在现代电力系统中，储能技术是实现能源高效利用和电力系统稳定运行的重要手段。而储能变流器（PCS）作为连接蓄电池和电网的核心设备，其工作模式直接影响储能系统的性能。今天，我们将深入解析PCS的三种主要工作模式：并网模式、离网模式和混合模式。
一 PCS 的概念和功能
储能变流器（PCS）是电化学储能系统中的一个关键组件，它负责实现电池储能系统与电网之间的电能双向流动，控制电池的充放电过程，并进行交流电（AC）与直流电（DC）之间的转换。PCS在储能系统中扮演着执行角色，它接收来自电池管理系统（BMS）的状态信息和能量管理系统（EMS）的优化及调度决策，然后根据这些信息控制电池的充放电过程，以维持电网的稳定运行和提高电能的使用效率。PCS还具备保护功能，如过欠压、过载、过流、短路、过温等，以确保电池和系统的安全运行。
PCS由IGBT、控制单元、电线电缆等硬件组成，其主要功能包括平抑功率、信息交互、保护等。PCS的设计和性能直接影响到输出电能的质量和动态特性，进而影响电池的使用寿命和整个储能系统的效率。
二 PCS 的分类
PCS的应用场景不同，可以分为以下几类：
储能电站PCS：功率一般大于10MW。
工商业PCS：功率一般在250KW以下，与分布式光伏相结合，可实现自发自用，还可利用电网峰谷差价获利。
家庭户用PCS：功率在10KW以下，与户用光伏相结合，作为应急电源、电费管理等，对安全规范、噪声等要求较高。
从技术路线来看，分为集中式逆变器、组串式逆变器、集散式逆变器和微型逆变器。
三 关于PCS 主控器件的选型
在选择适用于PCS的微控制器（MCU）时，需要考虑以下关键因素：
处理能力：MCU需要具备足够的处理能力来处理复杂的控制算法和实时数据处理。主频要求600M 以上。
存储容量：MCU需要有足够的Flash和RAM存储空间。
通信接口：MCU需要具备丰富的通信接口，如CAN、CAN FD、以太网等
功能安全：MCU需要满足一定的功能安全标准，如ASIL等级。
根据不同的应用场景， 不同的容量 ，不同的设计架构， 目前有用双DSP , 有用DSP+FPGA , 也有PLC +MCU ETHER CAT )
四 并网模式-双向能量转换的关键
在并网模式下，PCS实现蓄电池组和电网之间的双向能量转换，并具备逆变器的特性。主要特点包括：
防孤岛保护：在电网断电时，PCS能自动停止向电网输送电力，防止孤岛效应。
电网同步：PCS可以自动跟踪电网电压的相位和频率，确保与电网同步运行。
低电压穿越：在电网电压短时降低时，PCS能够维持运行，保证电力系统稳定。
具体应用如下：
低谷充电：在电网负荷低谷期，PCS将电网的交流电转换为直流电，给蓄电池充电。此时，PCS发挥蓄电池充放电管理功能，确保充电过程高效、安全。
高峰放电：在电网负荷高峰期，PCS将蓄电池的直流电逆变为交流电，回馈至公共电网，缓解电网压力。
电能质量调节：在电能质量不佳时，PCS可以向电网馈送或吸收有功功率，同时提供无功补偿，改善电能质量。
五 离网模式-独立供电的保障
离网模式，又称孤网运行模式，是指在特定情况下，PCS能够脱离主电网，独立为本地负荷提供电力。此模式的主要功能包括：
自主供电：当电网无法提供稳定电力时，PCS可根据设定要求，独立为本地负荷提供满足电网电能质量要求的交流电能。
应急供电：在电网故障或自然灾害导致电力中断时，PCS可以快速切换到离网模式，确保关键负荷的持续供电。
离网模式在偏远地区或应急备用电源系统中具有重要应用，保证在电网失效情况下的电力供应。
六 混合模式-灵活切换的智能电网
混合模式是储能系统的一种高级运行方式，能够在并网模式和离网模式之间灵活切换，确保系统的可靠性和灵活性。
微网运行：储能系统处于微网中，正常情况下微网与公共电网连接，PCS在并网模式下运行。如果微网与公共电网脱离，PCS立即切换到离网模式，为微网提供主要电源。
多功能应用：混合模式不仅能够实现滤波、稳定电网、调节电能质量，还能在故障情况下实现自愈，恢复电力供应。
混合模式的常见应用场景包括：
电力调节：通过频繁切换运行模式，调节电网频率和电压，维持电力系统稳定。
自愈功能：在电网故障时，储能系统能够自动切换到离网模式，快速恢复电力供应。
