T/CRES 0017-2023 压缩空气储能电站能效测量技术导则

ICS27.180

F19T/CRES

中国可再生能源学会标准

T/CRES0017-2023

压缩空气储能电站能效测量技术导则

Technicalguidelinesforenergyefficiencymeasurementofcompressedair

energystoragepowerstation

2023-08-04发布2023-09-01实施

中国可再生能源学会发布

T/CRES0017-2023

目次

前言...........................................................................III

1范围...............................................................................1

2规范性引用文件.....................................................................1

3术语、定义和符号...................................................................1

3.1术语和定义.....................................................................1

3.2符号和单位.....................................................................3

3.3下标...........................................................................3

4总则...............................................................................3

4.1测试边界.......................................................................3

4.2测试的规划.....................................................................4

4.3试验准备阶段的协议.............................................................4

4.4试验计划.......................................................................5

4.5测试准备工作...................................................................5

4.6对比试验.......................................................................6

4.7预备性试验.....................................................................6

4.8正式试验.......................................................................7

5测量参数及测量仪器设备.............................................................7

5.1通则...........................................................................8

5.2仪表的校验.....................................................................8

5.3电能测量.......................................................................9

5.4压力测量......................................................................10

5.5温度测量......................................................................11

5.6湿度测量......................................................................12

5.7流量测量......................................................................12

5.8液位测量......................................................................14

5.9时间测量......................................................................14

5.10转速测量.....................................................................14

6测试项目及方法....................................................................14

6.1有效储能量....................................................................14

6.2额定充电能量..................................................................15

6.3系统效率......................................................................15

6.4体积能量密度..................................................................15

6.5质量能量密度..................................................................16

6.6额定有效储气量................................................................16

6.7待机损耗......................................................................16

7试验修正..........................................................................18

I

T/CRES0017-2023

7.1总则..........................................................................18

7.2修正项目......................................................................18

7.3修正计算的基本公式............................................................18

8测试报告..........................................................................19

8.1一般要求......................................................................19

8.2概述..........................................................................19

8.3计算和结果....................................................................20

8.4仪器仪表......................................................................20

8.5结论..........................................................................20

8.6附录..........................................................................20

附录A（资料性附录）变量的符号和单位............................................21

附录B（资料性附录）变量的下标..................................................22

附录C压缩空气储能电站性能试验计算示例..........................................23

附录D（资料性附录）不确定度分析...............................................27

II

T/CRES0017-2023

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《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这些专利的责任。

本文件由华能江苏能源开发有限公司提出。

本文件由中国可再生能源学会归口及发布。

本文件起草单位：华能江苏能源开发有限公司、西安热工研究院有限公司、中盐金坛盐化有限责任

公司、清华大学、华能南京金陵发电有限公司、中盐华能储能科技有限公司、中国能源建设集团江苏省

电力设计院有限公司、北方工业大学、江苏方天电力技术有限公司。

本文件主要起草人：梅生伟、曹庆伟、齐革军、丁辉、蔺通、陈辉、王国华、薛小代、秦朝晖、

贾红金、王伟锋、薛志恒、雷震、庄重、文军、王智涛、郑枫、谢伟华、牛晨晖、王锦绘、李冬、李建

林、王玲、邢乐强、陈会勇、何欣欣、王兴、杨可、付昶、张学林、张通、庞里波、陈恩军、陈俊彦、

袁尔聪、吴小双、王帅、邓建军、董祥龙、左祥、杨清格勒、刘玉林、吴斌、杨宏宇、顾文、唐一铭、

汤逸凡、刘冲、周翔、刘禹。

本文件在执行过程中的意见建议请反馈至中国可再生能源学会标准化工作办公室。

III

T/CRES0017-2023

压缩空气储能电站能效测量技术导则

1范围

本文件规定了压缩空气储能电站性能试验的详细实施细节，主要包括试验条件、试验仪器设备、测

试项目、试验结果计算方法、试验结果的修正计算方法、试验结果不确定度评价及试验报告要求。

本文件适用于用压缩空气储能电站的性能验收试验，包括补燃和非补燃系统。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。

GB/T2624用安装在圆形截面管道中的差压装置测量满管流体流量

GB/T31130科里奥利质量流量计

3术语、定义和符号

3.1术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1.1

压缩空气储能发电系统compressedairenergystoragesystem

通过空气的压缩、存储和膨胀实现能量存储和释放的储能发电系统。

3.1.2

基本压力/额定下限压力basispressure/lowerlimitoperatingpressure

储气库设计运行压力范围的最低压缩空气存储压力，一般高于最低允许压力。对于地下/水下储气

库，分为地表/水面井口基本压力和地下/水下井口基本压力；对于自身高度差较大的储气库，还应区分

储气库内不同高度位置的基本压力，以及平均基本压力。

3.1.3

满载压力/额定上限压力full-loadpressure/upperlimitoperatingpressure

储气库设计运行压力范围的最高压缩空气存储压力，一般低于最高允许压力。对于地下/水下储气

库，分为地表/水面井口满载压力和地下/水下井口满载本压力；对于自身高度差较大的储气库，还应区

分储气库内不同高度位置的满载压力，以及平均满载本压力。

3.1.4

储气装置额定储气（液）量ratedstoragecapacity

压缩空气储能系统储气装置达到满载压力时，储气装置中存储的气（液）质量。

1

T/CRES0017-2023

3.1.5

储气装置有效储气（液）量availablestoragecapacity

压缩空气储能系统在额定释能过程中可用来对外转换为电能的储气（液）质量。

3.1.6

有效储能量availableenergycapacity

压缩空气储能系统在额定释能过程中，储气（液）在空气透平中膨胀做功对外产生的能量。

3.1.7

额定有效储能量ratedavailableenergycapacity

压缩空气储能系统在额定释能过程中，储气装置从额定压力降低至额定下限压力过程中，储气（液）

在空气透平中膨胀做功对外产生的上网电能。

3.1.8

最大有效储能量maximumavailableenergycapacity

压缩空气储能系统在额定释能过程中，储能装置从最大压力降低至额定下限压力过程中，储气（液）

在空气透平中膨胀做功对外产生的上网电能。

3.1.9

充电功率chargingenergypower

压缩空气储能电站在储能过程中，持续稳定吸收的功率。

3.1.10

充电能量chargingenergycapacity

压缩空气储能系统在储能过程中，从电网吸收的总电能。

3.1.11

放电功率dischargingenergypower

压缩空气储能系统在释能过程中，压缩空气储能电站发电机持续稳定输出的功率。

3.1.12

放电容量dischargingenergycapacity

压缩空气储能系统在释能过程中，从储气系统的额定上限压力开始启动，至储气系统达到额定下限

压力时的放电能量。

3.1.13

额定充电能量ratedchargingenergycapacity

在规定试验条件和试验方法下，整套空气透平机以额定放电功率或设计放电功率曲线从储气系统的

额定上限压力开始启动，至储气系统达到额定下限压力时的放电能量。

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T/CRES0017-2023

3.1.14

循环周期cycletime

压缩空气储能系统从储气装置压力达到额定下限压力开始，完成一次储能过程和一次释能过程，至

储气装置压力再次达到额定下限压力的时间，包括充电、发电之间间隔的待机时间。

3.1.15

辅助输入能量auxiliaryinputenergy

在一个循环周期内进入储能系统的热能、燃料等非电能的总量。

3.1.16

系统能量效率systemround-tripelectricalefficiency

一个循环周期内，压缩空气储能电站输出的能量与储能过程中输入的能量之比。

3.1.17

体积能量密度volumeenergydensity

一个循环周期内，压缩空气储能系统释能过程中输出的能量与储气装置容积之比。

3.1.18

质量能量密度massenergydensity

一个循环周期内，压缩空气储能系统释能过程中输出的能量与额定有效储气量之比。

3.1.19

储能系统压力损耗系数systempressurelossfactor

储能系统在充电过程结束后，静置2h后的储气装置压力与充电过程结束时的压力比值。

3.1.20

待机损耗率rateofenergyloss

储能过程完成后，完整待机循环试验释能量和不待机循环试验释能量的差值，与完整待机循环试验

释能量的比值。

3.2符号和单位

除特殊说明外，本标准的符号和单位应符合附录A规定。

3.3下标

除特殊说明外，下标应符合附录B规定。

4总则

4.1测试边界

3

T/CRES0017-2023

性能测试前，设备采购方、供应方应通过合同或者技术协议等形式对试验边界进行商定，典型压缩

空气储能性能测试边界如图1。

图1典型压缩空气储能电站试验边界示意图

4.2测试的规划

4.2.1总体要求

按本文件进行试验的各方，在压缩空气储能系统设计阶段应对测试方法、保证值的解释、测点与测

量装置的数量、位置与布置，以及阀门与管道布置等达成协议。建议对一些最重要的测量，要为测量设

备提供一些专用的连接设施，如法兰和温度计套管等，以使验收试验能在不影响仪表正常运行的情况下

进行。

4.2.2仪表要求

能够确定功率和进出合同中规定的“系统”能量以及“系统”的边界条件。

4.2.3准确度要求

为了满足本文件对测量准确度的要求，要进行必要的试验前准备工作和采取必要的措施。下面列举

一些在压缩空气储能系统设计阶段宜达成协议的典型条目：

作为试验计算基础的电能测量装置的位置、精度及接口型式；

为了尽可能保证无不明泄漏流量进出试验循环系统或旁路系统中的任何部件，确定所需阀门的数量

及其位置；

为了保证正确测量，对关键测点上所需温度套管和压力接头的数量和位置的要求；

为了保证正确测量，对关键测点上所需双重仪表接头的数量及位置的要求；

为了避免试验复杂化和引入误差而对泄漏量的处理办法；

测量压缩机和透平轴封泄漏量的方法；

如果在性能测试中要使用电站仪用变送器或互感器，则应适当选择其技术规范、安装、精度等级和

校验等。

4.3试验准备阶段的协议

4

T/CRES0017-2023

具体如下：

a)参与试验各方在试验前应就如下事项达成协议：试验方案、试验的具体目的、测量方法、在限

定必要修正量下的运行方式、规定工况试验结果的修正方法以及与保证值进行比较的方法；

b)应就待测参数、测量仪表及其供应者、指示仪表的位置达成协议；

c)应就获得对比测量的方法达成协议（见4.6）；

d)应就仪表的校验方法及校验时间达成协议；

e)如果试验各方在试验前达成书面协议，在本文件规定之外的其他测量方法也可使用。凡与本文

件规定的方法有任何差异，都应在试验报告中陈述清楚，如无书面协议，则应遵循本文件；

f)独立于买、卖双方的性能试验咨询机构可作为参与所有协议的一方。

4.4试验计划

4.4.1计划原则

在进行验收试验之前，应准备一个详细的试验计划，列出所有可能影响试验执行的项目，并给出详

细的试验方案。试验计划宜在试验之前提出，并由试验各方予以确认。试验计划应反映合同中与试验目

的和性能保证值有关的要求，并对合同条款做出必要的解释。

4.4.2测试时间要求

压缩空气储能电站的验收试验宜在压缩机和透平第一次通入空气的8周内进行。如果是由于压缩空

气储能系统以外的各种原因，导致验收试验无法如期进行，宜根据4.5的要求进行一次对比试验（焓降

试验）。

4.4.3测试组织机构

4.4.3.1试验各方宜明确在试验准备、执行、分析和结果报告阶段各自应承担的责任，包括试验组织

机构。应指定一个负责人，根据试验要求负责验收试验的正确实施和评价，并在试验期间出现试验各方

对测量数据准确度、运行工况或运行方式等产生争议时充当仲裁人。

4.4.3.2试验各方授权的代表见证试验过程，直至试验全部结束，以确认试验是否按照本文件和试验

前所达成的协议进行。如有需要，在试验期间见证代表宜有权批准对对试验相关文件及修改内容进行批

准。

4.5测试准备工作

4.5.1设备状态检查、确认

4.5.1.1在进行验收试验之前，应确认压缩机、空气透平、蓄热器、蓄冷器、储气装置、电动机、发

电机、冷却塔等（如在保证值之列），都处于良好状况。同时还应确认空气冷却装置、管道和阀门的泄

漏均已消除。压缩机、空气透平的状况可通过开缸检查其内部通流部分，或按照4.6中所述的对比试验

（焓降试验）来确定。如果对比测量中发现重大无法解释的差异，则可考虑打开整台压缩机、空气透平

或某一个气缸来确定缺陷的所在。

4.5.1.2在进行验收试验之前，其他设备的制造厂应有机会检查设备状况，必要时也可由制造厂自行

进行测量。该阶段发现的任何缺陷，均应予以消除。

4.5.1.3在进行验收试验之前，应确认空气滤网是洁净的，如果参与试验的任何一方怀疑其清洁度，

则试验前应进行检查，如有必要则应进行清理。

4.5.2系统的隔离

5

T/CRES0017-2023

4.5.2.1隔离原则

4.5.2.1.1本文件规定的系统隔离，是对能效测试相关热力系统的隔离。

4.5.2.1.2试验结果的准确度很大程度上取决于对热力系统的有效隔离。外界的流量宜与系统隔离，

不管是系统部件还是流量测量装置的不明内部旁路泄漏，宜尽可能予以消除，以免对其再做测量。如果

对试验期间隔离的这些流量效果有怀疑，则在试验前应做好测量这些流量的准备。

4.5.2.1.3所有不用的连接应实施有效封堵，如果不能做到，则应在适当的位置把连接断开，以便在

开口处进行连续观测和测量。

4.5.2.1.4在进行验收试验之前，试验各方宜对需要隔离的设备、流量以及隔离的方法取得一致意见，

试验单位应在试验报告中说明系统的隔离情况。

4.5.2.2设备和流量的隔离

应与压缩空气储能系统主循环系统隔离的设备和外部流量如下：

a)各压缩机、空气透平进气的旁路阀门；

b)各管道排地沟阀门；

c)各管道排空阀门；

d)其他与规定循环无关的进、排气阀门。

4.6对比试验

4.6.1由于压缩空气储能电站以外的各种原因，导致在压缩空气储能电站第一次通入空气的8周内无

法进行性能验收试验，宜在给定的压力、温度的主气品质等参数条件下，对压缩空气储能电站的压缩机、

空气透平进行一次焓降试验，并记录下列数据：

a)各台压缩机、空气透平各缸体相对内效率；

b)输出功率；

c)调节阀开度；

d)主气流量与输出功率关系曲线；

e)轴封漏气量；

f)其他数据。

4.6.2在正式验收试验开始之前，应在相同工况下测量上述数据，并与焓降试验值进行比较，确定压

缩机、空气透平状况是否有任何明显的变化。

4.6.3根据焓降试验结果，试验各方应在正式验收试验前对性能劣化所采取的修正方法或者补救措施

进行协商。某些情况下，如果检修能消除影响压缩机、空气透平性能上的任何缺陷，则买方可要求卖方

对压缩机、空气透平进行检修。正式验收试验宜在第一次检修完成后的4周内进行。

4.7预备性试验

4.7.1预备性试验的要求与正式试验相同，进行预备性试验的目的：

a)确定压缩空气储能电站的状况是否适合做验收试验；

b)检查所有试验仪表及数据采集系统状态；

c)培训试验人员熟悉试验程序。

4.7.2预备性试验完成后，如果双方同意，则预备性试验可作为一次验收试验。

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T/CRES0017-2023

4.7.3如果预备性试验不能满意，则应查明原因。如果必要，压缩空气储能电站中的相关设备应交给

制造厂处理，以便制造厂进行检查，并确定相关设备的状况是否适合进行验收试验。

4.8正式试验

4.8.1储能试验流程

储能过程时，先给定系统初始条件，包括储气室压力、温度等，进而计算系统各参数随时间的变化

规律。储能终止的条件为储气室压力达到预定值，最后通过对时间的积分得到系统的总耗功、蓄热温度、

总储气量（即进入压缩机的空气总质量）、储能时间等参数。储能过程具体流程如下：

a)压缩空气储能电站的有效储气量为零，即储气装置压力为额定下限压力，处于热备用状态；

b)启动压缩机，开始储能过程；

c)有效储气量达到额定值，即储气装置压力达到额定压力，停止储能，记录总输入电能。

4.8.2释能试验流程

释能过程时，初始条件为储能过程的计算结果，包括蓄热温度、储气室压力温度和储能过程结束时

的总储气量，然后给定系统的运行策略（滑压运行或定压运行），再计算系统各参数随时间的变化规律。

释能终止的条件为储能过程中的总储气量得到全部释放。最后，通过对时间的积分，得到系统的总出功、

排水/排气温度、释能时间等参数。释能过程具体流程如下：

a)释能系统处于热备用状态，启动空气透平，开始发电过程；

b)压缩空气储能电站有效储气量降低到零，即储气装置压力为额定下限压力，停止释能，记录总

输出电能。

4.8.3试验的持续时间和读数频率

4.8.3.1试验所需的持续时间应不小于压缩空气储能电站的循环周期（至少包含一个储能过程和一个

释能过程）。试验期间，输出电功率读数间隔不宜大于1min。主要压力和温度读数间隔不宜大于1min。

为了获得更准确的各变量对时间的积分，宜采用较短的读数间隔。

4.8.3.2读数时，宜由发令钟向各观测人员发出统一读数时刻，也可根据各观测人员的手表读数，但

在每一次试验前这些手表应对准同步。

4.8.4试验记录

每位观测人员都应如实记录自己所观测到的值。所有记录都应至少复写两份，或经双方同意，每次

试验后立即进行复印。试验后，各方均应立即收到一份完整的试验记录。

4.8.5初步计算

在试验结束后应立即初步计算试验结果及修正值，以便确定测量数据的有效性。

4.8.6试验的重复性

4.8.6.1如果买方对验收试验结果不满意，应提供供货方机会进行改进，并由其出资重新进行验收试

验。如果合同的任一方有证据对试验结果有怀疑，亦可要求重新进行验收试验。

4.8.6.2如果供货方由于其责任范围的原因，在验收试验后对机组做过修改，致使保证值可能不再在

合理的范围内，买方可要求重新进行验收试验。

5测量参数及测量仪器设备

7

T/CRES0017-2023

5.1通则

5.1.1分类

根据所需测量参数的用途及其对最终试验结果的影响程度，可以决定测量该参数所需仪表的类型、

准确度、多重性及操作方式。需要讨论的参数包括压力、差压、温度、转速、流量、湿度、电功率或电

能及振动。被测参数可分成一类参数和二类参数。

5.1.2一类参数

用于计算试验结果的参数称为一类参数。一类参数还可进一步分为一类一级参数和一类二级参数。

一类一级参数是敏感系数小于0.2%的参数，一类二级参数是敏感系数大于0.2%的参数，一类一级参数需

要使用高精度仪表，并且需要多重测点进行测量，进一步降低试验不确定度。

5.1.3二类参数

需要测量但是不需要用于试验结果计算的参数称为二类参数。在试验过程中测量这些参数是为了确

认试验是在本文件要求的条件下进行的。例如，非补燃压缩空气储能电站中储热装置中储热介质的温度，

液位等，这些参数的测量只是为了确保试验期间储能系统未发生异常，或者在分析系统性能与设计值（或

保证值）存在偏差的原因时使用。

5.2仪表的校验

测试仪器仪表应按国家有关计量检定规程或有关标准经鉴定或计量合格，并在检定有效期内。通常

所有用于测量一类（一级和二级）参数的仪表，宜对照可追溯的标准衡器来校验，标准衡器的不确定度

至少应该比被校验仪表的不确定度小4倍。测量二类参数的仪表不需要用标准衡器进行校验，可以使用

已校验的仪表来校验。一类参数的测试仪器仪表应该满足的精度要求如表1。

表1测试仪器仪表精度要求

测量值名称测量仪表量程测量不确定度

压力压力变送器所有压力±0.1%～0.3%

大气压力绝对压力变送器