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技術文章
儲能變流器（PCS）是電化學儲能系統中的核心組件，它負責連接電池系統與電網（或負荷），實現電能的高效雙向轉換。根據GB/T34120-2017電化學儲能系統儲能變流器技術規范，PCS通過電力電子變換電路，將交流電與直流電相互轉換（整流為交流轉直流，逆變則為直流轉交流），從而精準控制儲能元件（如鋰電池、電容等）在充放電過程中的功率。此外，PCS還集成了功率、控制、保護及監控等軟硬件，確保其不僅在并網/離網控制方面發揮著關鍵作用，還能滿足特殊場景下電網黑啟動、微網供電等短時功能需求。其交流輸出可直連大電網，實現儲能系統的靈活調度與高效運行。
儲能變流器（PCS）的結構形式主要分為并網型、離網型、跟網型和構網型四種。這四種結構各有特點，適應不同的應用場景。
1、并網型（Grid-Connected）
? 特點?：儲能系統與公共電網并聯運行，電網主導電壓和頻率，PCS僅作為電源“從機"，按設定功率注入電網。
? ? 應用?：主要用于峰谷調節、削峰填谷及電網頻率/電壓支持。
? ?控制方式?：采用電流源控制（如dq電流閉環控制），通過鎖相環（PLL）跟蹤電網相位。
2、構網型（Grid-Forming）
? ?特點?：主動構建電網電壓和頻率，可獨立于真實電網運行，具備強抗擾能力和動態響應。
? ?應用?：微網主源、多PCS協同系統（如主構網PCS啟動時先上電）。?
? 控制方式?：電壓源控制結合虛擬同步機（VSM）或droop控制，無需依賴外部電網相位信息。
3、離網型（Off-Grid）
? ?特點?：脫離電網獨立供電，PCS主動控制輸出電壓和頻率，承擔本地電網構建角色。
? ? 應用?：應急備用供電、偏遠地區獨立微網。?
? 控制方式?：電壓源控制（V/f控制），需應對負載變化時的電壓/頻率閉環調節。
4、跟網型（Grid-Following）
? ? 特點?：跟隨已有電網的電壓頻率，依賴構網設備或公共電網提供相位參考。
? ?應用?：微網中構網PCS啟動后，其他跟網PCS跟隨運行；并網調頻調壓場景。
? ? 控制方式?：電流環控制，通過鎖相環獲取相位信息同步電網。
儲能變流器的測試方法主要包括靜態測試和動態測試兩種。靜態測試主要用于測量儲能變流器在穩定工作狀態下的性能和電氣特性。動態測試主要用于評估儲能變流器在?非穩定工作狀態?下的性能和電氣特性，特別是其響應速度、穩定性和抗干擾能力。
1、關鍵性能指標詳解：
（1）過載能力：當儲能變流器交流側電流達到110%額定電流時，設備應能持續運行至少10分鐘；而在120%額定電流下，持續運行時間則不少于1分鐘。
（2）待機與空載損耗：待機損耗需控制在額定功率的0.5%以內，空載損耗則應不超過額定功率的0.8%，以確保設備在非工作狀態下的能效。
（3）功率控制精度：當儲能變流器輸出功率超過其額定值的20%時，功率控制精度必須保持在5%以內，以確保系統的穩定輸出。
（4）直流分量限制：在額定功率運行時，儲能變流器交流側電流中的直流分量不得超過其輸出電流額定值的0.5%，以保障電流的純凈性。
（5）充放電轉換速度：儲能變流器的充放電轉換時間應控制在100毫秒以內，實現快速切換，滿足系統對響應速度的要求。
2、故障穿越能力
（1）低電壓穿越：當電力系統出現故障，導致并網點的考核電壓全部位于儲能變流器所設定的低電壓穿越要求的電壓輪廓線及以上的范圍內時，儲能變流器應能夠保證不脫離電網而持續運行。若電壓低于此范圍，則允許儲能變流器進行切除操作。
接下來，我們將詳細了解儲能變流器在低電壓穿越方面的具體要求。
① 在儲能變流器并網點的電壓降至0時，該變流器應能確保在電網中持續運行至少0.15秒，以保持系統的穩定性。
② 一旦儲能變流器并網點的電壓跌至曲線1以下，變流器應具備從電網中安全切出的能力，以保護設備和系統的安全。
③ 對于在電力系統故障期間未被切除的儲能變流器，其有功功率應在故障清除后迅速恢復。自故障清除的時刻開始，以至少每秒30%額定功率的變化率，迅速恢復到故障前的水平。
（2）高電壓穿越能力
接入公用電網的電化學儲能系統，若其電壓等級達到10（6）kV及以上，則必須具備高電壓穿越能力。在并網點電壓降至圖示曲線2輪廓線及以下時，系統應能持續在線運行而不脫離電網；而當并網點電壓超過曲線2輪廓線所示的區域時，則允許儲能系統與電網進行斷開操作。
3、功率特性
在PCS的額定功率運行范圍內，系統應具備四象限功率控制功能，實現有功功率和無功功率的動態可調。
4、電網適應能力
（1）頻率響應時間要求
（2）電壓響應速度需求
5、動態無功支撐
在電力系統遭遇短路故障導致電壓驟降的情境下，PCS應能迅速注入電網以提供動態無功支撐。其響應時間需控制在30毫秒以內，以確保動態無功電流能夠緊密跟蹤電壓變化，從而有效維持電力系統的穩定。
6、保護功能
（1）硬件保護：確保IGBT模塊在面臨過流、過溫或短路等異常情況時，能夠迅速做出反應。
（2）軟件保護：通過一系列的保護措施，如直流過壓、直流過流、交流過流等，來確保系統的安全穩定運行。
7、測試設備
（1）功率分析儀
功率分析儀提供1500 Vrms和50 Arms的輸入，以及10MHz的測量帶寬，可以方便地進行電壓、電流、功率、頻率、諧波等參數的量測。標配有USB、RS232和以太網通信接口，您可以通過這些接口實現對功率分析儀的遠程控制，同時您還可以利用USB外圍設備接口，直接將量測參數保存到外部儲存介質中。功率分析儀具有0.01％的電壓、電流精度，同時還具有豐富的波形顯示功能、積分功能。
（2）電網模擬器
電網模擬器能夠在16-500Hz工作頻率范圍內支持高達100%額定功率的雙向功率輸入輸出，更可以支持容性和感性的無功功率注入，是全功能的四象限電源。整個測試環境的搭建不需要其他負載或電源設備的介入，電網模擬器能夠吸收來自于逆變器的功率，這也使得電網模擬器能夠實時監控逆變器的工作狀態，可以通過預設的安全限值來確保逆變器處于正常的工作范圍內。
（3）回饋式交流電子負載
回饋式交流電子負載是一款高功率因數高精度可編程的電子負載。采用全數字控制，可將輸入的交流能量幾乎100%回饋至電網。通過系統設置可模擬多種形式的交流負載特性。系統采用具有中間直流環節的AC-DC、DC-AC變換兩級架構，分開控制電子負載的輸入電流、輸出電流，輸入輸出隔離，使用安全可靠。
（4）電池模擬器/大功率直流電源
高功率密度雙向可編程直流電源，突破傳統技術壁壘提升功率密度，單機電源功率高達50kW@4U，為大功率需求客戶提供小體積解決方案，可廣泛適用于新能源三電、光伏儲能、微電網、實驗室等多種大功率測試測試場景。面對更為復雜的高功率需求，能實現多機并聯，擴展至3MW。并機擴展能力降低了電源系統搭建的復雜度，可滿足從實驗室測試到工業級大規模應用的廣泛電源需求。
8、測試方案示意圖
9、注意事項
（1）當電壓或者電流超過功率分析儀的輸入范圍時，可選用高精度傳感器搭配功率分析儀，如電流互感器、高壓分壓器。
（2）為模擬真實工況，應選擇寬范圍源載，即電流值/電壓值覆蓋實際工作峰值。
（3）多設備工作時，電磁干擾會影響測量裝置，需要做好屏蔽（測量裝置單獨供電）。
（4）設備做好接地保護，發生故障時及時斷電。
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