实现电池储能系统可靠运行的解决方案 在社会的可持续电气化进程中,储能系统变得愈发重要。菲尼克斯电气产品和解决方案可确保此类系统的可靠运行。

草地上印有电池的集装箱

在全电气社会,电气化设备和系统的数量日益增加,电池储能系统就变得尤为重要。储能系统通过平衡电网波动提高供电的稳定性和可靠性,支持更加高效的可再生能源运用,如太阳能和风能。电池储能系统助力减少碳排放,推动可持续的未来能源发展。

电池储能系统采用模块化设计。储能系统包括如下重要模块:电池管理系统 (BMS)、储能变流器 (PCS)、气候控制系统 (HVAC) 以及电源管理系统 (PMS)。电池储能系统亦安装了其他模块,确保运行安全。具体模块包括火警系统、照明辅助电源和用于电池供电和充电的直流面板。

公用事业规模电池储能系统结构示意图


公用事业规模储能系统容量可达数兆瓦时,在电网维护方面发挥着重要作用。系统可补偿电网波动,进而提高电网稳定性。用电需求较低时,系统可存储多余电力,并在负载高峰时再馈电。系统还支持集成可再生能源,从而加强供电安全。公用事业规模储能系统可提供模块化以及多功能集装箱式产品。

交互式图像映射:电池储能系统结构
PMS – 电源管理系统
PMS是电池储能系统的控制核心。PMS可控制能源流,确保各组件运行顺畅无误。此外,PMS还与其他系统(如BMS和PCS)通信,从而采集重要数据并作出实时决策。通过控制电池、电网和各类负载之间的配电,PMS确保高质量的系统运行。在工业电池储能系统中,PMS和HVAC均集成到中央单元。
确保公用事业规模储能系统中PMS系统可用性的解决方案示例
交流面板
交流面板将储能变流器 (PCS) 转换的交流电压接入供电网络。
确保交流面板系统可用性的解决方案示例
PCS – 储能变流器
PCS可控制电池与电网之间的电流,并将电池存储的直流电转换为电网所用的交流电,反之亦可。在工业电池储能系统中,直流面板、PCS和交流面板均集成到中央单元。
BMS – 电池管理系统
BMS负责监测电池的状态和性能。BMS会测试每个电芯的电压、电流和温度,并保护电池免遭过度充电、过热和其他潜在危险。BMS助力实现安全高效的运行,可延长电池使用寿命。与此同时,BMS也为系统的能源管理优化提供了关键数据。
直流面板
直流面板用于将直流源(如光伏系统)连接到电池储能系统。
火警系统和消防系统
电池储能系统 (BESS) 的防护由火警和消防系统构成,涵盖预防性和防御性防火。
电池
电池所用技术和尺寸决定了容量,以及电池储能系统的应用领域。
辅助系统(供暖、HVAC和火警系统)
在控制和管理功能之外,电池储能系统的安全性也同样重要。电池过热不仅会导致容量衰减,起火,极端情况下还会发生爆炸。为防范此类风险,需要使用HVAC系统维持一个安全的理想环境。
空调系统组件概览

工业电池储能系统结构示意图


相较于公用事业规模储能系统,工业电池储能解决方案需满足工业系统的特定需求。通过负载转移或提高生产过程能效,解决方案助力优化能源成本。两者区别在于架构和组件选型,通常规模均小于公用事业规模储能系统。

交互式图像映射:工业电池储能系统的3D展示
PCS – 储能变流器
工业储能系统的储能变流器结构更加紧凑。控制柜不仅可实现交流电压到直流电压的转换,还支持电池系统的供电和馈入。
工业储能单元PCS结构示意图
电池/电池管理系统 (BMS)
根据容量,BMS可连接和监测多个电池簇。
PMS – 电源管理系统
电源管理系统在此类储能单元中负责执行多种功能。除了辅助电源的整体分配外,系统还负责空调、照明、视频监控等应用的供电。
工业储能系统PMS结构示意图

电源管理系统解决方案


公用事业级储能系统的PMS

PMS是储能单元的重要组成部分。子系统的各个信号均汇集于此。因此,PMS对可用性要求较高。高性能电涌保护器为PMS的各个组件提供了有效防护。控制器和通信电源均由电池供电。在上级子系统故障或交流供电中断时,UPS确保PMS继续运行。设备保护器可防止因过载或短路造成的故障。电能监测设备用于监测PMS内的性能数据。

交互式图像映射:公用事业级储能系统的PMS系统拓扑
防雷和电涌保护器
I类电涌保护器可保护电源管理系统,有效防范雷电流以及交流馈电造成的操作过电压。在此推荐使用配备碳基放电间隙技术的电涌保护器。
FLT-MB-T1-264/25-3+1-UT-R
防雷和电涌保护器
24 V DC电源
PMS的可用性对电池储能系统至关重要,QUINT POWER电源正是这方面的理想解决方案。电源采用独特的SFB技术和预诊断功能监测,助力提高应用可用性。在此将以QUINT POWER电源为例,介绍各个模块的解决方案。
QUINT4-PS/1AC/24DC/10
24 V DC电源
电池
在修复24 V DC电源故障或恢复市电供电之前,电池的相应尺寸决定了潜在缓冲时间。菲尼克斯电气提供采用不同技术和容量的电池,适用于多种产品系列。在本例中,我们推荐使用7 Ah容量的铅蓄电池。
UPS-BAT/PB/24DC/7AH
电池
适用于信号接口的电涌保护器
有多种因素可使信号线和数据线出现过电压,进而导致系统故障。因此,各信号线和数据线必须也配备合适的电涌保护器。我们建议使用合适的保护设备,为输入侧和输出侧提供防护。本例采用了TERMITRAB complete系列超薄型电涌保护器。
TTC-6P-4X1-24-PT-I
适用于信号接口的电涌保护器
电能监测设备
电能监测设备可实现电源管理系统的精确能耗测量。通过持续记录电压、电流和功率等参数,监测设备助力优化能源效率。谐波的精确采集保障了系统功能安全。EMpro EEM-MA370系列电能监测设备是实现这一目标的理想选择。
EMpro EEM-MA370
电能监测设备
不间断电源
不间断电源 (UPS) 确保在电压下降时提供足量电能,进而安全关闭控制器等设备。UPS会立即替代相连电池并启动供电。集成的通信接口可持续监测各项电池运行参数。
QUINT4-UPS/24DC/24DC/10
不间断电源
设备保护器
终端设备和电源需使用设备断路器防范过载和短路。特别是在保护多个设备时,推荐使用集成通信接口的CAPAROC断路器系统,助力大幅提高系统数据透明度。
CAPAROC断路器系统
设备保护器
EMC滤波器
为尽可能减少潜在电磁干扰影响(如对互感器的影响),以及提高供电系统的整体性能和可靠性,可使用EMC滤波器。
EMC滤波器
EMC滤波器

工业储能系统的PMS

在容量、复杂度和安全要求上,工业电池储能系统和公用事业规模储能系统均有所差异。工业储能系统体积更小,适用于特定应用,配备的PMS更简单。但两种系统均须无缝集成到现有基础设施。

交互式图像映射:工业储能系统中PMS系统的基本电路图
防雷和电涌保护器
I类电涌保护器可保护电源管理系统,有效防范雷电流以及交流馈电造成的操作过电压。在此推荐使用SEC系列插拔式I类电涌保护器。
FLT-SEC-P-T1-3C-350/25-FM
防雷和电涌保护器
24 V DC电源
针对控制器或通信单元的供电,可使用功能强大的QUINT POWER电源,电源配有单独的QUINT系列UPS模块。
QUINT4-PS/1AC/24DC/10
24 V DC电源
EMC滤波器
为尽可能减少潜在电磁干扰影响(如对互感器的影响),以及提高供电系统的整体性能和可靠性,可使用EMC滤波器。
EMC滤波器
EMC滤波器
不间断电源
不间断电源 (UPS) 确保在电压下降时提供足量电能,进而安全关闭控制器等设备。UPS会立即替代相连电池并启动供电。集成的通信接口可持续监测各项电池运行参数。
QUINT4-UPS/24DC/24DC/10
不间断电源
电池
在修复24 V DC电源故障或恢复市电供电之前,电池的相应尺寸决定了潜在缓冲时间。菲尼克斯电气提供采用不同技术和容量的电池,适用于多种产品系列。在本例中,我们推荐使用7 Ah容量的铅蓄电池。
UPS-BAT/PB/24DC/7AH
电池
设备保护器
断路器旨在防止设备和电源因过载或短路而出现故障。特别是在保护多个设备的情况下,推荐使用CAPAROC系统。依托通信接口,该系统能够与QUINT POWER电源进行有效通信。
CAPAROC断路器系统
设备保护器
电能监测设备
电能监测设备可实现电源管理系统的精确能耗测量。通过持续记录电压、电流和功率等参数,监测设备助力优化能源效率。谐波的精确采集保障了系统功能安全。EMpro EEM-MA370系列电能监测设备是实现这一目标的理想选择。
EMpro EEM-MA370
电能监测设备
适用于信号接口的电涌保护器
有多种因素可使信号线和数据线出现过电压,进而导致系统故障。因此,各信号线和数据线必须配备合适的电涌保护器。
TTC-6P-4X1-24-PT-I
适用于信号接口的电涌保护器
48 V DC电源
48 V DC电源不仅具备高效率,更是兼顾灵活性和安全性。电源能够降低功率损耗,功能多样,支持为监控摄像头和网络路由器等PoE设备供电。在此推荐使用UNO POWER电源。
UNO2-PS/1AC/48DC/240W
48 V DC电源

储能变流器解决方案


工业储能单元的PCS

PCS旨在转换电能。在此情况下,电池的直流电 (DC) 会转换为电网所需的交流电 (AC)。电池充电时则反向操作。PCS可控制充放电过程,提高电网稳定性以及储能系统的效率。

交互式图像映射:工业电池储能系统的储能变流器拓扑
DC/DC电源
菲尼克斯电气推出高效的支架安装式大功率电子设备,助力电池储能系统实现经济高效的运行。模块化系统可扩展,适用于电压高且电流大的直流充电。
CHARX PS-M2/825DC/1000DC/30KW
DC/DC电源
III类电涌保护器
III类电涌保护器确保电源和下级组件持续可靠运行,即使突然出现电压峰值也不会受损。由此延长了设备和整个交流面板的使用寿命。
PLT-SEC-T3-230-FM-PT
III类电涌保护器
AC/DC电源
大功率电子设备支持19"支架安装,助力电池储能系统的高效充电和放电。模块化系统可扩展,已针对使用高电压和大电流的双向电源转换进行了优化。通过组合使用多个模块,输出功率可达960 kW。
TRIO-HP/3AC/1KDC/20KW/BI
AC/DC电源
直流电涌保护器
VAL-MB-DC电涌保护器适用于接地单极直流供电系统,可确保系统安全运行。产品结构紧凑,不仅节省空间,还可灵活安装。此外,保护器配备了可视型机械状态指示灯和遥信触点,有助于随时了解系统状态。
VAL-MB-T2-750DC-2+V-R
直流电涌保护器

交流面板解决方案


公用事业规模储能系统的交流面板

电网的公用事业规模储能系统配有交流面板,可将直流电 (DC) 转换为交流电 (AC)。此外,面板还可提高电源电压以及电源频率的稳定性。交流面板监测各个能源流,确保高效记录和管理能源馈入以及购电。

交互式图像映射:公用事业规模储能系统交流面板拓扑
防雷和电涌保护器
I类电涌保护器直接安装在互感器下级,保护交流面板免受电涌电压造成的损害和故障。在此推荐使用SEC系列插拔式I类电涌保护器。
FLT-SEC-P-T1-3C-350/25-FM
防雷和电涌保护器
110 V DC电源
针对110 V DC电源,推荐使用QUINT系列单相电源。QUINT POWER电源是110到125 V DC之间负载供电的理想选择。
QUINT4-PS/1AC/110DC/4
110 V DC电源
设备保护器
断路器旨在防止设备和电源因过载或短路而出现故障。特别是在保护多个设备的情况下,推荐使用CAPAROC系统。依托通信接口,该系统能够与QUINT POWER电源进行有效通信。
CAPAROC断路器系统
设备保护器
24 V DC电源
针对冗余应用,推荐使用QUINT POWER Plus型号电源。此类电源内置退耦MOSFET,配有用于直流负载的安全电涌保护器,获得多项认证,是用于高要求冗余连接应用的理想之选。
QUINT4-PS/1AC/24DC/10/+
24 V DC电源
冗余模块
冗余模块可提高系统的可靠性。模块能够在发生故障时将两个上级电源退耦,并在电源故障的情况下为负载可靠供电。自动电流平衡(ACB)技术确保两路电源均衡供电,从而延长供电系统的使用寿命预期。
QUINT4-S-ORING/12-24DC/1x40
冗余模块
适用于信号接口的电涌保护器
危险的电涌电压不仅可通过电源线耦合到系统,亦有多种因素可使信号线和数据线出现过电压,进而导致系统故障。因此,各信号线和数据线必须配备合适的电涌保护器。本例采用了TERMITRAB complete系列超薄型电涌保护器。
TTC-6P-3-HF-F-12DC-PT-I
适用于信号接口的电涌保护器
电能监测设备
如果需要可计费的电能测量方案,可使用MID认证电能表,助力精准采集和存储交流面板的能源数据。在此推荐使用EMpro系列的MID认证电能表。
EEM-EM377
电能监测设备
EMC滤波器
为尽可能减少潜在电磁干扰影响(如对互感器的影响),以及提高供电系统的整体性能和可靠性,可使用EMC滤波器。
EMC滤波器
EMC滤波器

适用于供暖、通风和空调 (HVAC) 的解决方案


公用事业规模储能系统的HVAC

大型电池储能系统均配有HVAC系统(供暖、通风、空调),在通过控制温湿度确保良好运行条件方面,HVAC系统发挥着重要作用。HVAC系统可防止过热和因潮湿导致的损坏,从而提高效率,延长了电池使用寿命。此外,HVAC系统还可降低火灾和故障风险,助力提高安全性。

交互式图像映射:大型储能单元空调的结构示意图
功率达2.5 kW的24 V电源
针对电池储能系统中泵机和通风装置的供电,推荐使用TRIO POWER系列电源。该扁平型电源可直接安装到面板,从而节省系统空间,实现灵活应用。
TRIO-PM/1AC/24DC/2500W
功率达2.5 kW的24 V电源
适用于信号接口的电涌保护器
有多种因素可使信号线和数据线出现过电压,进而导致系统故障。因此,各信号线和数据线必须配备合适的电涌保护器。
TTC-6P-3-HF-F-12DC-PT-I
适用于信号接口的电涌保护器
III类电涌保护器
III类电涌保护器确保电源、泵机和通风装置持续可靠运行,即使突然出现电压峰值也不会受损。由此延长了设备的使用寿命。
PLT-SEC-T3-230-FM-PT
III类电涌保护器

电池储能系统可用性


可靠供电产品组合概览

在电力波动补偿和高效运用可再生能源方面,电池储能系统发挥着重要作用。系统可提高电网稳定性,助力峰值负载管理。

使用菲尼克斯电气产品和解决方案,实现电池储能系统各模块的有效供电、保护和测量,确保电池储能系统运行可靠高效。由此即可显著改善电网稳定性,实现可再生能源的高效运用。