是一种能够存储能量并在需要时释放的装置。它可以将电能、机械能、化学能等各种形式的能量通过特定技术储存起来，待需要时再转换为其他形式的能量供给使用，对实现能源的有效利用、提高能源利用效率等具有重要意义。储能系统有多种类型，常见的包括机械储能，如抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能等，利用机械运动或重力势能来存储电能；电化学储能，像锂离子电池、钠硫电池、铅酸电池等，通过电池或电容器等器件存储电能；电磁储能，利用磁场或感应线圈存储电能；热储能，借助热量或相变材料存储电能；化学储能，以化学反应或合成燃料来存储电能。
储能系统的工作原理主要是在电网供电能力充足时充电，将电能转化为可存储的形式，在需要时通过放电将储存的能量转化为电能输出到电力系统中，以满足负荷需求，帮助电力系统维持稳定运行。总之，储能系统对保障能源供应的稳定性等有着关键作用。本文将重点介绍储能市场概况以及系统设计框架。
储能系统 (ESS) 是一个被广泛研究的应用领域，它能将源自煤电、核电、风电和光伏发电等多种发电方式所产生的电力，以多种方式进行有效存储。例如电化学储能（电池）、机械储能（压缩空气）、热储能（熔盐）等。在本指南中，我们将重点关注与光伏逆变器系统相连接的电池储能系统。
电池储能系统 (BESS) 在住宅和商业场景中均有广泛应用。在住宅应用中，BESS作为一种备用电源，可以防止意外停电，并通过将电能从低价时段转移至高价时段来节省电费开支。在更大规模的商业应用中，BESS能够高效地存储并管理由光伏逆变器产生的免费清洁能源，从而实现低碳排放。BESS另一个主要应用是能够减轻电动汽车充电需求增长对电网带来的压力。
锂离子电池作为电化学储能系统的主要组成部分，具有功率/能量密度高、循环效率高、体积小、易于扩展等特点。锂离子电池技术经过三十多年商业化发展的积淀，相对成熟，已成为一种可靠且低成本的解决方案。可以说，锂离子电池成本的持续下降有力地推动了储能行业的发展。
另一方面，据彭博新能源财经 (Bloomberg NEF) 的数据显示，锂离子电池单体的价格已经降至历史最低点，每千瓦时为107美元，相比2013年的535美元/千瓦时降低了约80%，这在很大程度上推动了电池储能系统市场的发展。同时，可再生能源带来的积极影响也不可忽视，国际能源署 (IEA) 预测，到2030年将新增超过800吉瓦 (GW) 光伏基础设施。
大功率充电器通常用于商业场合，电池储能系统通常与光伏逆变器系统配合使用。目前，额定电压为1500V的光伏逆变器已进入批量生产并投入使用。因此，功率转换系统 (PCS) 的直流电压也需要提升到相同水平。在大功率转换应用中，如光伏逆变器和电动汽车直流充电桩，高压是一个明显的趋势，因为高压可以在相同输出功率下带来更低的电流，减少系统损耗和电缆直径。然而，高压系统也对元器件提出了挑战。在1500V系统中，一般首选多电平电路中额定电压为 1200 V 的功率器件，或两电平拓扑结构中额定电压为 2000 V 的碳化硅 MOSFET。此外，必须仔细考虑由更高电压和更大功率引起的安全和电磁干扰问题。
分布式储能系统是将多个分散布置的储能单元通过软件平台进行统一协调与管理的综合系统，广泛应用于中低压配电网、微电网及用户侧。其核心优势在于接入位置灵活，可部署于工业园区、商业楼宇、新能源电站等不同场景，实现电能的就地存储与高效利用。该系统具备多项关键功能：首先，可实现跨区域就地储能系统的集中监控与管理，提升运维效率；其次，支持多种运行策略模式，如峰谷套利、需量管理、平滑出力等，满足不同用户需求；再次，多个独立储能站可通过虚拟聚合形成“虚拟电厂”，实现资源的统一调度与优化配置；同时，系统支持Web端与移动端访问，具备本地与云端双模数据存储能力，保障数据安全与远程可控性。
在电力系统中，分布式储能广泛参与“削峰填谷”——在用电低谷时充电、高峰时放电，有效缓解电网调峰压力，延缓输配电设施扩容升级。尤其在光伏、风电等可再生能源渗透率不断提升的背景下，分布式储能还能平抑电源波动，提升电网运行的稳定性与灵活性。
智能储能系统是在分布式基础上深度融合物联网、大数据、人工智能与边缘计算技术的先进储能形态，具备自感知、自学习、自决策与自适应能力，是未来储能发展的核心方向。该系统通过部署大量传感器与智能网关，实时采集电压、电流、温度、充放电状态等运行数据，并结合气象预测、电价信号、负荷曲线等外部信息，构建储能运行“数字孪生”模型。基于AI算法，系统可动态优化充放电策略，实现经济运行最大化。例如，在分时电价机制下，自动选择最低电价时段充电、最高电价时段放电；在参与电力市场辅助服务时，智能响应调度指令，提供调频、备用等服务。
此外，智能系统具备故障预警与健康管理功能，能提前识别电池老化、热失控等风险，提升系统安全性与寿命。通过与能源管理系统（EMS）、微电网控制系统联动，实现“源-网-荷-储”协同优化，推动能源系统向数字化、智慧化转型。
未来，随着5G、区块链与云边协同技术的发展，智能储能系统将实现更高效的分布式协同控制与去中心化交易，成为构建新型电力系统与“双碳”目标实现的关键支撑。
直流充电站的发展给当地电网带来了挑战。潜在的问题包括大量充电设备同时运行对电网的影响、低功率因数设备或空载设备对电网造成的谐波影响，以及当地变压器容量的限制。在商业案例中，连接光伏逆变器系统和电池储能系统变得至关重要。光伏逆变器可以与电网分担部分电力负荷，电池储能系统更为关键，它可以减少对电网的影响，实现能源套利，降低用户成本。住宅用电池储能系统还有助于减少高峰期电力需求，从而为家庭节约成本。另一个特点是，住宅电池储能系统可作为备用电源，在电网发生故障时提供应急电力。
电池组、电池管理系统（BMS）、电力转换系统（PCS）和能量管理系统（EMS）是电池储能系统的四大核心组成部分。电池组是核心储能单元，由多个电池串并联构成，负责电能与化学能的转换。BMS作为“大脑”，实时监测电池的电压、电流、温度等参数，管理荷电状态、健康状态及充放电保护，实现电池均衡，保障安全与寿命。PCS实现电能双向转换，将电池的直流电逆变为交流电输出，或把交流电整流为直流电充电，支持并网与离网运行，具备调频、调压功能。EMS是系统“中枢神经”，综合分析运行数据、负荷需求与电价信息，制定最优充放电策略，实现能量优化调度，并可参与电力市场辅助服务。四者协同工作，使系统具备调频、削峰填谷、平滑新能源出力等功能，广泛应用于电网、工商业及微网场景，有效提升能源利用效率与电力系统稳定性，是构建新型电力系统的关键支撑。
电池储能系统目前分为两类，即交流耦合系统和直流耦合系统。交流耦合电池储能系统是一个独立的系统，可以添加到现有的光伏/发电系统/电网中，因此易于升级。然而，它需要额外的功率转换级来实现完全充/放电，因此损耗较高。另一方面，直流耦合系统可通过连接到直流母线以提供额外的储能能力，通常用于住宅混合光伏逆变器。它只涉及一个DC-DC转换步骤，因为直流母线电压通常较高，可能会带来安全或改装方面的挑战，需要在产品设计时提前做出考虑。
电池储能系统的功率转换级需要双向运行，这一功能主要由三相逆变器实现。在充电时，三相逆变器工作于整流模式，将电网的三相交流电转换为直流电，为电池组充电；在放电时，它则作为逆变器运行，将电池输出的直流电转换为三相交流电，馈入电网或供给负载。这种双向能量流动能力，使储能系统能灵活参与调峰、调频和应急供电。三相逆变器采用PWM控制技术，输出高品质正弦波，确保电能质量符合并网标准。其高效率、高可靠性的设计，配合智能控制策略，可实现毫秒级响应，提升系统整体运行稳定性，是储能系统与电网能量交互的核心枢纽。
AC/DC逆变器：效率可能相对较低，尤其是在高功率转换时，能量损耗会相对较大。其性能在电能质量和稳定性方面可能不如三相逆变器，但在一些对性能要求不高的应用场景中，仍然可以满足基本需求。
总之，三相逆变器和AC/DC逆变器在电池储能系统中都有各自的应用场景和特点。在选择合适的逆变器时，需要根据具体的应用需求、功率要求、电能质量要求和预算等因素进行综合考虑。
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