在讨论电池储能系统 (BESS) 架构和电池类型之前，我们必须首先关注该领域常用的术语。几个重要参数描述了电池储能系统的行为。
容量 [Ah]：系统在保持可接受电压的同时可以向所连接负载输送的电荷量。该参数受电池技术的影响很大，其值是根据特定温度和放电电流定义的。
标称能量 [Wh]：这是从完全充电状态到完全放电产生的能量。它等于容量乘以电池电压。由于它取决于容量，因此也会受到温度和电流的影响。
功率 [W]：定义 BESS 的输出功率并不容易，因为它取决于所连接的负载。不过，标称功率表示代表性的放电情况下的功率。
比能 [Wh/kg]：这指定了电池相对于其质量可以存储的能量。
C 率： 充电和放电时间的单位。在 1C 时，放电电流将在一小时内将整个电池放电。
循环： 充电/放电/充电。没有标准规定什么是循环。
循环寿命：电池可提供的循环次数。
DoD： 放电深度。100% 为完全放电；
充电状态 (SoC, %)：表示电池的充电水平。
库仑效率：这描述了电池中电子传输的充电效率。它是放电期间释放的电量 (Ah) 与重置到初始充电状态所需的电量之间的比率。除了铅酸技术之外，这种效率接近大多数常见电池的效率。
电化学储能系统的主要类型
基于不同的化学元素和反应，电池技术有很多种类型。目前常见的是铅酸电池和锂离子电池，但镍基电池、硫基电池和液流电池也在该行业中发挥着或曾经发挥过重要作用。我们将简要介绍常见的电池技术的主要优势。
铅酸电池
这种电池在我们的日常生活中很常见，其基本单元由负极铅电极和由氧化铅或铅制成的正极组成，电解质则是硫酸的水溶液。
这些电池的主要优点是成本低和技术成熟。
镍镉 (Ni–Cd) 电池
在锂电池技术普及之前，这种电池曾是便携式系统的主要解决方案。
这些电池具有强大的电力性能，并且充电时间很短。
这些电池的改进体现在镍氢 (NiMH) 技术上，该技术能够提供比标准镍镉电池高出约 40% 的比能。
锂离子 (Li-Ion) 电池
锂是所有金属中轻的，但比能量。阳极采用锂金属的可充电电池可提供极高的能量密度。
但也存在一些限制，例如，一个相关的限制是在循环过程中阳极上会产生枝晶。这会导致电力短缺，从而导致温度升高并损坏电池。
电池储能系统的组成
电池储能系统 (BESS) 由不同的“层级”组成，既有逻辑层级，也有物理层级。每个特定的物理组件都需要专用的控制系统。
以下是这些主要级别的摘要：
电池系统由若干个电池组和多个电池相互连接组成，以达到电流和电压的目标值电池管理系统控制每个电池单元的正常运行，以使系统在适当的电压、电流和温度下工作，这样既不会对系统本身造成危险，又能保证电池的良好运行。这还可以校准和均衡电池之间的充电状态。
电池系统连接到逆变器，以便将电力转换为交流电。每个 BESS 中都有一个特定的电力电子层，称为 PCS（电力转换系统），通常分组在一个转换单元中，包括正确监控所需的所有辅助服务。
下是系统和能量流的监控和控制（能源管理系统）。一般监控和控制通常包含在 SCADA 系统（监控和数据采集系统）中，而能源管理系统则具有根据特定应用监控电力流的特定目的。
，还有与中压/低压变压器的连接，并且根据系统的大小，在专用变电站中使用高压/中压变压器。
BESS 架构示例。来源：电池储能系统手册
图 2. BESS 架构示例。来源：电池储能系统手册BESS 组件示例 - 来源《能源存储系统手册》
图 3. BESS 组件示例 - 来源《能源存储系统手册》
光伏组件和电池储能系统集成
正如本系列篇文章所述，可再生能源已确定在未来的电力系统中扮演重要角色。BESS 与可再生能源的整合对电力系统和可再生能源发电厂都有好处。
下面解释了 BESS 如何通过多种方式支持发电厂：
这将补偿多云天气或电力突然增加峰值时发电曲线的“波动性”，从而获得更可预测、更稳定的发电曲线。图 4 显示了多云天气和晴天时光伏电站的发电曲线的差异。BESS 的集成将减少发电的“闪烁”，从而产生更规则的曲线。
阴天和晴天的光伏发电概况。图片由 Enel Green Power 提供图 4. 阴天和晴天的光伏发电概况。图片由 Enel Green Power 提供。
调峰将“平滑”发电曲线（有关调峰的更多信息，请参阅前一篇文章）。
对于具有辅助服务的电网支持，BESS 可以以相关的方式促进发电厂融入电网，提供电压控制（带无功功率补偿）和频率调节，对电力系统的影响更小。
除了上述服务外，电池储能系统和光伏组件之间还有更多可能的合作关系，从共享连接点 (POC) 开始。BESS 的存在不需要在 POC 处提供额外的电力，因为它通常是为了“补充”光伏组件而安装的。
其他可能的合作关系源自光伏组件和 BESS 之间耦合的设计选择。至少有三种主要可能性：
直流耦合：选择此选项后，BESS 和 PV 将在电池和 PV 模块的直流侧通过特定的 DC/DC 转换器互连以稳定电压。此解决方案允许在 PV 模块和 BESS 之间共享逆变器（在这种情况下，逆变器应能够在 PQ 图的所有 4 个象限中运行），并且工厂的所有交流侧都将共享。对于住宅应用或小型工厂（kW）而言，这种选择非常常见。对于大型工厂，BESS 将分布在田地上。但是，它需要特定且昂贵的逻辑来控制每个电池组的直流电压和充电。
逆变器后的交流耦合：此解决方案与前一个解决方案类似，但在逆变器后 BESS 和 PV 模块之间有耦合点。在这种情况下，将有一个专用的 BESS 逆变器和一个专用的 PV 模块逆变器。此解决方案在住宅应用中也很常见，并且适用于大型工厂，从而形成分布式 BESS，因为不需要因直流耦合的额外控制逻辑而产生的限制。
POC 处的交流耦合：在此解决方案中，光伏模块和 BESS 仅共享互连设施，而在工厂级别，它们具有完全分离的部分。
