储能科普（五）储能系统的切换装置

储能系统可以同时为并网运行和离网运行提供后备电源，常常会用到电源切换装置，而电源切换装置是保障供电连续性和可靠性的核心组件之一，主要是以下几个方式：

01

手动切换开关

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当市电停电时，储能系统进入孤岛保护状态。人工断开储能至电网的开关，然后控制储能系统在离网模式（V/F）下启动运行，为负载提供后备电源。

当电网恢复后，重新合上开关，调整储能系统为并网模式（P/Q）运行，重新为负载提供电能。

应用场景

02

ATS切换开关

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ATS (Automatic Transfer Switch) : 动态转换开关，是一种用于切换电源的设备。在电力系统中，常常需要同时连接多个电源以保障电力供应的可靠性。

ATS主要用于在主电源和备用电源（如储能系统、发电机等）之间自动切换，切换时间通常在几秒到几十秒之间。当一个电源发生故障或停电时，ATS能够自动将负载从一个电源切换到另一个电源，确保电力的连续供应。

应用场景

对于ATS的工作原理，即电网丢失后，储能系统进入孤岛保护状态，ATS跳转到备用电源柴油发电机（电网为主电源），柴油发电机启动运行后储能系统重新工作。

03

STS切换开关

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STS (Static Transfer Switch) : 静态转换开关，是一种用于切换电源的设备。STS模块可以实现智能快速分离电网和微网，切换供电回路，切换时间在毫秒级。

当电网正常工作状态下，负载连接在电网和电池上；当电网发生故障时，STS开关断开，由PV或电池单独给负载供电；电网恢复正常后，STS开关导通。

应用场景

|  以固德威方案为例

小功率储能的STS模块集成在PCS内部，简化项目的接线，如下图1所示；大功率的PCS（≥40kW）是把STS模块独立出来，当项目需要提高供电可靠性，需求离网备电就会配置STS模块，如下图2所示：

图1：内部集成STS模块

图2：外部STS模块

对于STS的工作原理，即当市电丢失时，STS自动断开，并将市电断开的信息通知PCS。PCS在10ms内切换至V/F模式，为负载提供电压和频率。当市电恢复后，STS监测到电网市电恢复，完成信息握手后，PCS由离网切换为并网模式，同时通知STS合闸。这种由STS和PCS组合运行的储能系统实现了无缝切换，为负载提供不间断的后备电源。

补充说明

离并网切换时间是衡量备用电源系统性能的重要指标，尤其在对电力中断敏感的场景中。

（1）EPS切换时间：EPS的切换时间通常在 2-10秒 之间，EPS的切换依赖于机械式继电器或接触器，切换速度较慢。ATS切换即为EPS级别切换。

（2）UPS切换时间：UPS的切换时间通常在 毫秒级（0-20ms）。

其中：20ms能够被大部分负载感知到，譬如电视、台式机等。

10ms能够实现绝大部分负载的不间断供电，属于后备式UPS，但对于某些敏感设备（如高频交易系统、精密医疗设备）。10ms的电力中断可能会导致设备异常或数据错误。

4ms能够实现几乎所有设备的无缝切换，包括高端服务器、存储设备、医疗设备、精密工业设备，属于在线式UPS。

小结

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在实际储能系统中，ATS和STS可以根据具体需求结合使用，以实现更高的供电可靠性和灵活性。