储能科普(二)3S系统详细介绍

上一期，小固分享了《储能科普（一）电池基础知识》， 本期小固分享储能系统里的“3S系统”。

所谓“3S系统”指的就是储能系统中核心的几个部件：储能变流器（PCS）、电池管理系统（BMS）和能量管理系统（EMS）。

储能“3S系统”的运行逻辑是：电池组将状态信息反馈给BMS，BMS将其共享给EMS和PCS；EMS根据优化及调度决策将控制信息下发至PCS与BMS，控制储能电池完成充放电等工作。“3S系统”紧密协作、通力配合，共同确保储能系统安全、稳定、高效运行。

01

PCS（储能变流器）

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PCS即储能变流器，是储能系统与电网之间实现电能双向流动的核心部件，负责控制电池的充电和放电过程，进行交直流的变换。

固德威PCS包括户用混合型3-12kW（储能电池系统电压 48V）、户用混合型6-30KW(储能电池系统电压＜1000V）、工商业型100-125kW（储能电池系统电压＜1000V）、地面型200-215kW（储能电池系统电压＜1500V）系列。

固德威相关PCS产品

固德威125kW PCS优势：① PCS具备快速响应能力，额定功率切换时间应不大于100ms（实际测试≤50ms）

② PCS应具备恒流、恒压和恒功率三种充放电模式；

③ 当PCS在运行温度范围内工作于自供电模式且在PCS的工作温度范围内，额定功率下PCS充放电效率应不低于98.0%。（实测最大效率≥98.6%）

④ PCS能满足在整流和逆变两个过程中，储能变流器交流侧电流在110%额定电流下，持续运行能力。

02

BMS（电池管理系统）

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电池管理系统（Battery Management System），主要功能对电池的基本参数进行测量，包括电压、电流、温度等，延长电池的使用寿命。同时计算分析电池的SOC（电池剩余容量）和SOH（电池健康状态），进行电池充放电管理，防止电池出现过充电和过放电并及时上报异常信息。

电池管理系统（BMS）一般有两种典型结构：两级拓扑结构和三级拓扑结构，我司ESA 261kWh为两层拓扑结构。

 

两级拓扑结构图      三级拓扑结构图 （点图片可放大）

|  底层：从控BMU，为单体电池管理层。

BMU（Battery Module Unit）由电池监控芯片及其附属威廉希尔官方网站 构成，负责采集单体电池的各类信息，计算分析电池的SOC（电池剩余容量）和SOH（电池健康状态），实现对单体电池的主动均衡，并将单体异常信息上传给主控。

|  中间层：主控BCU，为电池组管理层。

BCU（Battery Control Unit） 基于 BMU 提供的数据，执行电池的控制策略。它能够控制电池的充放电过程，包括充电电流和电压的调节、放电截止电压的设置等。同时，BCU 还负责电池组的均衡管理，以维持电池组内单体电池的一致性。

|  上层：总控BAU，为电池簇管理层。

BAU（Battery Array Unit）对整个电池系统进行综合管理和协调。它整合了 BMU 和 BCU 的功能，并具备更高级的功能，如故障诊断与预警、系统状态评估等。BAU 负责系统内部的整体协调以及与EMS、PCS的外部信息交互，根据外部请求控制整个BMS系统的运行过程。

03

EMS（能量管理系统）

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能源管理系统（Energy Management System）是一套集监控、控制、分析和优化于一体的软硬件系统，专门用于能源系统的管理。EMS通过储能系统设备(PCS、BMS、电表、消防、空调等)数据采集、数据分析展示以及能量调度，控制整个储能系统有序、稳健运行。

EMS系统的主要构成 

一般分为设备层、通讯层、信息层和应用层。其中：

① 设备层需要能量采集变换(PCS、BMS)做支撑；

② 通讯层主要包括链路、协议、传输等；

③ 信息层主要包括缓存中间件、数据库、服务器 ；

④ 应用层表现形式包括APP、WEB等，为管理人员提供可视化的监控与操作界面。如下：

EMS设计的一般要求 

（1）全量接入：

EMS需要对接BMS、PCS、空调、消防、指示灯、各类传感器等众多设备，兼容支持各种协议，让设备数据全量接入，为后续智能决策、调控提供数据支持，提升决策精准度。

（2）云边一体：

为了实现储能站端和云平台的数据双向流动，EMS必须在系统层实现云边一体的效果，即保障站端数据无损实时的上报到云平台，云平台的指令能安全实时地传递给站端。

（3）拓展灵活：

工商业储能容量从100kWh到几十MWh依据实际项目而定，并且在当前储能标准柜产品逐渐成为主流的趋势下，柜子如积木般拼接，实现不同能量诉求，则要求EMS需要有灵活的拓展能力，可以快速兼容不同数量的储能柜，实现不同数量级的设备对接，尤其是对PCS的对接和群控，从而能让项目快速建设交付，尽快投运。

（4）策略智能：

工商业储能以削峰填谷为主要应用场景，配合需量控制策略，防逆流保护等实现诸如动态扩容，离网备电等目的。其中由于实地变压器数量，容量的差异，EMS在需量控制，防逆流保护上出现多样的需求，例如多个并网点下，对某些变压器做需量保护，对总变压器做防逆流，需要在EMS里可以灵活配置，实现保护目的。

小结

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在储能系统中，BMS担任感知角色，负责电池的监测、评估、保护、均衡等，PCS担任执行角色，负责控制电池组的充放电过程、交直流变换等，EMS担任决策角色，负责数据采集、监控、能量调度等，三者缺一不可。

以上是小固整理的关于“3S系统”的知识，供大家参考学习，如有疑问，欢迎评论区留言探讨~下期我们着重讲储能系统的“热管理技术”。