D-Cube-H125 / H261 + Solis 125K —离网 / 备电 / 发电机 / 并机
文档版本：V1.0（2026-08-26） 适用：欧盟离网 + 备份 + 发电机场景的 BESS 选型 / 投标 / 工程实施 混合逆变器：Solis S6-EH3P125K10-NV-YD-H（125 kW）
1. 三种离网应用模式
| 模式 | 触发条件 | 主要电源 | 备份电源 |
|---|---|---|---|
| 备份（网-储互备） | 电网掉电 | 电池 → PV → 发电机 | — |
| 离网（完全离网） | 无电网 | PV + 电池 + 发电机 | 全部 |
| 混合并网（常态） | 电网正常 | PV → 电池 / 负荷 / 电网 | 电池 + 发电机 |
2. 备份输出 — 125 kW 连续 + < 10 ms 切换
2.1 关键事实
- 125 kW 是连续额定，不是峰值
- < 10 ms 切换 经 G99 Type B 测试认证（TÜV SÜD 报告 704092514279-00）
2.2 125K 备份参数
| 参数 | 数值 |
|---|---|
| 备份额定输出功率 | 125 kW |
| 备份额定输出电流（380 V） | 189.9 A |
| 备份额定输出电流（400 V） | 180.4 A |
| 额定输出电压 | 3/N/PE，230 V / 400 V |
| THDv（线性负载下） | < 2 % |
| 备份切换时间 | < 10 ms |
| 最大相间不平衡 | 100 % |
| 最大单相功率 | 41.66 kW |
| 峰值过载（顶级曲线） | 1.2× 100 s / 1.4× 10 s / 1.6× 200 ms |
| 频率 | 50 Hz / 60 Hz 可选 |
2.3 切换时间详细说明
- 并网 → 离网（电网失电）：< 10 ms（自动）
- 离网 → 并网（电网恢复）：需等待 V/f 稳定后同步（约数十秒，取决于电网稳定性）
- PV → 电池：内部直流母线切换，无中断
- 发电机 → 电池：受 SOC 阈值控制，见 §7
3. 过载曲线
3.1 125K的过载能力
| 过载等级 | 125K | 衰减倍数 |
|---|---|---|
| 1.2 ×（= 150 kW） | 100 s | 缩短6 倍 |
| 1.4 ×（= 175 kW） | 10 s | 缩短 10 倍 |
| 1.6 ×（= 200 kW） | 200 ms | 缩短 50 倍 |
3.2 设计后果
- ❌ 客户启动 200 kW 电机负载，单台 125K 会跳闸（即便 10 s）
- ❌ 告警
Over-Load或OV-ILLC（用户手册 p.78, 81） - ✅ 125K 启动 200 kW 堵转负载 → 必须拆 2 台
3.3 关键应用场景设计余量
| 负载类型 | 启动冲击 | 125K 设计余量 |
|---|---|---|
| 阻性（电加热、白炽灯） | 1.0 × | ✅ 充足 |
| 电机软启动（VFD） | 1.2–1.4 × / 5–10 s | ✅ OK |
| 电机直接启动（DOL） | 5–7 × 堵转 | ❌ 必须配 VFD 或拆机 |
| 大型变压器浪涌 | 8–12 × / 100–200 ms | ⚠️ 125K 的 1.6×/200 ms 不一定够，须实测 |
| UPS / PSU 电容充电 | 2–3 × / 50–200 ms | ❌ 不支持（> 1.6×） |
| 焊接设备 | 2–5 × | ❌ 不支持 |
| 热泵（压缩机启动） | 3–5 × / 200 ms | ⚠️ 谨慎，需分相启动 |
4. 黑启动矩阵
4.1 5 种启动源对比
| 启动源 | 黑启动支持 | 条件 |
|---|---|---|
| PV + 电池 | ✅ 推荐 | 标准自发自用序列 |
| 仅电池（无 PV） | ✅ | SOC ≥ 5–10 %（电池厂定义） |
| 仅 PV（无电池） | ✅ | 打开仅光伏带载功能 |
| 仅发电机（无 PV，无电池） | ✅ | 发电机先启稳，逆变器同步 |
| 发电机 + 电池 | ✅ 最稳健 | 英国冬季最稳健 |
5. 离网模式运行规则
5.1 用户手册
- PV 功率流优先级：负荷 > 电池（不向网输出）
- PV > 负荷 + 电池充电容量：逆变器硬削减 PV（MPPT 直接限，不是像 AC耦合 逆变器那样的频率偏移降额）
- AC耦合 PV 逆变器（若有）：必须配为"AC 耦合"模式 + 频率跳脱值 > Solis 过频阈值
5.2 过频阈值设置（50 Hz 电网）
| 设置 | 范围 | 默认 |
|---|---|---|
| 过频跳脱 | 50.1 – 54 Hz | 51.5 Hz（典型） |
| 欠频跳脱 | 46 – 49.9 Hz | 47.5 Hz（典型） |
- 为何重要：AC耦合 PV 逆变器在离网时若不配"AC 耦合"模式，可能与 Solis 形成频率闭环，导致逆变器间互相干扰，系统崩溃。
5.3 离网功率平衡示例
假设 H125 柜配置：
- 电池容量：261 kWh × 95 % DoD = 247.95 kWh 可用
- 负荷平均：50 kW（白天）/ 80 kW（晚上）
- PV 峰值：100 kWp（单台逆变器最多支持 250 kWp）
- 电池最大放电：125 kW（单台）
典型一日能量流：
| 时段 | PV (kW) | 负荷 (kW) | 电池 (kW) | 发电机 (kW) |
|---|---|---|---|---|
| 06:00–08:00（清晨） | 0 | 50 | +50（放电） | 关 |
| 08:00–12:00（上午） | 30–100 | 60 | -30 → +20（充） | 关 |
| 12:00–14:00（中午） | 100 | 70 | -30 → +20（充） | 关 |
| 14:00–18:00（下午） | 30–100 | 70 | -20 → +30（充→放） | 关 |
| 18:00–22:00（傍晚） | 0 | 80 | +80（放电） | 关 |
| 22:00–06:00（夜间） | 0 | 50 | +50（放电） | SOC > 30 % 时关 |
| 极端日（SOC < 20 %） | — | — | +80 | +80（启动） |
6. 黑启动硬限
6.1 四类必须避开的离网启动设计
❌ 1. 无 100 % 电机负载黑启动
- 同样适用备份模式过载曲线
- 125K 无法从零启动 200 kW 堵转负载
- 设计：大电机用 VFD，或拆 2 台 125K
❌ 2. 无内置变压器
- Solis 125K 直接由电池直流母线经 IGBT 产生 230/400 V
- 不是隔离变压器输出
- 敏感负载（大型 UPS / 医疗设备）需外加隔离变压器
❌ 3. 纯 PV 无电池黑启动
- 不支持（见 §4）
- 必须配置电池或备用发电机
❌ 4. 单机黑启动（并联场景）
- 多机并联必须先 Master 上电，再 Slave 顺序上电（用户手册 §3.9.7 p.35）
- Slave 不会自动重新选举 Master
7. 柴油发电机集成
7.1 硬件接口
逆变器暴露 2 DO + 2 DI 干接点：
| 端子 | 引脚 | 方向 | 功能 |
|---|---|---|---|
| G-S（发电机启动） | 11, 12 | DO（输出） | 闭合命令发电机 START |
| G-V（发电机阀/运行） | 13, 14 | DO（输出） | 闭合命令发电机 RUN / 接管负载 |
| ATS | 5, 6 | DI（输入） | 检测外部 ATS 状态（电网跳脱/闭合） |
| ATS-W | 7, 8 | DI（输入） | 检测 DC 12 V / 5 V 适配器电网状态信号 |
7.2 自启动控制逻辑
关键事实：发电机由电池 SOC 阈值控制，不是电网状态控制。
| 设置 | 范围 | 默认 | 行为 |
|---|---|---|---|
| 发电机 ON SOC（启动） | 1 – 95 % | 20 %（典型） | SOC 跌到此值 → 闭合 G-S → 启动发电机 |
| 发电机 OFF SOC（停止） | 35 – 100 % | 80 %（典型） | SOC 升到此值 → 断开 G-S → 停止发电机 |
| 发电机额定功率 | 手动输入 | — | 必须等于铭牌 kW，用于限充电电流 |
⚠️ ON SOC 必须 < OFF SOC（迟滞）；否则发电机会循环启停。Solis 最小迟滞 = 15 个百分点（如 ON = 20 %，OFF = 35 %）。
英国冬季低温 + 高负载场景：建议迟滞 ≥ 20 % — 否则发电机 1 天可启停 5–10 次，加速磨损。
7.3 Smart port 三种模式
| 模式 | 用途 | 触发条件 |
|---|---|---|
| 发电机输入 | 柴油 / 沼气发电机模式 | SOC 阈值触发 G-S |
| 智能负荷输出 | 驱动智能负荷（热泵、卸荷负载） | PV 输出超过阈值（可设） |
| AC 耦合 | 接已有并网型 PV 逆变器（改造） | 手动配为 AC 耦合 + 频率跳脱 |
典型多模式组合：发电机输入 + 智能负荷输出同时启用（Solis 支持），离网时发电，并网时智能负荷平衡 PV 过剩。
7.4 发电机选型规则
| 项目 | 限值 | 备注 |
|---|---|---|
| 容量（铭牌） | 无硬上限 | Smart port 可接更大 |
| 最大有功输入 | 125 kW | 硬上限，Smart port 会限流 |
| 推荐容量范围 | 25 – 125 kW | 厂家建议 |
| 相序 | L1↔L1, L2↔L2, L3↔L3 | 反相 → 告警 + 发电机不启 |
| 接地 | 发电机底盘独立接地 + 接逆变器 PE 排（不是逆变器外壳） | 用户手册 p.37 明确 |
| 电网断路器 | 发电机运行时必须断开（或漏电保护器） | 用户手册 p.37 明确 |
| THDv 兼容 | < 5 %（发电机侧） | Solis 要求 |
7.5 选型决策矩阵
| 负载场景 | 推荐发电机容量 | 配置 |
|---|---|---|
| 应急备份（50 % 负载 8 h） | 50–80 kW | ON SOC 30 %，OFF SOC 80 % |
| 全负载长期离网（125 kW） | 125 kW（硬上限） | ON SOC 20 %，OFF SOC 90 % |
| 高峰填补（削峰填谷） | 25–50 kW（白天填谷） | ON SOC 50 %（仅 SOC 高时启动） |
| 双机并联备份 | 2 × 100 kW | ON SOC 25 %，OFF SOC 85 % |
| 英国冬季备电 | 25–50 kW + 电池 | 重点电池，发电机应急 |
8. 发电机启停信号链
8.1 步详细流程
| 步骤 | 动作 |
|---|---|
| 1 | 电池 SOC 降至 ON 阈值以下（如 20 %） |
| 2 | 逆变器闭合 G-S DO 接点 |
| 3 | 发电机自启动输入接收启动指令 |
| 4 | 发电机盘车、运行、达到额定 V/f |
| 5 | 逆变器经 Smart port 通过 ATS / GV 反馈检测到稳定发电机 |
| 6 | 逆变器同步至发电机，汲取至多 125 kW |
| 7 | 多余 PV（如有）减少发电机负荷；PV + 发电机共同为电池充电 |
| 8 | 电池 SOC 达 OFF 阈值（如 80 %） |
| 9 | 逆变器断开 G-S DO 接点 |
| 10 | 发电机完成冷却定时器（厂商特定，通常 1–5 分钟）后停机 |
| 11 | 系统返回仅电池或仅 PV 模式 |
8.2 时间预算（典型）
| 阶段 | 持续时间 | 累计 |
|---|---|---|
| 1–3：命令到 START | < 100 ms | 100 ms |
| 4：发电机盘车 → 启稳 | 5–30 s | 30 s |
| 5：反馈到同步 | 1–5 s | 35 s |
| 6–7：同步 + 拉载 | 1–5 s | 40 s |
| 8–10：充到 OFF + 冷却 | 5–30 min | 30 min |
| 11：返回单电池模式 | < 1 s | 30 min |
总计：SOC 跌到 ON → 发电机接管负载：约 40 秒 总计：SOC 充到 OFF → 发电机停：约 5–30 分钟
9. 多机并联
9.1 并联上限
✅ 最多 10 台 Solis 125K 互并联（并网 + 离网） 10 × D-Cube-H125/H261 = 1.25 MW AC / 2.61 MWh 每场站> 6 台以上推荐 Solis STS 柜
9.2 主从配置
| 项 | 主（Master） | 从（Slave） |
|---|---|---|
| 数量 | 1 | 最多 9 |
| 功能 | 协调 PV / 电池 / 负荷调度 | 接收 Master 命令 |
| EMS 接口 | 暴露单一 Modbus / SolisCloud | 通过 Master 透传 |
| HV 电池 | 必须 | 必须（1 对1 配对） |
| 从机无电池 | — | 仅当 Master 电池足够大时可用 |
9.3 并联通信
- 物理链路：P-A, P-B 屏蔽 CAT5 电缆
- 共享信息：
- PV 每 MPPT 电压 / 电流
- 电池 SOC / 功率
- 负荷需求
- 电网并网 / 受电
- 调度指令（来自 Master）
- 拓扑：整个集群 = 单一 BESS 给上层 EMS
9.4 并联离网特殊考虑
| 项 | 要求 |
|---|---|
| 黑启动顺序 | 先 Master 上电，再 Slave 顺序上电（用户手册 §3.9.7 p.35） |
| 通信距离 | P-A/P-B 屏蔽 CAT5 ≤ 100 m（典型） |
| 同步 | Master 主导同步时钟 |
| 发电机接入 | Master 的 Smart port 接 G-S/G-V |
| ATS | ATS / ATS-W 接 Master DI |
| 故障模式 | Master 离线 → Slave 不会自动接管 → 系统停机，需现场重启 Master |
11. 常见设计错误
-
❌ 错误 1：用宣传册的"2× / 200 ms"直接设计电机负荷
正确：125K 不支持 2×，上限是 1.6× / 200 ms。设计 200 kW 电机负荷必须拆 2 台 125K 或用 VFD。
-
❌ 错误 2："仅 PV 无电池"配置作为黑启动方案
正确：Solis 125K 控制板靠电池直流母线供电，纯 PV 无电池不能启动。必须配电池或备用发电机。
-
❌ 错误 3：SOC 阈值 ON > OFF 或迟滞 < 15 %
正确：ON 必须 < OFF，迟滞 ≥ 15 %（Solis 最小）。英国冬季建议 ≥ 20 %。否则发电机循环启停，1 天 5–10 次，半年报废。
-
❌ 错误 4：发电机接地接到逆变器外壳
正确：用户手册 p.37 明确 — 发电机底盘独立接地 + PE 排（不是逆变器外壳）。接错会产生环流，触发漏电保护器跳闸。
-
❌ 错误 5：发电机运行时电网断路器未断开
正确：用户手册 p.37 明确 — 发电机运行时必须断开电网侧断路器（或漏电保护器）。否则反向送电到电网，违法 + 安全事故。
-
❌ 错误 6：AC耦合 PV 逆变器不配"AC 耦合"模式
正确：离网时若不配 AC 耦合模式，可能与 Solis 形成频率闭环，系统崩溃。必须配 AC 耦合 + 频率跳脱 > Solis 过频阈值（50.1–54 Hz）。
-
❌ 错误 7：设计 PV超过 250 kWp（单台 125K）
正确：DC/AC > 2.0× 不被支持，只能削峰。设计 250 kWp 是上限。客户要 260 kWp 必须用 2 台 125K。
-
❌ 错误 8：从机假设能自动接管主机故障
正确：Master 离线时 Slave 不会自动接管，系统停机。需现场手动重启 Master，Slave 顺序上电。
-
❌ 错误 9：80K / 100K 的过载曲线用于 125K
正确：125K 比 80K / 100K 过载能力弱很多。投标技术规格必须区分。宣传册营销话术"2×"仅适用 75–100K。
-
❌ 错误 10：离网时把 PV 全部输出尝试向网正确：离网模式下 PV 优先负荷 > 电池，不向网输出（网已断开，也无法输出）。如配 AC耦合 PV，需用频率偏移协调。
附录 A：关键术语
| 术语 | 定义 |
|---|---|
| 黑启动（Black-start） | 无外部电源时从零启动系统的能力 |
| 离网模式（Off-grid mode） | 完全脱离电网运行模式 |
| 备份模式（Backup mode） | 网-储互备模式（常态并网，断网自动切换） |
| G-S / G-V | 发电机启动 / 发电机阀（DO 干接点） |
| ATS / ATS-W | 自动转换开关输入 |
| AMF | 自动市电失效面板 |
| Smart Port | Solis 逆变器的多用途端口（发电机/智能负荷/AC耦合） |
| SOC 阈值控制 | 发电机启停由电池 SOC 决定（非电网状态） |
| 频率偏移（Frequency-shift） | AC耦合 PV 逆变器通过频率变化调节输出 |
| VFD | 变频器（降低电机启动冲击） |