一、系统架构（分层控制）

1. 设备层（执行与感知）

• 储能本体：电池组（锂电池、铅酸电池等）、超级电容器、飞轮、抽水蓄能机组等储能核心设备；
• 功率转换设备：PCS（双向变流器），负责直流电与交流电的转换，是充放电控制的关键执行单元；
• 传感器与仪表：电压 / 电流传感器、温度传感器（监测电池组温度）、SOC（荷电状态）传感器、火灾探测器等，实时采集设备状态数据。

2. 控制层（核心决策）

• 本地控制器：
  • BMS（电池管理系统）：针对锂电池组而言，负责单体电池均衡、过充 / 过放保护、温度控制（如启动散热风扇）；
  • PCS 控制器：根据上层指令调节充放电功率、切换工作模式（整流 / 逆变）；
  • 安全控制器：监测系统绝缘电阻、气体浓度（如锂电池的电解液泄漏），触发紧急停机或灭火装置。
• 协调控制器：整合 BMS、PCS 等设备数据，优化局部充放电策略（如平抑光伏出力波动），支持与上层系统通信。

3. 管理层（优化与调度）

• 能量管理系统（EMS）：制定全局储能策略，如峰谷套利（低谷充电、高峰放电）、调频辅助服务（响应电网频率偏差）；
• 监控平台：通过 SCADA 或云平台实时显示储能系统状态（SOC、功率、温度），支持远程操作与故障报警；
• 接口层：与电网调度系统、微网控制系统或可再生能源电站（光伏 / 风电）对接，实现协同运行。

二、核心控制功能

1. 充放电控制
   • 模式切换：根据电网需求自动切换充电（吸收电能）、放电（释放电能）或待机模式，响应时间≤100ms（满足电网调频要求）；
   • 功率调节：通过 PCS 精确控制充放电功率（如 0-100% 额定功率连续可调），匹配负荷或新能源发电波动；
   • 均衡控制：BMS 通过主动均衡电路（如电容 / 电感转移能量）平衡电池组内单体电压差异（控制在 ±5mV 以内），延长电池寿命。
2. 安全保护
   • 多级防护：
     • 硬件级：熔断器、继电器切断故障回路；
     • 软件级：BMS 实时监测过压、过流、过温（如锂电池温度＞55℃时限制充放电）；
     • 环境级：气体灭火系统（检测到 H₂或 CO 浓度超标时启动）、防爆柜体（针对化学储能）。
   • 故障隔离：单个电池簇故障时，自动断开连接，不影响其他簇运行。
3. 状态评估与寿命管理
   • SOC 估算：通过安时积分法结合卡尔曼滤波算法，精确估算电池荷电状态（误差≤3%）；
   • SOH（健康状态）监测：基于循环次数、容量衰减率评估电池老化程度，动态调整充放电深度（如老化电池减少充放电区间）；
   • 预测性维护：通过 AI 算法分析历史数据，提前预警电池性能衰退（如内阻异常增大）。

三、典型控制策略

1. 电网侧储能控制
   • 调频控制：当电网频率偏离 50Hz（如 +/-0.2Hz）时，储能系统根据频率偏差快速充放电（响应时间＜2 秒），补偿有功功率缺额；
   • 调峰控制：在用电高峰（如 18:00-22:00）放电，低谷（如 0:00-6:00）充电，平抑电网负荷波动，策略由 EMS 根据电价信号自动生成。
2. 用户侧储能控制
   • 峰谷套利：结合分时电价，在低谷时段（如 0.3 元 / 度）满负荷充电，高峰时段（如 1.0 元 / 度）放电，通过价差获利；
   • 需量管理：监测用户最大用电负荷，在负荷接近需量阈值时启动放电，降低基本电费支出。
3. 新能源配套储能控制
   • 平滑波动：与光伏 / 风电场联动，当出力波动超过 10%/min 时，储能系统快速充放电抵消波动（如光伏发电突降时放电补充）；
   • 跟踪计划出力：根据电网调度的发电计划，储能系统补偿实际出力与计划的偏差，确保新能源消纳。

四、主流技术方案与品牌

1. 集中式控制系统
   • 特点：单控制器管理大规模储能（如 100MWh 以上电站），适合电网侧大型储能；
   • 代表方案：华为 FusionSolar 储能控制系统、阳光电源 PowerTitan 系统，支持多 PCS 并联与集群控制。
2. 分布式控制系统
   • 特点：每个储能单元（如电池簇）配备独立控制器，通过通信网络协同工作，适合用户侧或工商业储能；
   • 代表方案：特斯拉 Megapack 集成控制系统、比亚迪 BESS 储能系统，支持即插即用与模块化扩展。
3. 关键组件品牌
   • BMS：宁德时代、国轩高科（电池厂自研）、科士达、盛弘股份；
   • PCS：阳光电源、华为、固德威、锦浪科技；
   • EMS：南瑞继保、东方电子、金风科技（新能源适配型）。

五、技术趋势与挑战

1. 智能化升级
   • AI 自适应控制：基于强化学习优化充放电策略，如 DeepMind 为谷歌数据中心设计的储能控制算法，降低能耗 15%；
   • 数字孪生：构建储能系统虚拟模型，仿真不同工况下的性能（如极端温度对电池寿命的影响），优化运行参数。
2. 高安全性技术
   • 固态电池适配：针对固态电池特性开发新型 BMS，支持更高电压与温度范围（如 - 40℃至 80℃）；
   • 主动安全防护：引入激光雷达监测电池热失控早期征兆（如烟雾、气体），响应时间＜1 秒。
3. 协同化与网联化
   • 虚拟电厂（VPP）集成：将分散储能设备聚合为虚拟电源，参与电网辅助服务市场（如容量竞价）；
   • 5G / 边缘计算：通过 5G 实现毫秒级控制指令传输，边缘节点本地处理数据，减少云端延迟。
4. 挑战
   • 电池一致性：大规模储能系统中，电池老化速度差异导致控制难度增加，需更精准的均衡算法；
   • 成本与寿命平衡：过度保护会降低储能利用率，需在安全与经济性间找到办法。

总结

储能设备控制系统的核心是 “在安全边界内实现能量的合理调度”，其技术发展直接决定储能系统的经济性与可靠性。随着新能源渗透率提升和电力市场改革深化，控制系统将向 “智能化决策、高度协同化、可靠安全化” 演进，成为连接分布式能源与新型电力系统的关键纽带。

储能系统控制柜、低压开关柜、低压抽屉柜、高压软起柜、PLC控制柜、西门子控制柜、自控系统、PLC系统集成，锅炉控制系统，暖通自控、暖通自动化控制、暖通PLC柜

上海古誊电气科技有限公司
肖忠勇（销售部）
地址：上海市闵行区东川路2988号C-66栋
手机：13661622294
微信：GT13661622294
QQ：346773806
邮箱：xiaozhongyong@gteea.com