锂电池储能系统与一体化解决方案
TIANCHU ENERGY FLOW & CONTROL ARCHITECTURE

把电力路径与控制逻辑
放在同一张系统图里

从电芯到负荷的全链路统一规划, 将储能电池、PCS、中压开关、升压变压器、 BMS、EMS、计量、站控、热管理与消防系统放进同一套架构, 让物理能量流与控制闭环保持一致。

100MW / 200MWh 大型储能系统整体架构

MW
100 MW 额定功率
MWh
200 MWh 额定能量
效
≥90% 系统效率
响
≤20 ms 功率响应
寿
≥8,000 循环寿命

双层架构:物理能量链路 × 控制与管理链路

物理能量链路(橙)
电网 / 电源 光伏 / 公共电网
电池系统 Cell / Pack / Rack
直流保护 熔断 / 接触器
直流母线 DC BUS
PCS 变流器 DC / AC 双向变换
交流开关柜 MV Switchgear
升压变压器 MV Transformer
电网 / 负荷 Grid / Load
控制与管理链路(蓝)
BMS 电池管理系统
  • SOC / SOH 估算
  • 均衡管理
  • 温度监测
直流保护 DC Protection
  • 绝缘检测
  • 过流保护
  • 联锁保护
PCS 控制 Converter Control
  • P / Q 控制
  • 并离网控制
  • 功率限值
EMS 能量管理系统
  • P / Q 调度
  • SOC 优化
  • 计划优化
计量与监测 Metering
  • 电能计量
  • 电能质量
  • 数据记录
站控系统 Station Control
  • 运行监控
  • 远程控制
  • 策略管理
热管理 Thermal
  • 液冷控制
  • 风冷 / 加热
  • 温差优化
消防系统 Fire Safety
  • 烟感 / 气体
  • 联动灭火
  • 安全隔离
指令下发 反馈上报 状态监测 安全联锁

系统能量边界

  • 系统边界: 电池簇交流侧至并网点 PCC
  • 计量边界: PCC 双向功率与电能
  • 能量方向: 充电 / 放电 / 待机
  • 控制边界: EMS → PCS → BMS / 配电

充电模式

吸收功率
→
P < 0 | SOC ↑

待机模式

功率平衡
↔
P ≈ 0 | SOC 保持

放电模式

输出功率
→
P > 0 | SOC ↓

从物理到控制:在真实设备剖面中看清双层交互

BMS
直流保护
PCS 控制
EMS
计量监测
站控
热管理
消防

调度目标 → 可执行指令

调度目标 • 削峰填谷
• 调频调压
• 能量套利
EMS 策略与优化 功率计划 / 约束校验 / 优化计算
控制指令下发 PCS / BMS / 配电保护 / 热管理
执行与反馈 状态回传 / 偏差修正 / 闭环控制

多 Rack 与多 PCS 的功率分配

Rack 1
Rack 2
Rack N-1
Rack N
总功率指令 分配到 PCS 单 PCS 输出 各 Rack 电流 SOC 区间
+50 MW PCS1: 30 MW
PCS2: 20 MW
30 / 20 MW ≤300 A 35%–85%

直流母线稳定控制

交流侧 P / Q 协同控制

运行状态全景

跟 并网跟随 Grid-following

P: ±30 MW
Q: ±5 Mvar
电压:10.5 kV

构 构网运行 Grid-forming

P: ±20 MW
Q: 0 Mvar
频率:50.00 Hz

岛 离网运行 Islanded

P: ±15 MW
Q: ±3 Mvar
频率:50.01 Hz

穿 故障穿越 Fault Ride Through

电压跌落检测
快速支撑
恢复时间 <150 ms

恢 恢复运行 Recovery

系统恢复调度
状态重新确认
自动恢复运行

安全联锁优先级

1
一级联锁 消防触发 / 人员安全
2
二级联锁 高压绝缘 / 短路故障
3
三级联锁 温度异常 / 设备故障
4
四级联锁 性能限制 / 告警信息

多元退出后的降级运行

PCS 1
30 MW
PCS 2
0 MW
故障退出
PCS 3
20 MW
交流汇流
电网
可用 PCS 数 额定 PCS 数 可用功率 降额比例 可用能量
2 3 66.7 MW 33.3% 133.3 MWh

一次故障事件:从物理隔离到控制响应的完整闭环

故障发生
  • 直流侧短路
  • 触发保护
0 ms
物理隔离
  • 直流熔断器动作
  • 故障回路隔离
10 ms
保护动作
  • 直流保护启动
  • 联锁信号上送
20 ms
控制响应
  • PCS 降额 / 退出
  • 功率重新分配
40 ms
系统稳定
  • 母线电压恢复
  • 其他单元稳定
96 ms
事件记录
  • 时间戳
  • 故障代码
  • 执行状态
已记录

能量平衡与损耗核算 示例

验证与测试

HIL 硬件在环
  • 控制算法验证
  • 纵联与故障验证
  • 保护逻辑验证
FAT 出厂验收
  • 功能测试
  • 性能测试
  • 安全测试
现场测试
  • 并网测试
  • 联调测试
  • 运行验证

工程交付物

架 系统架构设计 功率路径 / 控制边界 / 系统分层
线 电气一次图 一次系统与保护配置
逻 控制策略与逻辑 EMS / PCS / BMS 控制逻辑
参 参数整定与调试 功率、保护、运行参数
测 测试报告 HIL / FAT / SAT 验证
通 通信矩阵 接口、协议与责任边界