储能概览
行业背景
电化学储能系统（ESS，Energy Storage System）是新型电力系统的核心组成部分，在电网调峰调频、可再生能源消纳、工商业用电优化等场景中发挥关键作用。
储能市场规模（2024）：
├── 全球新增装机：约 200GWh/年
├── 中国占比：约 60%
├── 主要应用：
│ ├── 电网侧：调频、调峰、黑启动
│ ├── 发电侧：风光储一体化
│ └── 用户侧：峰谷套利、需量管理
└── 主流技术：磷酸铁锂（LFP）占 95%+系统架构
储能电站系统架构：
调度中心
│ IEC 104 / IEC 61968
│
云平台/EMS平台
│ MQTT / HTTP REST
│
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│ 站级 EMS │
│ 能量调度 │ 策略执行 │ 数据汇聚 │ 告警管理 │
└───────────────────────────────────────────────────┘
│ Modbus TCP / CAN / IEC 104
│
┌───────────────────────────────────────────────────┐
│ PCS（功率变换系统） │ BMS（电池管理系统） │
│ AC/DC 双向变换 │ 电芯监控/保护/均衡 │
│ 并网/离网控制 │ SOC/SOH 估算 │
└───────────────────────────────────────────────────┘
│ │
│ 交流侧 │ 直流侧
│ │
变压器/开关柜 电池簇（Pack）
│ ├── 电池模组（Module）
电网 └── 电芯（Cell）核心子系统
BMS（电池管理系统）
BMS 功能层次：
电芯级（Cell Level）：
├── 电压采集（精度 ±1mV）
├── 温度采集（精度 ±0.5°C）
└── 均衡控制（主动/被动均衡）
模组级（Module Level）：
├── 电流采集（精度 ±0.1A）
├── 绝缘检测
└── 热管理控制
簇级（Cluster Level）：
├── SOC 估算（卡尔曼滤波/安时积分）
├── SOH 估算
├── SOP（功率状态）估算
├── 故障诊断与保护
└── 通信接口（CAN/RS485）
系统级（System Level）：
├── 多簇均衡管理
├── 充放电策略
└── 上报 EMSPCS（功率变换系统）
PCS 关键参数：
├── 额定功率：250kW / 500kW / 1MW
├── 效率：≥ 98%（满载）
├── 响应时间：< 100ms（AGC 调频要求）
├── 功率因数：可调 -0.9 ~ +0.9
└── 并网标准：GB/T 19964, IEEE 1547
PCS 控制模式：
├── PQ 控制：指定有功/无功功率
├── VF 控制：离网模式，维持电压频率
├── 下垂控制：多机并联，自动分配负荷
└── 虚拟同步机（VSG）：模拟同步发电机特性EMS（能量管理系统）
EMS 核心功能：
数据采集层：
├── 实时采集 BMS/PCS 数据（1s 周期）
├── 电网数据（电压、频率、功率）
└── 气象数据（光伏预测）
策略执行层：
├── 调度指令执行（IEC 104 接收）
├── 峰谷套利策略
├── 需量控制策略
└── 调频辅助服务（AGC/APC）
安全管理层：
├── 过充/过放保护
├── 温度保护
├── 绝缘监测
└── 消防联动
数据上报层：
├── 实时数据上报调度中心
├── 历史数据存储
└── 报表生成通信协议栈
储能电站通信协议分层：
外部通信（调度/云平台）：
├── IEC 60870-5-104 → 电网调度中心
├── IEC 61968/61970 → 电网 EMS/SCADA
├── MQTT → 云平台/远程监控
└── HTTP REST → 第三方系统集成
站内通信（EMS ↔ 设备）：
├── Modbus TCP → PCS、变压器、开关柜
├── Modbus RTU → 电表、温控、辅助设备
├── CAN Bus → BMS（部分厂商）
└── IEC 61850 → 高端变电站设备
设备内部通信：
├── CAN 2.0B → BMS 内部（电芯板 → 主控）
├── SPI/I2C → 传感器接口
└── RS-485 → 老旧设备数据点规范
典型储能电站数据点数量：
小型工商业储能（500kWh）：
├── 遥测：约 200 点
├── 遥信：约 100 点
└── 遥控：约 20 点
大型电网侧储能（100MWh）：
├── 遥测：约 5000-20000 点
├── 遥信：约 2000-5000 点
└── 遥控：约 100-500 点
数据采集频率：
├── 电芯电压/温度：1s（BMS 内部 100ms）
├── 系统功率/电流：1s
├── SOC/SOH：10s
├── 告警事件：实时（变化触发）
└── 历史归档：1min 均值行业标准
储能相关标准：
国家标准：
├── GB/T 36276 → 电力储能用锂离子电池
├── GB/T 34131 → 电化学储能电站用锂离子电池管理系统
├── GB/T 36547 → 电化学储能系统接入电网技术规定
└── GB/T 36548 → 电化学储能系统接入电网测试规范
行业标准：
├── NB/T 42091 → 电化学储能系统储能变流器技术规范
├── DL/T 1989 → 电化学储能电站监控系统技术规范
└── Q/GDW 11728 → 国网储能系统接入规范
国际标准：
├── IEC 62619 → 储能用锂离子电池安全要求
├── IEC 62933 → 电化学储能系统
└── UL 9540 → 储能系统安全标准（北美）