電化學(xué)儲能系統(tǒng)由功率和能量兩個單元進(jìn)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(xué)儲能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)交直流雙向轉(zhuǎn)換的核心設(shè)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?fù)渲饕譃榧惺健⒔M串式、級聯(lián)型三種技術(shù)路線;按照冷卻方式可以分為自然冷卻型、風(fēng)冷型和液冷型。

　　按照不同應(yīng)用場景，PCS功能具有差異化的特征，除常規(guī)有功調(diào)節(jié)能力外，在新能源側(cè)和電網(wǎng)側(cè)，PCS一般需具備慣量支撐和一次調(diào)頻有功支撐能力，同時需提供無功的調(diào)節(jié)能力，用于滿足場站自身的無功平衡要求并對電網(wǎng)提供無功支撐能力，隨著新型電力系統(tǒng)的建設(shè)，構(gòu)網(wǎng)型儲能愈發(fā)得到重視，PCS 是實(shí)現(xiàn)構(gòu)網(wǎng)型儲能的核心設(shè)備;在用戶側(cè)，光儲一體機(jī)在分布式光伏與儲能耦合方面具有一定的應(yīng)用場景，此外，并離網(wǎng)切換也是部分用戶側(cè)儲能PCS具備的應(yīng)用模式，用于對重要負(fù)荷提供應(yīng)急支撐能力。

　　2023年12月28日，國標(biāo)《電化學(xué)儲能系統(tǒng)儲能變流器技術(shù)要求》(GB/T34120-2023)正式實(shí)施，作為現(xiàn)行2017版國標(biāo)的修訂，國標(biāo)規(guī)定了儲能變流器啟停機(jī)、功率控制、并離網(wǎng)切換、報警和保護(hù)、絕緣電阻檢測、通信、檢測規(guī)則等要求。PCS主要技術(shù)特征如下。

　　首先，隨著電力系統(tǒng)對一次調(diào)頻、慣量支撐能力的要求，例如國標(biāo)《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)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(yīng)具備一次調(diào)頻、快速調(diào)壓等能力，在新能源并網(wǎng)發(fā)電比重較高的地區(qū)，新能源場站應(yīng)提供必要慣量支撐能力。國標(biāo)適應(yīng)相關(guān)要求，提出中壓接入電網(wǎng)的PCS宜具備一次調(diào)頻和慣量響應(yīng)控制能力，并提出具體技術(shù)要求，其中一次調(diào)頻死區(qū)宜設(shè)置為±(0.03~0.05)Hz，調(diào)差率應(yīng)為0.5%~3%，一次調(diào)頻響應(yīng)時間不大于100ms,調(diào)節(jié)時間不大于300ms。慣量響應(yīng)頻率變化死區(qū)宜設(shè)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(yīng)控制時，響應(yīng)時間不大于100ms，調(diào)節(jié)時間不大于300ms。

　　其次，新國標(biāo)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(biāo)規(guī)定PCS具備電壓/無功控制、功率因數(shù)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(yīng)時間不大于100ms，調(diào)節(jié)時間不大于300ms。

　　再次，過載能力可提升PCS對電網(wǎng)的有功和無功支撐和調(diào)節(jié)能力，新國標(biāo)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(yùn)行時間不小于10min，在1.2倍額定電流下，持續(xù)運(yùn)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(yùn)行，超過國標(biāo)的要求。

　　最后，為解決目前監(jiān)控系統(tǒng)、PCS、BMS、其余二次設(shè)備通信規(guī)約雜亂的問題，新國標(biāo)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(wǎng)、RS485、以太網(wǎng)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(wǎng)冗余通通信。

　　隨著新型電力系統(tǒng)的建設(shè)和技術(shù)的發(fā)展，構(gòu)網(wǎng)型、大容量、液冷冷卻等是目前PCS主要的技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)。

　　隨著新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的建設(shè)，逆變器、PCS等電力電子器件呈現(xiàn)電流源特性，具有快速控制性及自身保護(hù)裕度低等特點(diǎn)，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(gòu)網(wǎng)型技術(shù)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(jī)類似的電壓源外特性，提高電網(wǎng)強(qiáng)度和穩(wěn)定性，提高電網(wǎng)的可調(diào)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(shè)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(lián)型PCS的功率也將逐步提升。

　　隨著基于液冷技術(shù)的儲能集成設(shè)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(jī)組，并獨(dú)立進(jìn)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(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)能力。

　　作者：禾木