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PCS技術特征及發(fā)展趨勢
電化學儲能系統(tǒng)由功率和能量兩個單元進行耦合，其中能量單元由儲能電池能量來決定，而功率單元則由PCS來決定。
PCS是電化學儲能系統(tǒng)實現交直流雙向轉換的核心設備，提供有功和無功的功率輸出，同時對電力系統(tǒng)提供穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)支撐能力。
PCS按照儲能單元拓撲主要分為集中式、組串式、級聯型三種技術路線；按照冷卻方式可以分為自然冷卻型、風冷型和液冷型。
按照不同應用場景，PCS功能具有差異化的特征，除常規(guī)有功調節(jié)能力外，在新能源側和電網側，PCS一般需具備慣量支撐和一次調頻有功支撐能力，同時需提供無功的調節(jié)能力，用于滿足場站自身的無功平衡要求并對電網提供無功支撐能力，隨著新型電力系統(tǒng)的建設，構網型儲能愈發(fā)得到重視，PCS 是實現構網型儲能的核心設備；在用戶側，光儲一體機在分布式光伏與儲能耦合方面具有一定的應用場景，此外，并離網切換也是部分用戶側儲能PCS具備的應用模式，用于對重要負荷提供應急支撐能力。
2023年12月28日，國標《電化學儲能系統(tǒng)儲能變流器技術要求》（GB/T34120-2023）正式實施，作為現行2017版國標的修訂，國標規(guī)定了儲能變流器啟停機、功率控制、并離網切換、報警和保護、絕緣電阻檢測、通信、檢測規(guī)則等要求。PCS主要技術特征如下。
首先，隨著電力系統(tǒng)對一次調頻、慣量支撐能力的要求，例如國標《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導則》（GB38755-2019）規(guī)定35kV及以上電壓等級接入電力系統(tǒng)的電源均應具備一次調頻、快速調壓等能力，在新能源并網發(fā)電比重較高的地區(qū)，新能源場站應提供必要慣量支撐能力。國標適應相關要求，提出中壓接入電網的PCS宜具備一次調頻和慣量響應控制能力，并提出具體技術要求，其中一次調頻死區(qū)宜設置為±（0.03~0.05）Hz，調差率應為0.5%~3%，一次調頻響應時間不大于100ms,調節(jié)時間不大于300ms。慣量響應頻率變化死區(qū)宜設置為±（0.03~0.1）Hz，計算頻率變化率的時間窗口宜為100ms~200ms，參與慣量響應控制時，響應時間不大于100ms，調節(jié)時間不大于300ms。
其次，新國標提出無功控制能力，不同于新能源場站普遍配置SVG提供無功支撐能力，儲能電站特別是共享儲能電站逐步采用PCS的無功出力能力提供無功能力，新國標規(guī)定PCS具備電壓/無功控制、功率因數控制、恒無功功率控制等模式，具備四象限功率輸出能力，最大可提供1.05Pn的無功輸出能力，無功功率控制響應時間不大于100ms，調節(jié)時間不大于300ms。
再次，過載能力可提升PCS對電網的有功和無功支撐和調節(jié)能力，新國標規(guī)定PCS過載能力，在額定電壓下，PCS交流端口電流在1.1倍額定電流下，持續(xù)運行時間不小于10min，在1.2倍額定電流下，持續(xù)運行時間不小于1min。行業(yè)主流廠家普遍滿足1.1倍額定電流長期穩(wěn)定運行，超過國標的要求。
最后，為解決目前監(jiān)控系統(tǒng)、PCS、BMS、其余二次設備通信規(guī)約雜亂的問題，新國標提出了PCS通信規(guī)約的要求，其中PCS與BMS可采用控制器局域網、RS485、以太網等通信接口，支持CAN2.0B、Modbus、DL/T860等通信協(xié)議；PCS與監(jiān)控系統(tǒng)支持ModbusTCP、DL/T860等通信協(xié)議，宜采用雙網冗余通通信。
隨著新型電力系統(tǒng)的建設和技術的發(fā)展，構網型、大容量、液冷冷卻等是目前PCS主要的技術發(fā)展重點。
隨著新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的建設，逆變器、PCS等電力電子器件呈現電流源特性，具有快速控制性及自身保護裕度低等特點，系統(tǒng)的慣量、電壓、頻率、阻尼控制等基本特性發(fā)生了深刻的變化，構網型技術通過提供短時的過載能力（例如3倍過載能力持續(xù)時間10s），并將PCS端口塑造為與同步機類似的電壓源外特性，提高電網強度和穩(wěn)定性，提高電網的可調可控性。
儲能集成能量密度的提升，PCS功率也在提升以匹配電池系統(tǒng)，以集中式儲能為例，5MWh+儲能集成設備將在今年逐步得到迭代升級，集中式PCS將由目前主流的1.735MW迭代到2.5MW，組串式和級聯型PCS的功率也將逐步提升。
隨著基于液冷技術的儲能集成設備的普及，液冷型PCS也得到發(fā)展，通過與電池系統(tǒng)共用液冷機組，并獨立進行熱交換，提升儲能系統(tǒng)功率和能量密度，提升綜合效率，并滿足對高海拔、高溫高濕、鹽霧、沙塵等復雜環(huán)境的適應能力。
來源：中國儲能網
