储能系统架构组成介绍.pdfVIP

储能系统架构组成介绍

煤炭是我国重要的化石能源和工业原料，是一次能源消费中占比

最大的品种，也是我国产量最大、资源最为丰富的化石能源，将长期

在我国能源体系中发挥“压舱石”重要作用，但在能源消费结构中的

占比将持续下降，从主体能源逐步过渡到支撑能源、托底能源，能源

转型正在牵引我国经济社会全面绿色低碳发展。

而储能技术是紧紧牵动着新能源行业发展的，新型储能不仅是构

建新型能源体系、推动能源绿色低碳转型的重要装备基础和关键技术，

而且是助力实现“双碳目标”的重要支撑。储能具有消除昼夜峰谷差，

实现平滑输出、调峰调频和备用容量的作用，满足了新能源发电平稳、

安全接入电网的要求，可以有效减少弃风、弃光现象。

下面是一个典型的分布式储能系统架构：

储能系统由电池、电器元件、机械支撑、加热和冷却系统（热管

理系统）、双向储能变流器（PCS）、能源管理系统（EMS）以及电

池管理系统（BMS）共同组成。电池通过排列，连接组装成电池模组，

再和其他元器件一起固定组装到柜体内构成电池柜体。下面我们针对

其中重要的部分进行介绍。

1、电池

作为新型储能的关键技术路线之一，新型储能电池在提高可再生

能源消纳比例、保障电力系统安全稳定运行等方面发挥重要作用。锂

电池作为储能关键器件，是决定电化学储能进步的“中枢”。锂电池

按照正极材料不同分为磷酸铁锂电池和三元锂电池。储能市场主要以

磷酸铁锂电池为主，消除昼夜峰谷差是储能系统的主要应用场景，而

产品使用时间直接影响到项目收益。

2、热管理

如果把电池比喻成储能系统的身体，那么热管理系统就是储能系

统的“衣服”。电池和人一样，也需要在舒适的温度环境（23~25℃），

才能发挥最高的工作效率。如果电池工作温度超过50℃，电池寿命

会快速衰减。而温度低于-10℃时，电池会进入“冬眠”模式，无法

正常工作。

从电池面对高温和低温的不同表现可以看出，处于高温状态的储

能系统寿命和安全性会受到巨大影响，而处于低温状态的储能系统则

会彻底罢工。热管理的作用就是根据周围环境温度，来给储能系统舒

适的温度。从而使整套系统得以“延年益寿”。

3、电池管理系统（BMS）

电池管理系统的英文名是BATTERYMANAGEMENTSYSTEM，它是

电池与用户之间的纽带，主要就是为了能够提高电池的利用率，防止

电池出现过度充电和过度放电。“高矮胖瘦”等参数对应到储能系统

中，是电压、电流和温度三个数据。根据复杂的算法，可以推测出系

统的SOC（荷电状态），热管理系统的启停，系统绝缘检测和电池间

的均衡。BMS应以安全作为设计初衷，遵循“预防为主，控制保障”

的原则，系统性的解决储能电池系统的安全管控。

4、双向储能变流器（PCS）

其实储能变流器在日常生活中十分常见，手机充电器的功能是将

家用插座中的220V交流电，转换为手机内电池所需的5V~10V的直

流电。这与储能系统在充电过程中将交流电转换为电池堆所需直流电

的模式是一致的。

储能系统中的PCS可以理解为一个超大号的充电器，但与手机充

电器的区别在于它是双向的。双向PCS充当了电池堆与电网端之间的

桥梁，一方面将电网端的交流电转化为直流电为电池堆充电，另一方

面将电池堆的直流电转换为交流电回馈给电网。

5、能源管理系统（EMS）

一位分布式能源的研究者曾经说过“好方案源于顶层设计，好系

统出于EMS”，由此可见EMS在储能系统中的重要性。

能源管理系统的存在，是为了将储能系统内各子系统的信息汇总，

全方位的掌控整套系统的运行情况，并作出相关决策，保证系统安全

运行。EMS会将数据上传云端，为运营商的后台管理人员提供运营工

具。同时，EMS还负责与用户进行直接的交互。用户的运维人员可通

过EMS实时的查看储能系统的运行情况，做到实施监管。