB/T 50063要求。
11.12 压缩空气储能系统的电能量计量系统应具备自动采集、处理传输、整理、统计、存储等功能,其性 能满足DL/T 5202要求。
11.13 压缩空气储能系统的同步相量测量装置应具备机组运行状态监视告警功能.其性能满足
12.1 仪表与控制系统应具备机组启停控制、正常运行、异常工况下事故处理和紧急停机的功能。
12.2 压缩空气储能系统及辅助车间宜采用全厂集中控制的方式。
12.3 压缩空气储能系统应具备紧急停机功能。在控制盘（台）上应装设独立于任何机组保护系统和机 组控制系统的硬接线后备手动操作装置•实现以下功能：
a）关闭储气系统出口切断阀；
b）膨胀机打闸；
c）发电机打闸；
d）压缩机组打闸；
e）启动主机系统各交流润滑油泵；
f）启动主机系统各直流润滑油泵。
12.4 仪表与控制系统宜采用分散控制系统，宜设置机组级顺序控制。
12.5 仪表与控制系统的硬件和软件配置及应用功能应满足GB/T 36293相关要求。
12.6 仪表与控制系统监测装置和仪表的设置应符合下列规定：
a）能检测主机设备及工艺系统在启动停止、正常运行、异常及事故工况下安全的参数；
b）根据危险场所分类，对于装设在爆炸危险区域的仪表和控制装置，选择防爆仪表和控制装置；
c）保护系统的检测仪表双重或多重冗余设置，重要模拟量控制回路的检测仪表双重或多重冗余 设置。
12.7 压缩空气储能系统的膨胀释能系统机组应具备自动发电控制功能，该功能投入时，机组应能参与 电网闭环自动发电控制。
12.8 压缩空气储能系统的分散控制系统、压缩机和膨胀机控制系统及重要的仪表装置，应有两路供电 电源且互为备用；其中一路应采用交流不间断电源；两路电源应设置自动电源切投装置，切投时间应不 影响仪表与控制系统的运行。
12.9 压缩空气储能系统应至少包含下列测点：
a）空气膨胀机进气温度；
b）空气膨胀机进气压力；
c）空气膨胀机再热进气温度；
d）换热器水侧出口温度；
e）空气压缩机各段进气温度；
f）空气压缩机各段进气压力；
g）空气压缩机流量。
13系统性能试验
13.1 测量设备及测点布置
13.1.1 测量设备
测量设备应满足以下要求：
a）所有试验测量设备通过计量检定或校准，并在有效期内；
b）所有试验测量设备的测量范围覆盖被测量的测量范围；

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