负荷工况定义
把目标功率、时长与峰值工况写成可计算输入。
电压窗口工程
对齐电芯到 PCS 的直流窗口与保护边界。
串并联架构设计
自底向上构建可验证拓扑与能量/功率解耦。
接口与降额验证
完成 PCS 接口、降额与动态工况闭环校核。
演示数据 · CAP-SIZ-01 · 2026-W32
选型快照（模板）
项目（演示）TC-CV-26-021 · 1.25 MW / 5.0 MWh · 1,331 V
- 目标功率
- 1.25 MW
- 持续时长
- 4 h
- 可用能量
- 5.0 MWh
- 标称电压
- 1,331 V
- 直流窗口
- 1,050–1,500 V
- 温度窗口
- −20–50 °C
- 设计 C 率
- 0.40C
- 拓扑
- 52S-8P × 4 Racks
- 项目编号
- TC-CV-26-021
- PCS 等级
- 1500 V 双向
- 设计 C 率
- 0.40C
- 冻结版本
- REV-C · 待签批
- 环境温度
- −20–50 °C
- 海拔限制
- < 3,000 m
- 辅机冗余
- N+1 演示
需求输入与工程计算
客户功率、能量、时长与现场约束进入可验证计算链——不是目录 SKU 点选。
需求输入清单（模板）
功率
- 额定功率
- 1.25 MW
- 峰值功率（10 s）
- 1.50 MW
- 额定持续时长
- 4.0 h
能量
- 可用能量目标
- 5.0 MWh
- 标称直流电压
- 1,331 V
- SOC 窗口
- 10–95%
环境
- 环境温度范围
- −10–45 °C
- 海拔限制
- < 3,000 m
接口
- PCS 直流等级
- 1500 V 双向
- 辅机冗余
- N+1 演示
工程计算（目标可用 5.0 MWh）
- 01
目标可用
E_usable 目标
5.0 MWh
- 02
η×DOD×保持
0.92 × 0.80 × 0.92
÷ 0.677
- 03
需求铭牌
(5.0+0.035)÷0.677
≈ 7.44 MWh
- 04
架构校验
4 × 3.343 MWh · 裕度充足
13.37 MWh
| 项目 | 公式 / 说明 | 样例校核 | 备注 |
|---|---|---|---|
| E_nameplate | 4 Racks × 3.343 MWh | 13.37 MWh | — |
| η_sys | 直流侧效率 | 92.0% | — |
| DOD 窗口 | 运行摆幅 | 80% | — |
| 衰减（演示） | 第 15 年预留 | 8.0% | — |
| E_aux | 暖通 + BMS | 0.035 MWh | — |
| E_usable | 链路结果 | ≈ 9.01 MWh | 目标 5.0 · pass |
架构自底向上构建（示例链路）
并联数决定电流，串联数决定电压。每一级都增加制造、采样与安全边界。
电芯 Cell
314Ah LFP
- 标称容量 314 Ah
- 标称电压 3.200 V
- 电压范围 2.5–3.65 V
模组 Module 
8S1P
- 标称电压 25.6 V
- 标称容量 314 Ah
- 能量 8.03 kWh
电池包 Pack 
52S1P
- 标称电压 166.4 V
- 标称容量 314 Ah
- 能量 52.20 kWh
机架 / Rack / String
52 模组串 · 8P
- 标称电压 1,331 V
- 标称容量 2,512 Ah
- 能量 3.343 MWh
电池舱 Cabinet
1 舱 / 1 Rack
- 标称电压 1,331 V
- 标称容量 2,512 Ah
- 能量 3.343 MWh
多柜系统 Multi-cabinet BESS
4 柜并联
- 标称电压 1,331 V
- 标称容量 2,512 Ah
- 能量 13.37 MWh
计算校验：13.37 MWh × 0.92 × 0.80 × (1 − 0.08) − 0.035 MWh ≈ 9.01 MWh（＞目标 5.0，裕度充足）
电压窗口必须同时落在设备可执行范围内
电芯化学、BMS、Pack/Rack、PCS 直流/MPPT、保护硬件与并网支撑须共享同一重叠直流窗口——设计锁定该交集。
- 电芯化学体系 (LFP)958–1,485 V（416S 叠层）
- BMS 允许范围920–1,509 V
- Pack / Rack 允许范围1,000–1,510 V
- PCS 直流输入 / MPPT1,050–1,500 V
- 接触器 / 插头 / 保护1,000–1,550 V
- 电网支撑需求 (FRT & RMS)980–1,600 V
SOC × 温度电压包络
架构仅在全 SOC 与温度立方上有效——不是单一标称点。
SOC × 温度电压包络（从电芯映射到簇）
| 环境温度 | SOC | Cell 最低 (V) | Cell 标称 (V) | Cell 最高 (V) | Rack (416S) 最低 (V) | Rack (416S) 最高 (V) | 是否进入 PCS 窗口 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| −20 °C（低温） | 10% | 2.70 | 3.20 | 3.45 | 1,123 | 1,435 | |
| 90% | 2.80 | 3.35 | 3.65 | 1,165 | 1,518 | （超上限） | |
| 25 °C（常温） | 10% | 2.85 | 3.20 | 3.45 | 1,186 | 1,435 | |
| 90% | 2.95 | 3.35 | 3.55 | 1,227 | 1,477 | ||
| 50 °C（高温） | 10% | 3.00 | 3.20 | 3.45 | 1,248 | 1,435 | |
| 90% | 3.10 | 3.35 | 3.55 | 1,290 | 1,477 |
电压包络示意（Rack 416S）
- −20°C
- 25°C
- 50°C
电压
电芯–Rack 416S · 标称 1,331 V · PCS 窗口 1,050–1,500 V
SOC
运行 10–95% · 保护 5–98% · 标定点已定义
温度
充电 0–45 °C · 放电 −10–50 °C · 35 °C 以上降额
能量与功率解耦
铭牌能量与瞬时功率遵循不同约束——C 率、热路径、连接器额定与 PCS 限值必须分别闭环。
- 能量选型来自时长、DOD 与寿命末期保持率——不仅看铭牌
- 功率选型来自 PCS 限值、连接器 I²t 与电芯 SOP 在 SOC/温度上的映射
- 架构必须在最劣工况点同时满足两者
- E_usable
- 5.0 MWh
- P_continuous
- 1.25 MW
- P_peak（10 s）
- 1.50 MW
- 设计 C 率（演示）
- 0.40C
电压 / 并联架构方案（模板）
功率与电流公式在方案签批前对 PCS 与连接器限值闭环。
功率由电流与 PCS 决定，能量由并联与柜数决定。
功率限额 (MW)
P = V_dc × I_dc × η_pcs
- 标称电压 V_dc
- 1,331 V
- PCS 单通道最大电流 I_dc,max
- 1,350 A
- 通道额定功率 P_rat
- ≈ 1.80 MW
- 连续运行功率 P_cont
- 1.25 MW
- 峰值功率 (10 s)
- 1.50 MW
- 对应电流（连续）
- ≈ 1,000 A
- 对应电流（峰值）
- ≈ 1,200 A
能量限额 (MWh)
E = N_rack × E_rack
- 单 Rack 能量 E_rack
- 3.343 MWh
- 并联 Rack 数量 N_rack
- 4
- 系统标称能量 E_sys
- 13.37 MWh
- 可用能量（扣除损耗/衰减）
- ≈ 9.01 MWh（目标 5.0）
- 放电持续时间 E_usable/P_cont
- 4.0 h
- 扩展至 5 柜（可选）
- ≈ 6.25 MWh（可用）
C 率（单 Rack）1,000/2,512 = 0.40C — 改变串联数不影响能量。
| 方案 | S | P | Ah | Rack V | Rack MWh | η | 权衡 | 状态 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 基准 | 52 | 8 | 2,512 | 1,331 V | 3.343 | 92.0% | PCS 匹配 · C 率均衡 | 已选定 |
| 方案 2 | 52 | 7 | 2,198 | 1,331 V | 2.925 | 91.5% | 电流更低 · 柜数更多 | 评审中 |
| 方案 3 | 44 | 16 | 5,024 | 1,126 V | 5.657 | 90.8% | 电压偏低 · PCS 失配 | 已否决 |
电压、功率与保护边界约束最终架构
高温、老化与故障下运行限值收缩——架构须在既定冗余下保留可用能量与功率。
PCS 匹配 — 直流窗口与功率握手
电池架构必须贴合 PCS 直流限值、预充时序与功率控制权——联合验证，不可假设。
| 接口项 | 要求 | 电池侧 | PCS 侧 | 结果 |
|---|---|---|---|---|
| 直流电压窗口 | 重叠且裕量 ≥ 50 V | 1,050–1,500 V | 1,000–1,500 V | 通过 |
| 标称直流电压 | 落在 PCS MPPT 带内 | 1,331 V | 1,000–1,500 V | 通过 |
| 连续功率 | P_cont ≤ PCS 通道 | 1.25 MW | 额定 1.80 MW | 通过 |
| 峰值功率（10 s） | 落在 SOP / I²t 内 | 1.50 MW | 1.80 MW / 10 s | 通过 |
| 预充 / 接触器 | 时序已冻结 | SEQ-07 / BMS | PCS enable | 通过 |
| 功率限值图 | SOP vs PCS 降额 | 演示 SOP 表 | PCS 曲线 | 评审中 |
| 故障映射 | BMS 跳闸 → PCS 停机 | ≤ 200 ms | 硬跳闸输入 | 通过 |
动态验证与冗余证据
选型结论须在样机与 DV/PV 取样前，经受负载、SOC、电压与电流轨迹考验。
动态工况验证（仿真范例）
扩展拓扑（从单柜到多区）
同一 1,331 V 组串架构下，从单柜到站级多区按阶段扩展容量与母线分区。
单柜架构
- 单 Rack
- 能量 3.343 MWh
- 功率 1.25 MW（峰值）
并联多柜（本项目规模）
- 4 柜并联
- 能量 13.37 MWh（标称）
- 功率 1.25 MW（受 PCS 限制）
多区段母线（中期）
- 双区母线 + 联络开关
- 选择性保护与故障隔离
站级多区（长期扩展）
- 多 PCS 并联 / 多母线
- 预留 25% 扩展空间
仿真与验证程序（闭环迭代）
从需求建模到整机验证，闭环迭代闭合容量与电压选型链。
需求与建模基准
工况 / 标准与边界定义
完成
电气模型
PLECS / PSCAD 验证
完成
热仿真
CFD / 有限元验证
完成
HIL / 控制验证
BMS / PCS 联合仿真
完成
样机总体
首台样机功能验证
完成
功率循环测试
1,000 次 +
进行中
环境附件测试
高低温 / 振动 / 盐雾
进行中
整机测试与验证
数据回环与系统优化
进行中
配置冻结与受控交付
已发布架构携带版本号、BOM 基线、接口 ICD 与验证证据——变更走 OEM 变更控制。
- 架构计算报告（模板）
- 拓扑与 BOM 基线 REV-C
- 电压–SOC–温度包络表
- PCS 兼容性检查表
- 仿真 / HIL 证据包