快速切换开关 + PCS 无缝切换方案（<20ms）

编制日期：2026-09-07 编制单位：弘正储能 海外事业部-技术中心 编制人员：Alvin

§0 30 秒读懂（执行摘要）

Q. 客户核心问题：储能系统如何做到并网掉电时负载不掉电？切换时间能到多少？

🔴 A. 关键结论

🔴 B. 三条红线速记

完整红线 R1-R10 见附录 A。

§1 产品组合（弘正 D-Cube + 恩玖 EQS）

1.1 产品组合总览

1.2 恩玖 EQS 系列（6 型号全电流等级）

⚠️搭配 125kW PCS (AC400V)切换时间≤20 ms；搭配 215kW PCS (AC800V) 切换时间≤30 ms

EQS 技术参数：EQS产品单页

1.3 EQS 产品尺寸及安装

1.3.1 产品尺寸

1.3.2 安装方式

✅正确的安装方式：垂直于地面固定在墙面

❌错误的安装方式：平行于地面安装

§2 EQS 选型（按 125 kW PCS 台数 × N）

2.1 选型总原则：双工况决定

核心公式：

EQS 视在容量 ≥ PCS 最大充电功率 + 负载使用功率（任何工况必须满足）

为什么双工况是决定工况：

1. 充电电流路径：电网 → EQS → PCS → 电池（经过 EQS）
2. 负载电流路径：电网 → EQS → 负载（经过 EQS）
3. 两路电流在 EQS 处代数叠加（同方向）
4. 当充电时段（电价低谷时储能补电）与高负载时段重叠时 → EQS 流量达到峰值

充电功率假设（典型工况）：

2.2 负载要求（恩玖PCS离网带载能力）

VSG 真正改善的是这三类场景：

1. 电机启动——虚拟惯量 J 模拟转子储能，可吸收 6-8倍 启动电流冲击而不引起频率崩溃（VF 模式下冲击电流直接导致频率跌落）；
2. 变压器激磁涌流——虚拟阻尼 D 抑制瞬态振荡；
3. 多机并联功率分配——基于虚拟阻抗更稳定。

不能适用或需特别评估的负载（与 VF 模式限制相同）：

1. 单相大功率设备（>30% 总功率）需 DyN11 隔离变压器；
2. 大型电机直接启动（>10 kW）需软启动或星三角降压；
3. 非线性负载（变频器、整流器，THD > 8%）需有源滤波器 APF；
4. 冲击性负载（点焊机、电弧炉）需 PCS 容量放大 1.5-2倍；
5. 电容补偿柜过大（>30% PCS 容量）可能引起自激振荡；
6. 与柴发/光伏并联需同步检查与协调控制。

2.2 单工况选型表（仅负载，电池不充电）

假设：

• cosφ = 0.8（典型工商业，未补偿前的常见值；补偿后通常 0.90-0.98）
• 单工况下 PCS 只放电，电池电量充足
• 单工况最大负载 P_load = N × 100 kW（80% PCS 容量，留 20% PCS 容量裕度，工程保守假设）
• 用户满载口径（125 kW/台）见 §2.9 标杆案例（极端工况）

2.3 双工况选型表（充电+负载同时，最严格）

假设（按满功率充电，匹配 PCS 额定）：

• 单 PCS 充电功率 = 125 kW（满功率，与 PCS 放电功率相同）
• 总充电功率 = N × 125 kW
• 单工况最大负载 P_load = N × 100 kW（80% PCS 容量，与 §2.2 工程口径一致）
• cosφ 默认 0.8（典型工商业）

满功率充电假设的来源：储能项目 EMS 一般不限充电功率（充电时段电价低，鼓励多充）。保守假设按满功率 125 kW/台，与 §6.5 限功率方案（A）形成对比。

> 用户满载口径（P_load = N × 125 kW） 见 §6.9 标杆案例（1250+1250=2500 kW → EQS-4000R，红线 R7），比本表更严格。

⚠️ 严重警示：满功率充电假设下，4 台 PCS 以上就接近 EQS-2000R 上限，6 台以上必须扩规格到 EQS-2600R/4000R。

2.4 单工况 vs 双工况选型对比（关键洞察）

关键洞察：

• 双工况比单工况需要更高级 EQS，升级幅度 1-2 档；
• N ≤ 3 台：单/双工况差异小，EQS-500/750 都能覆盖；
• N = 4-6 台：双工况升 1 档，EQS-2000R 是当前规格上限内能覆盖的最大容量；
• N ≥ 7 台：双工况需要 EQS-2600R/4000R。

2.5 工程妥协方案（双工况覆盖 N ≥ 7 台 PCS）

方案 A 详算（限制充电功率 ≤ 50 kW/台）：

方案 B 错峰充电（推荐）：

• 谷时段：电价低 → 充电时段
• 峰时段：电价高 → 放电带载 + 不充电

错峰充电后，充电与负载时段天然错开，双工况变为单工况覆盖。这是工商业储能最常用的方案。

方案 C 扩展 EQS 选型：

突破项目项目规格上限，扩到 EQS-2600R（2600 A）或 EQS-4000R（4000 A）。

• EQS-2600R 400V 容量 1800 kVA
• EQS-4000R 400V 容量 2770 kVA
• 适用于 10 台 PCS 满功率充电场景

2.6 AC 800V 高压平台选型

• 如果客户采用 800V 平台（搭配 ENJOY 215 kW PCS），单工况 EQS 容量翻倍（同电流等级），切换时间从 ≤20 ms 降到 ≤30 ms。

规律：1-2 → EQS-500 | 3-4 → EQS-750 | 5-8 → EQS-1300 | 9-10 → EQS-2000

2.7 选型决策树

典型选型结果示例：

2.8 选型核心公式总结

EQS 视在容量（kVA）≥ [PCS 充电功率（kW）+ 负载使用功率（kW）] / cosφ

S_EQS ≥ (N × P_charge + P_load) / cosφ

其中：
  S_EQS    EQS 视在容量（kVA）
  N        PCS 台数
  P_charge 单 PCS 充电功率（kW），单工况时 = 0
  P_load   负载使用功率（kW）
  cosφ     功率因数（工商业补偿后通常 0.90-0.98）

红线 R6（双工况决定选型）：

红线 R7：

10 台 PCS 满功率充电 + 1250 kW 满载同时 → 总功率 2500 kW → 必须选 EQS-4000R（2770 kVA），且 cosφ ≥ 0.91。

3 产品组合拓扑示意图

3.1 EQS 电气接线图

3.2 S 系列储能一体柜（PCS + 电池一体）

• 详细配置表如下：

3.3 A 系列 PCS 一体柜 + 261D 电池柜

A 系列是 HOENERGY 推出的户外 PCS 一体柜，需要与 D-Cube-261D 电池柜配套使用（A 与 D 物理分离，之间直流母线连接）。A 系列 PCS 同样基于恩玖 125 kW 模块（与 S 系列同一 PCS 硬件平台），与恩玖 EQS 切换兼容性已验证。

A 系列 vs S 系列选型对比：

A 系列接入示例（2 MWh 典型配置）：

• D-Cube-A500（500 kW PCS）× 2 + D-Cube-261D × 8 = 1000 kW PCS + 2.088 MWh
• 接入 EQS-2000R（13385 kVA）或 EQS-4000R（2770 kVA）
• 详细 A 系列方案联系 HOENERGY 技术人员

D-Cube 与 EQS 接口：

D-Cube 交流输出 (U/V/W/N2)  ──►  EQS 负载侧端子
D-Cube DI/DO（VSG 切换）    ──►  EQS 控制端子 DO4+/DO4-, DI3+/DI3-
D-Cube VSG 算法使能         ──►  0x5066 / 0x02FF 已预置

§4 EQS 内部结构 + ≤20 ms 切换原理

4.1 EQS 静态开关核心组件

EQS 的核心是双向晶闸管（SCR）反并联静态开关，每个极（A/B/C 或加 N）由两个 SCR 反向并联组成双向导通单元。这是它能做到 ≤20 ms 的根本原因。

4.2 关键问题：EQS 是纯固态还是固态+机械混合？

Q. EQS 是纯固态开关（只有 SCR）还是固态+机械混合？

🔴 A. 固态+机械混合（Hybrid Static Switch）——这是 EQS 99.97% 满载效率的关键设计：

4.3 ≤20 ms 切换时序

并网 → 离网（电网掉电）：

t=0 ms      电网故障
t<5 ms      PCS 检测旁路电压 0x0AAF: 0→2（暂态）
t=5-10 ms   EQS 控制板判断：电网掉电 → 触发 SCR 导通预备
t=10-15 ms  EQS 机械旁路分闸（触点分离）
            + SCR 接替导通（自然换相，电流过零时切换）
t=15-20 ms  机械旁路完全分闸，负载电流全部走 SCR
            + PCS 切到离网 VSG 模式（0x5066=1, 0x02FF=1）
t≤20 ms     切换完成，负载由 PCS VSG 持续带载
            + 0x0219 STS 控制命令：1→0
            + 0x0F3A A3 板 DI3 反馈外部开关分闸

离网 → 并网（电网恢复）：

t=0 s       电网恢复（0x0AAF: 1→2→0）
t=0 s       PCS 进入辅助二次调频阶段
            - EMS 读取 0x018C/0x018D 计算 P_tot/Q_tot
            - 下设 P_tot/n 至 0x500E（Pset），步长 ≤10%，间隔 ≥100 ms
t=90-180 s  频率/电压对齐电网基准
t=合闸瞬间  EQS 机械旁路合闸（电流过零时）
            + 0x0219 STS 控制命令：0→1
            + 0x0F3A DI3 反馈外部开关闭合
t=合闸后    SCR 自然关断，稳态通路恢复机械旁路导通
            + PCS 切到并网 VSG 模式（0x5066=0）

4.4 零电流切换原理

EQS 实现 ≤20 ms 的关键是自然换相（Natural Commutation）：

Q. 什么是自然换相？为什么必须零电流切换？

🔴 A. 自然换相 = 利用交流电流本身每 10 ms 过零一次（50 Hz）的特性，在电流过零瞬间完成 SCR 通道切换。

• SCR 是半控器件，一旦导通必须等电流过零才能关断（不能强制关断）；
• 50 Hz 工频每 10 ms 过零一次，最长等待 10 ms 必有过零点；
• EQS 在电流过零点切换 → 零电流切换，无电弧、无冲击、无电压尖峰；
• 这就是为什么 EQS 寿命可达 100 万次（纯机械开关电弧烧蚀触点，纯固态 SCR 长期导通损耗大）。

§5 EQS 寿命曲线 + 可靠性数据

5.1 EQS 寿命算法（项目选型硬指标）

EQS 寿命选型公式：

EQS 设计寿命 ≥ 项目寿命 × 年切换次数 × 安全系数

其中：
- 项目寿命 = 15 年（工商业标准）
- 年切换次数 = 电网异常次数/年 × 安全裕度（2-3 倍）
- 安全系数 = 1.5（保守）

典型项目寿命计算示例：

5.2 100 万次寿命的来源（ENJOY 实测）

EQS 100 万次寿命来自恩玖工厂实测，关键数据：

关键解读：100 万次是机械寿命（不含触点磨损）；电气寿命（含触点磨损）≥10 万次。
EQS 标准型出厂标 10 万次，长寿命型标 100 万次。

5.4 选型推荐（按项目类型）

§6 VSG 三大机制 + 与 EQS 协同

6.1 VSG 三大核心机制

6.2 EQS 切换与 VSG 三大机制的协同时序

                 EQS 机械动作              VSG 算法响应
                 ─────────────             ────────────
t=0 ms           电网故障                  PCS 检测 0x0AAF=2（暂态）
                                            ↓
t=0-5 ms         EQS 触发 SCR 预备         PCS J(虚拟惯量)启动
                                            释放"虚拟转子动能"
                                            抑制频率跌落 RoCoF
                                            ↓
t=5-15 ms        EQS 机械旁路分闸           PCS D(虚拟阻尼)启动
                 SCR 接替导通                负反馈抑制瞬态振荡
                                            ↓
t=15-20 ms       EQS 完全分闸              PCS Kf(一次调频)启动
                 负载 100% 走 SCR           P-f 下垂，稳态恢复
                                            ↓
t≤20 ms          切换完成                   PCS 已稳态运行
                                            0x5066=1, 0x02FF=1
                                            0x500E Pset 下设指令
                                            ↓
t>20 ms          稳态机械旁路分闸           VSG 持续构网
                 SCR 关断                   等待 0x0AAF=0（电网恢复）

6.3 网侧故障 1.5 倍额定功率 / 200 ms 构网支撑

Q. 为什么 VSG 能提供 1.5 倍额定功率 200 ms？

🔴 A. 两层原因：

应用价值：

• 主流 0.4 kV 工商业场景，电网瞬时故障（雷击、设备短路）频次约 5-10 次/年；
• VSG 1.5 倍支撑能力让 PCS 在故障期间主动注入无功，支撑网侧电压恢复；
• 这是单纯 PQ 控制 PCS 无法实现的——PQ 模式只跟随指令，不主动支撑电网。

7 标杆案例详解：10 台 PCS 双工况选型

Q. 客户问：我需要 10 台 125 kW PCS（10 × 125 = 1250 kW PCS 总功率），负载也是 1250 kW（满载），充电和负载同时发生，选哪个 EQS？

7.1 充电+负载功率叠加

已知：

• PCS 台数 N = 10
• PCS 总功率 = 10 × 125 = 1250 kW
• 负载总功率 = 1250 kW（满载，无裕度）
• 充电与负载同时发生（不分时电价场景或客户要求 0 切换）
• 充电总功率 = 10 × 125 = 1250 kW

计算（红线 R6）：

7.2 候选 EQS 型号对比（按 10 台 PCS 双工况满功率）

关键结论（红线 R7）：10 台 PCS 满功率充电 + 1250 kW 满载同时 → EQS-4000R（2770 kVA）是唯一可用型号，但工程硬约束：

• cosφ < 0.91 → EQS-4000R 过载（红线触发，必须降功率或扩规格）
• cosφ ≥ 0.91 → EQS-4000R 安全（工商业 SVG/电容补偿后通常可达 0.92-0.98）
• cosφ ≥ 0.95 → EQS-4000R 富余 5%（最理想工况）

7.3 四种工程妥协路径（按优先级排序）

推荐方案：

§8 EQS 接线与信号定义

7.1 功率端子

7.2 控制端子（核心：DIO 数字量）

7.3 控制电源输入

⚠️ 红线 R9：EQS 控制电源 220 VAC 必须独立供电，不能从 PCS 直流母线取电（避免切换瞬间失电）。

7.4 EQS-D-Cube 信号流图

7.5 工厂预集成接口（D-Cube ↔ EQS）

§8 四种工作模式

8.1 模式总览

§9 FAQ 与待澄清问题

9.1 FAQ（按问询频率排序）

Q1. 切换时间 ≤20 ms 是真的吗？

🔴 A. EQS 「搭配 125 kW (IP20) PCS ≤20 ms」，条件是 PCS 处于 VSG 模式且 DO4/DI3 接线正确。

Q2. 切到离网后，PCS 能持续带多久？

🔴 A. 由储能容量决定。D-Cube-S125（125 kWh）满载 125 kW 可持续 1 小时，D-Cube-S261（261 kWh）满载可 2 小时,A系列最长可以8小时。SOC 低于 20% 时建议切到柴发或减载。

Q3. 为什么 VSG 并机上限 10 台而不是 12 台？

🔴 A. VSG 算法本身支持 12 台，但暂时按 10 台，原因有三：

1. SOC 均衡稳定性：10 台是工程经验上限；
2. EQS 单台电流密度：10 台 × 125 kW = 1.25 MW，EQS-2000R（2000 A）电流密度可控；
3. 未来扩容：项目二期可扩到 12 台（VSG 理论上限），无需换 EQS。

Q4. 多台 PCS 并机时怎么保证 SOC 一致？

🔴 A. EMS 通过 0x500E/0x500F 下设二次调频指令，按 SOC 比例分配功率。硬约束：各 PCS 功率极差 ≤（总负载/PCS 台数）× 20%。

Q5. EQS-2000R 是 3P 无 N1，能用于 TN-C/TN-S 系统吗？

🔴 A. 需特别确认。3P 型号无 N1 端子， TN-C/TN-S 系统若负载需要 N 线，必须选用 4P 型号（EQS-500/750/1300）或外置中性点处理。

附录 A 关键红线

A.1 设计红线（违反将导致方案失效）

红线编号约定：R1-R5 = 通用工程约束（§0.2 速记）；R6-R10 = 本项目 §6 选型硬约束（直接驱动 §6.x 表格）；R11-R12 = VSG 参数边界（调试时校验）。