エネルギー貯蔵システムの主要な機器である電力変換システム (PCS) は、さまざまなアプリケーション シナリオに基づいて、大規模ストレージ PCS、産業用および商業用ストレージ PCS、および家庭用ストレージ PCS の 3 つのカテゴリに分類できます。これら 3 種類の PCS の間には、電力規模、アプリケーション シナリオ、技術要件、およびコストの点で大きな違いがあります。
1. 大容量PCS
電力レベル:大規模ストレージ PCS の電力レベルは通常高く、MW レベルに達し、最大 100MW 以上に達することもあります。このタイプの PCS は大規模なエネルギー貯蔵発電所に適しており、大規模なエネルギー変換のニーズに対応できます。
変換効率:要件は非常に高く、エネルギー損失を削減し、エネルギー貯蔵システムの経済性を向上させるために、一般に 95% 以上の変換効率を維持する必要があります。
応答速度:高速応答機能により、充放電電力をミリ秒以内に調整して電力網の安定性を確保します。
システム互換性:大規模エネルギー貯蔵電池システムや複雑な電力網との互換性が高く、さまざまな電池特性や電力網アクセス要件に適応します。
例：
パワーレンジ:10MW-100MW
効率：95%以上
応答時間:< 10ms
入力電圧範囲:700VDC -1500VDC
出力電圧レベル:35kV以上
平均故障間隔 (MTBF):>100000時間
2. 産業用および商業用ストレージ PCS
パワーレンジ:電力は通常、数十 kW から数 MW の間であり、産業用および商業用のユーザー シナリオに適しています。
信頼性：高い信頼性により、障害によるダウンタイムを削減し、継続的な生産または運用のニーズを満たし、平均障害間隔が長くなります。
機能的特徴:大容量ストレージ PCS と比較すると、その機能は比較的シンプルですが、より柔軟です。一部の製品には、BMS (バッテリー管理システム) 機能も統合されています。さらに、一次周波数調整や電源系統負荷の迅速な送電など、特定の系統サポート機能も備えています。
例：
パワーレンジ:50kW -2MW
効率： 90% -94%
応答時間:< 20ms
入力電圧範囲:500VDC -800VDC
出力電圧レベル:AC400V/AC690V
MTBF:>50000時間
3.家庭用ストレージPCS
パワースケール:電力は比較的小規模で、通常は数kWから十数kWで、主に家庭用の太陽光発電の蓄電や非常用電源として利用されます。
安全性：安全性能を重視し、過充電、過放電、ショートなどを防止する総合的なバッテリーマネジメントシステムを搭載し、家庭ユーザーの安全を確保する。
使いやすさ:操作とメンテナンスが簡単で、直感的なユーザー インターフェイスを備えており、設置や家庭用電力システムへの統合も簡単です。
例：
パワーレンジ:3kW-15kW
効率：85% -92%
応答時間:< 50ms
入力電圧範囲:DC200V-500VDC
出力電圧レベル:AC230V
MTBF:>30000時間
大規模ストレージ、産業用および商業用ストレージ、家庭用ストレージという 3 つの異なるアプリケーション シナリオの PCS では、過充電、過放電、短絡などの異常状況に対処する際に、似ているが異なる戦略と技術的手段が採用されています。
1.過充電保護
大規模エネルギー貯蔵:大規模なエネルギー貯蔵発電所ではエネルギー型バッテリーが使用されており、電力補助サービスを提供する必要があるため、バッテリー管理システム (BMS) に対する要件は非常に高くなります。 BMS は各バッテリー ユニットのステータス情報を継続的に監視します。バッテリーユニットが満充電状態に近づくか、電圧が設定されたしきい値を超えたことを検出すると、PCSを通じてバッテリーユニットの充電を直ちに停止し、アラームを発してオペレーターに問題を確認するように通知します。さらに、一部の先進的な PCS は SOC バランス制御機能もサポートしており、個々のバッテリーセルの不均一な充電によって引き起こされる過充電の発生をある程度回避します。
産業用および商業用エネルギー貯蔵:産業用および商用エネルギー貯蔵システムの BMS は、過充電によってバッテリー寿命が損なわれたり、安全上の事故が引き起こされたりしないようにする過充電保護メカニズムも提供します。 PCS は、BMS によって送信された過充電信号を受信すると、電源入力が完全に遮断されるまで入力電力を減らすなど、動作モードを迅速に調整してさらなる充電を防ぎます。
家庭用保管場所:セキュリティは家庭ユーザーにとって特に重要です。したがって、家庭用ストレージ PCS には厳格な過充電保護ロジックが組み込まれているだけでなく、多くの場合、インテリジェントなアルゴリズムを組み合わせて充電プロセスを最適化し、無人状況でも過充電リスクを効果的に防止します。過充電が発生した場合、PCS は自動的に充電を停止し、ユーザーが閲覧できるように関連するアラーム情報をクラウド プラットフォームにアップロードします。
2.過放電保護
大容量ストレージ:エネルギー貯蔵所から長期間安定して電気エネルギーを出力するには、電池の最低許容放電深度を厳密に管理する必要があります。 BMS は、事前設定されたパラメータに基づいてバッテリー パックの全体的な充電状態 (SOC) をリアルタイムで監視し、SOC が臨界値に低下する前に PCS をトリガーして、放電電力の制限や放電動作の一時停止など、対応する保護動作を実行します。 SOC が安全な範囲に戻るまで。
産業用および商業用エネルギー貯蔵:産業用および商用エネルギー貯蔵システムにも同様の過放電保護手段が備わっていますが、実際のアプリケーションでは頻繁に充放電サイクルが行われることを考慮して、一部のハイエンド製品では、SOCの上限と下限を動的に調整したり、容量を実装したりするなど、より洗練された管理戦略が導入されます。バッテリーの状態をより良く維持するために、キャリブレーションなどを行ってください。
家庭用保管場所:家庭用蓄電 PC は、特に夜間の低照度条件下での電力供給をエネルギー貯蔵に依存する家庭環境において、過放電保護も非常に重視しています。放電プロセスをいつ終了するかを正確に判断し、太陽光発電システムとの連携により日中のクリーンエネルギーの使用を優先するという目標を達成し、夜間の深放電の可能性を低減します。
3. 短絡保護
大規模エネルギー貯蔵:大規模エネルギー貯蔵発電所内の複雑な電気接続構造を考慮すると、短絡障害は重大な結果をもたらす可能性があります。したがって、PCS 設計では、高性能ヒューズ、高速回路ブレーカー、その他のハードウェア機能の構成を含む (ただしこれらに限定されない)、PCS 自体の短絡耐性を強化することに特別な注意を払っています。同時に、ソフトウェアレベルのセキュリティ制御プログラムと連携して、非常に短時間で障害箇所を特定して隔離することができ、損失を可能な限り最小限に抑えることができます。
産業用および商業用エネルギー貯蔵:産業用および商業用のエネルギー貯蔵システムも、特に複数の PCS が並列で動作している場合、短絡のリスクに直面します。この問題を解決するために、最新の PCS は、従来のヒューズやサーキット ブレーカーに加えて、電流センサーを使用して異常な変動を迅速に捕捉し、内蔵の保護回路を通じてタイムリーに応答するなど、短絡保護のためのよりインテリジェントな方法も採用しています。出力チャネルを閉じたり、緊急冷却装置を作動させたりするなど。
家庭用保管場所:家庭用ストレージでは、分散した設置環境と限られたユーザーの専門知識を考慮して、PCS は最初から使いやすさと信頼性を念頭に置いて設計されました。基本的な短絡保護機能に加えて、多くの製品は二重層ヒューズや複数の接地保護などの冗長設計も統合しており、予期せぬ状況が発生した場合でもユーザーの個人および財産の安全を最大限に保護します。