上一期，小固分享了《儲(chǔ)能科普（一）電池基礎(chǔ)知識(shí)》， 本期小固分享儲(chǔ)能系統(tǒng)里的“3S系統(tǒng)”。

所謂“3S系統(tǒng)”指的就是儲(chǔ)能系統(tǒng)中核心的幾個(gè)部件：儲(chǔ)能變流器（PCS）、電池管理系統(tǒng)（BMS）和能量管理系統(tǒng)（EMS）。

儲(chǔ)能“3S系統(tǒng)”的運(yùn)行邏輯是：電池組將狀態(tài)信息反饋給BMS，BMS將其共享給EMS和PCS；EMS根據(jù)優(yōu)化及調(diào)度決策將控制信息下發(fā)至PCS與BMS，控制儲(chǔ)能電池完成充放電等工作。“3S系統(tǒng)”緊密協(xié)作、通力配合，共同確保儲(chǔ)能系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行。

01

PCS（儲(chǔ)能變流器）

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PCS即儲(chǔ)能變流器，是儲(chǔ)能系統(tǒng)與電網(wǎng)之間實(shí)現(xiàn)電能雙向流動(dòng)的核心部件，負(fù)責(zé)控制電池的充電和放電過程，進(jìn)行交直流的變換。

固德威PCS包括戶用混合型3-12kW（儲(chǔ)能電池系統(tǒng)電壓 48V）、戶用混合型6-30KW(儲(chǔ)能電池系統(tǒng)電壓＜1000V）、工商業(yè)型100-125kW（儲(chǔ)能電池系統(tǒng)電壓＜1000V）、地面型200-215kW（儲(chǔ)能電池系統(tǒng)電壓＜1500V）系列。

固德威相關(guān)PCS產(chǎn)品

固德威125kW PCS優(yōu)勢(shì)：① PCS具備快速響應(yīng)能力，額定功率切換時(shí)間應(yīng)不大于100ms（實(shí)際測(cè)試≤50ms）

② PCS應(yīng)具備恒流、恒壓和恒功率三種充放電模式；

③ 當(dāng)PCS在運(yùn)行溫度范圍內(nèi)工作于自供電模式且在PCS的工作溫度范圍內(nèi)，額定功率下PCS充放電效率應(yīng)不低于98.0%。（實(shí)測(cè)最大效率≥98.6%）

④ PCS能滿足在整流和逆變兩個(gè)過程中，儲(chǔ)能變流器交流側(cè)電流在110%額定電流下，持續(xù)運(yùn)行能力。

02

BMS（電池管理系統(tǒng)）

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電池管理系統(tǒng)（Battery Management System），主要功能對(duì)電池的基本參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，包括電壓、電流、溫度等，延長(zhǎng)電池的使用壽命。同時(shí)計(jì)算分析電池的SOC（電池剩余容量）和SOH（電池健康狀態(tài)），進(jìn)行電池充放電管理，防止電池出現(xiàn)過充電和過放電并及時(shí)上報(bào)異常信息。

電池管理系統(tǒng)（BMS）一般有兩種典型結(jié)構(gòu)：兩級(jí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和三級(jí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，我司ESA 261kWh為兩層拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

兩級(jí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖 三級(jí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖 （點(diǎn)圖片可放大）

| 底層：從控BMU，為單體電池管理層。

BMU（Battery Module Unit）由電池監(jiān)控芯片及其附屬電路構(gòu)成，負(fù)責(zé)采集單體電池的各類信息，計(jì)算分析電池的SOC（電池剩余容量）和SOH（電池健康狀態(tài)），實(shí)現(xiàn)對(duì)單體電池的主動(dòng)均衡，并將單體異常信息上傳給主控。

|中間層：主控BCU，為電池組管理層。

BCU（Battery Control Unit） 基于 BMU 提供的數(shù)據(jù)，執(zhí)行電池的控制策略。它能夠控制電池的充放電過程，包括充電電流和電壓的調(diào)節(jié)、放電截止電壓的設(shè)置等。同時(shí)，BCU 還負(fù)責(zé)電池組的均衡管理，以維持電池組內(nèi)單體電池的一致性。

|上層：總控BAU，為電池簇管理層。

BAU（Battery Array Unit）對(duì)整個(gè)電池系統(tǒng)進(jìn)行綜合管理和協(xié)調(diào)。它整合了 BMU 和 BCU 的功能，并具備更高級(jí)的功能，如故障診斷與預(yù)警、系統(tǒng)狀態(tài)評(píng)估等。BAU 負(fù)責(zé)系統(tǒng)內(nèi)部的整體協(xié)調(diào)以及與EMS、PCS的外部信息交互，根據(jù)外部請(qǐng)求控制整個(gè)BMS系統(tǒng)的運(yùn)行過程。

03

EMS（能量管理系統(tǒng)）

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能源管理系統(tǒng)（Energy Management System）是一套集監(jiān)控、控制、分析和優(yōu)化于一體的軟硬件系統(tǒng)，專門用于能源系統(tǒng)的管理。EMS通過儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)備(PCS、BMS、電表、消防、空調(diào)等)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析展示以及能量調(diào)度，控制整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)有序、穩(wěn)健運(yùn)行。

EMS系統(tǒng)的主要構(gòu)成

一般分為設(shè)備層、通訊層、信息層和應(yīng)用層。其中：

① 設(shè)備層需要能量采集變換(PCS、BMS)做支撐；

② 通訊層主要包括鏈路、協(xié)議、傳輸?shù)龋?/p>

③ 信息層主要包括緩存中間件、數(shù)據(jù)庫、服務(wù)器 ；

④ 應(yīng)用層表現(xiàn)形式包括APP、WEB等，為管理人員提供可視化的監(jiān)控與操作界面。如下：

EMS設(shè)計(jì)的一般要求

（1）全量接入：

EMS需要對(duì)接BMS、PCS、空調(diào)、消防、指示燈、各類傳感器等眾多設(shè)備，兼容支持各種協(xié)議，讓設(shè)備數(shù)據(jù)全量接入，為后續(xù)智能決策、調(diào)控提供數(shù)據(jù)支持，提升決策精準(zhǔn)度。

（2）云邊一體：

為了實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能站端和云平臺(tái)的數(shù)據(jù)雙向流動(dòng)，EMS必須在系統(tǒng)層實(shí)現(xiàn)云邊一體的效果，即保障站端數(shù)據(jù)無損實(shí)時(shí)的上報(bào)到云平臺(tái)，云平臺(tái)的指令能安全實(shí)時(shí)地傳遞給站端。

（3）拓展靈活：

工商業(yè)儲(chǔ)能容量從100kWh到幾十MWh依據(jù)實(shí)際項(xiàng)目而定，并且在當(dāng)前儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)柜產(chǎn)品逐漸成為主流的趨勢(shì)下，柜子如積木般拼接，實(shí)現(xiàn)不同能量訴求，則要求EMS需要有靈活的拓展能力，可以快速兼容不同數(shù)量的儲(chǔ)能柜，實(shí)現(xiàn)不同數(shù)量級(jí)的設(shè)備對(duì)接，尤其是對(duì)PCS的對(duì)接和群控，從而能讓項(xiàng)目快速建設(shè)交付，盡快投運(yùn)。

（4）策略智能：

工商業(yè)儲(chǔ)能以削峰填谷為主要應(yīng)用場(chǎng)景，配合需量控制策略，防逆流保護(hù)等實(shí)現(xiàn)諸如動(dòng)態(tài)擴(kuò)容，離網(wǎng)備電等目的。其中由于實(shí)地變壓器數(shù)量，容量的差異，EMS在需量控制，防逆流保護(hù)上出現(xiàn)多樣的需求，例如多個(gè)并網(wǎng)點(diǎn)下，對(duì)某些變壓器做需量保護(hù)，對(duì)總變壓器做防逆流，需要在EMS里可以靈活配置，實(shí)現(xiàn)保護(hù)目的。

小結(jié)

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在儲(chǔ)能系統(tǒng)中，BMS擔(dān)任感知角色，負(fù)責(zé)電池的監(jiān)測(cè)、評(píng)估、保護(hù)、均衡等，PCS擔(dān)任執(zhí)行角色，負(fù)責(zé)控制電池組的充放電過程、交直流變換等，EMS擔(dān)任決策角色，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、能量調(diào)度等，三者缺一不可。

以上是小固整理的關(guān)于“3S系統(tǒng)”的知識(shí)，供大家參考學(xué)習(xí)，如有疑問，歡迎評(píng)論區(qū)留言探討~下期我們著重講儲(chǔ)能系統(tǒng)的“熱管理技術(shù)”。