儲能丨一文讀懂儲能PCS的分類

隨著全球能源結構的轉型和再生能源的快速發展，儲能係統在電網穩定運作和能源管理中扮演越來越重要的角色。而儲能 PCS（Power Conversion System，電力轉換系統）作為儲能係統中的核心元件，承擔著電能轉換與控制的重要使命。今天，就讓我們一同深入了解儲能 PCS 的分類與特性。

儲能PCS的基本功能

儲能 PCS 在儲能係統裡就像是一位 “電力魔法師”，它有兩個主要本領：

一是充電時，它能把電網的交流電巧妙地轉換為直流電，為儲能電池充電，讓電能得以儲存起來；

二是放電時，又能將電池輸出的直流電精準地逆變電源供應電設備或直接供電設備。

儲能PCS的分類

按應用場景分類

（1）戶用儲能PCS

戶用儲能係統主要應用於家庭場景。

戶用儲能 PCS 功率相對較小，一般在 5 - 10kW 左右，其特點是體積小巧、安裝便捷，能夠與家庭太陽能板等分散式能源系統完美配合。

它可以在白天將太陽能發電儲存起來，晚上供家庭用電使用，不僅能節省電費，還能在電網停電時作為備用電源，保障家庭基本用電需求，為家庭打造一個穩定可靠的微電網環境。

（2）工商業儲能PCS

工商業儲能係統服務於工業企業和商業場所。

這類 PCS 功率通常在 50kW - 500kW 之間。它需要面對更複雜的用電需求和工況，具備更高的轉換效率和更強的穩定性。

可以幫助企業削峰填谷，即在用電低谷時儲存電能，在用電高峰時釋放電能，降低企業用電成本，同時也能提升企業用電的可靠性，避免因電網波動或停電對生產經營造成影響，是企業能源管理的得力助手。

（3）大型儲能電站 PCS

大型儲能電站在電力系統中承擔著調頻、調壓、備用等多種重要功能。

其 PCS 功率往往在兆瓦級甚至更高，可達數兆瓦至數百兆瓦。

大型儲能電站 PCS 對系統的響應速度、控制精度要求極高，需要具備強大的併網能力和多機並聯運行能力，以確保在大規模電能轉換過程中，電力系統的安全、穩定和高效運行，是現代智能電網建設不可或缺的重要組成部分。

按拓撲結構分類

（1）單級式 PCS

單級式 PCS 結構相對簡單，將整流和逆變功能整合在一個功率轉換單元中。

單級式PCS採用三相全橋電路的DC/AC單級變換結構，將串聯的電池組直接連接到直流母線。

其優點在於控制相對容易，結構簡單且效率高，多台變流器離網並聯運作更容易實現。然而，由於電池組的存在，出口電壓一般較高。

（2）雙級式 PCS

雙級式 PCS 由獨立的整流和逆變模組組成。

兩級式PCS則採用DC/DC+DC/AC雙級結構，透過增加一個DC/DC直流斬波轉換環節，能夠接入範圍更廣的直流側電壓，提高電池利用率。

但這也導致控制演算法相對複雜。

依技術路線分類

（1）組串式PCS

組串式電力轉換系統（PCS）以其支援多分支電池接入、分簇管理獨立控制的特點，顯著提升了電池利用率，運維簡便且易於擴建，儘管成本較高，但長期效益顯著；

同時，該系統有效解決電池簇並聯環流問題，單個PCS櫃故障時影響範圍小，易於運維，確保了儲能係統的高可靠性和可維護性。

（2）集中式PCS

集中式PCS在儲能領域因技術成熟、成本低、結構簡潔及調控方便而廣受歡迎。

但挑戰在於，其開關元件電壓承受能力限制系統擴展，常需升壓變壓器併網；

電池組精細均衡控制困難，影響系統性能；

且故障時整機停機，運維成本高，影響在線率和利用率，增加後期運維負擔。

（3）集散式PCS

集散式PCS是一種採用二級AC/DC+DC/DC拓撲結構的電力轉換系統，它透過在每個電池簇並聯接入直流母線前增加DC/DC隔離，解決了電池簇並聯環流問題，提升了電池利用率和系統效率。

同時，集散式PCS具備較高的靈活性和可擴充性，便於維運與管理。

然而，由於增加了DC/DC隔離，其電力轉換損耗可能會增加，且系統結構相對複雜，對安全性和穩定性的要求也較高。

（4）級式PCS（通常指級聯式PCS）：

它的主要優點在於能夠省去升壓變壓器，從而直接提升系統的整體效率。

此外，該系統還顯著減小了電池所佔用的實體空間，使得整合容量變得更大。

由於電池簇不是直接並聯的，因此級聯式PCS能夠有效地避免電池簇並聯時可能產生的環流問題。

然而，級聯式PCS也存在一些挑戰。其結構相對複雜，實現高度模組化的難度較大，這可能會導致專案的交付速度相對較慢。同時，由於結構的複雜性，對後期的營運維護也提出了更高的要求。

總結

儲能技術作為新能源的重要組成部分，正逐步改變我們的能源使用方式。而電力轉換系統（PCS）作為儲能係統的核心大腦，更是扮演著舉足輕重的角色。

不同類型的PCS系統有不同的特點。 PCS的選擇是一個複雜而細緻的過程，需要全面審視、深思熟慮。只有緊密結合專案的實際需求和技術條件，全面評估不同類型PCS系統的優缺點，才能確保所選方案最符合、最適合。從而為儲能係統的高效、穩定運作奠定堅實基礎，推動儲能技術的持續發展與應用。

内容來源：国际能源网

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