在全球能源转型的大背景下，智能电网作为现代电力系统的核心架构，正引领着能源领域向高效、清洁、可靠的方向迈进。智能电网储能系统作为其中的关键环节，承担着储存电能、调节电力供需、提升电网稳定性等重要任务。它能够在电力过剩时储存能量，在用电高峰或电力供应不足时释放能量，有效平衡电力系统的供需矛盾，提高能源利用效率。如同其他复杂的电子系统一样，智能电网储能系统在运行过程中面临着严峻的电磁兼容性（EMC）挑战。确保储能系统在复杂的电磁环境中稳定、可靠地运行，对于保障智能电网的安全、高效运行，推动能源存储与分配的创新变革具有至关重要的意义。
一、智能电网储能系统的电磁干扰源剖析
（一）内部电路干扰
功率变换电路干扰：智能电网储能系统通常包含功率变换电路，如 DC/DC 变换器、DC/AC 逆变器等，用于实现电能的存储、释放和转换。这些功率变换电路在工作时，通过高频开关器件（如 IGBT、MOSFET 等）的快速通断来控制电能的传输和变换。在开关过程中，会产生高频脉冲电流和电压，这些脉冲信号包含丰富的谐波成分，会通过电源线、信号线以及空间辐射等方式传播，对系统内其他电路产生干扰。例如，DC/DC 变换器在将电池的直流电转换为适合负载使用的直流电时，其开关频率可达数十 kHz 甚至更高，产生的高频谐波可能会干扰储能系统中的电池管理系统（BMS），影响其对电池状态的准确监测和控制，进而威胁电池的安全运行和使用寿命。
电池管理系统干扰：电池管理系统是智能电网储能系统的核心组成部分，负责监测电池的电压、电流、温度等参数，控制电池的充放电过程，以确保电池的安全、高效运行。BMS 内部的传感器电路、信号处理电路和通信电路在工作时也容易受到干扰。例如，电池电压和电流传感器在采集信号时，可能会受到周围电磁干扰的影响，导致采集到的信号不准确，进而使 BMS 对电池状态的判断出现偏差。BMS 与其他设备（如功率变换电路、监控中心等）之间的通信线路也容易受到电磁干扰，造成通信中断、数据丢包或错误，影响整个储能系统的协调运行。
控制与通信电路干扰：智能电网储能系统需要通过控制与通信电路实现对系统的远程监控、协调控制以及与其他电网设备的信息交互。控制电路中的微控制器、数字信号处理器（DSP）等芯片在高速运行时会产生电磁辐射，干扰系统内其他电路的正常工作。通信电路则面临着多种通信方式（如以太网、Wi-Fi、4G/5G 等）之间的信号干扰问题。不同通信模块的信号频段可能存在重叠或相近的情况，当多个通信模块工作时，容易产生信号冲突，导致通信不稳定。通信线路在传输信号过程中，也容易受到外界电磁干扰的影响，降低通信质量，影响储能系统与智能电网之间的实时数据交互和协同控制。
（二）外部环境干扰
电网自身干扰：智能电网是一个庞大而复杂的系统，其中包含大量的电力设备，如变压器、断路器、电力电子装置等。这些设备在运行过程中会产生各种电磁干扰，如谐波、电压波动、电流瞬变等，这些干扰会通过电网传输到储能系统中。例如，变压器在运行时会产生励磁涌流，引起电压和电流的剧烈变化，产生的电磁干扰可能会影响储能系统的功率变换电路，导致其工作异常。电网中的电力电子装置（如变频器、整流器等）会向电网注入大量的谐波电流，这些谐波会在电网中传播，对储能系统的控制电路和通信电路造成干扰，影响系统的稳定性和可靠性。
周边通信设备干扰：随着通信技术的快速发展，智能电网储能系统周边通常会存在各种通信设备，如通信基站、无线接入点（AP）等。这些通信设备在工作时会发射高频电磁信号，当储能系统的通信频段与周边通信设备的频段相近或重叠时，就容易产生信号干扰。例如，储能系统采用 Wi-Fi 通信方式与监控中心进行数据传输，而周边的通信基站也工作在相近的频段，基站发射的强信号可能会淹没储能系统的 Wi-Fi 信号，导致通信中断或数据传输错误。通信设备产生的电磁辐射还可能会干扰储能系统的控制电路和传感器电路，影响系统的正常运行。
自然环境电磁干扰：自然环境中的一些现象也会产生电磁干扰，对智能电网储能系统产生影响。雷电是一种强烈的自然电磁干扰源，在雷电发生时，会产生强大的电磁脉冲，其电场强度和磁场强度在短时间内会急剧变化。这种电磁脉冲可以通过空间辐射和电源线传导等方式传播到储能系统中，对系统的电路造成严重损坏。雷电发生在距离储能系统较远的地方，其产生的感应电流也可能通过电源线或通信线路进入系统，导致设备故障。太阳黑子活动、地磁暴等天文现象也会引起地球磁场的变化，产生低频电磁干扰。这些干扰的频率相对较低，但对于一些对电磁环境较为敏感的储能系统设备，如高精度的电池监测传感器，仍可能会影响其测量精度和稳定性。
二、智能电网储能系统 EMC 测试的重要性与方法
（一）测试的重要性
保障电网稳定运行：智能电网储能系统作为电网的重要组成部分，其稳定运行直接关系到整个电网的可靠性和安全性。全面且严格的 EMC 测试能够确保储能系统在复杂的电磁环境下正常工作，避免因电磁干扰导致系统故障，从而保障电网的稳定运行。例如，在电网遭受雷击或其他强电磁干扰时，通过 EMC 测试的储能系统能够保持正常的充放电功能，持续为电网提供支持，防止电网出现电压波动、频率异常等问题，避免大面积停电事故的发生。对于一些依赖储能系统进行功率调节和平衡的智能电网应用场景，如分布式能源接入、微电网运行等，储能系统的稳定运行尤为关键。如果储能系统受到电磁干扰而无法正常工作，将严重影响分布式能源的消纳和微电网的稳定运行，降低整个智能电网的能源利用效率和可靠性。
提高储能系统性能：EMC 测试有助于发现智能电网储能系统在设计和制造过程中存在的电磁兼容性问题，通过针对性的整改措施，可以优化系统的电路设计、布局和屏蔽等，提高系统的抗干扰能力和电磁辐射抑制能力，从而提升储能系统的整体性能。例如，在测试过程中发现储能系统的电池管理系统容易受到电磁干扰，导致对电池状态的监测不准确，通过改进电路的接地设计、增加屏蔽措施等，可以有效减少干扰对 BMS 的影响，提高其对电池状态监测的精度和可靠性，进而延长电池的使用寿命，提高储能系统的能量转换效率。良好的 EMC 性能还可以减少储能系统对周边电子设备的干扰，避免相互之间的电磁干扰影响设备的正常运行，营造一个和谐的电磁环境。
符合行业标准与法规要求：在电力行业，各国和相关国际组织都制定了严格的标准和法规，以确保电力设备的质量、安全和电磁兼容性。智能电网储能系统作为重要的电力设备，必须符合这些标准和法规的要求。例如，国际电工委员会（IEC）制定的 IEC 61000 系列标准，对电子设备的电磁兼容性提出了全面的要求，包括设备的抗干扰能力和对周围环境的电磁辐射限制。只有通过符合这些标准的 EMC 测试，智能电网储能系统才能进入市场并在电网中安全、可靠地运行。这不仅有助于规范储能系统行业的发展，提高产品质量，还能保障电力系统的安全稳定运行，保护用户和环境免受电磁干扰的危害。符合行业标准的储能系统更容易获得用户的信任和认可，有利于产品的推广和应用，促进智能电网储能技术的广泛普及和发展。
（二）测试方法
传导发射测试：传导发射测试主要用于检测智能电网储能系统通过电源线、信号线等传导路径向外部传输的电磁干扰信号。测试过程中，使用线性阻抗稳定网络（LISN）将储能系统与电网隔离，LISN 能够提供稳定的阻抗，并将电网中的干扰信号与储能系统产生的干扰信号分离。在 LISN 的输出端连接频谱分析仪，对 150kHz - 30MHz 频段内的传导干扰信号进行测量。以储能系统的电源线为例，需要关注其在系统运行过程中传导的干扰信号，以及系统内部电路通过通信线、控制线等信号线传导至外部设备的干扰情况。通过传导发射测试，可以评估储能系统对电网和其他连接设备的干扰程度，确保其符合相关标准中关于谐波电流发射限值的要求，避免对电网造成污染，影响其他电器设备的正常运行，也保证储能系统与其他设备连接时的兼容性。在实际应用中，智能电网储能系统通常需要与多个设备连接，如电网监控系统、分布式能源设备等，如果系统的传导发射超标，可能会导致整个电网系统的通信故障或数据错误，影响电网的安全稳定运行。
辐射发射测试：辐射发射测试用于检测智能电网储能系统向周围空间辐射的电磁能量。测试时，将储能系统放置在电波暗室中，电波暗室能够模拟无反射的自由空间环境，有效减少外界电磁干扰对测试结果的影响。使用高精度的频谱分析仪和接收天线，在规定的频率范围内（一般为 30MHz - 1GHz，对于支持 5G 通信等高频通信的储能系统，频率范围可扩展至 6GHz 以上）对系统的辐射信号进行测量。例如，对于储能系统中的功率变换电路、通信模块等易产生辐射的部位，需要重点测试。通过分析测量数据，判断系统的辐射发射是否符合相关标准要求，如 CISPR 32 中规定的信息技术设备的辐射发射限值。如果储能系统的辐射发射超标，可能会干扰周边的其他电子设备，如通信设备、监测仪器等，影响整个电网运行环境中电子设备的正常工作。过高的辐射发射还可能对周围的人员和环境产生潜在影响，随着人们对电磁环境健康影响的关注度不断提高，控制储能系统的辐射发射水平具有重要的现实意义。
辐射抗扰度测试：辐射抗扰度测试用于评估智能电网储能系统在受到外界电磁辐射干扰时的工作性能。测试在电波暗室中进行，使用发射天线向储能系统辐射不同频率和场强的电磁干扰信号（如 80MHz - 1GHz 频段，场强可达 10V/m - 100V/m，根据实际应用场景和标准要求，场强和频率范围可适当调整），模拟电网中可能存在的各种电磁干扰。在测试过程中，实时监测储能系统的各项功能，如系统在受到电磁干扰时，其充放电控制是否准确、电池管理系统是否正常工作、通信是否稳定等。例如，在测试过程中，向储能系统辐射模拟通信基站信号强度的干扰信号，观察系统的监控软件是否能正常运行，电池管理系统对电池状态的监测数据是否准确上传至监控中心。如果储能系统在测试中出现功能异常，如充放电控制错误、通信中断、系统死机等，就需要分析原因并进行整改，以提高其辐射抗扰度能力，确保在复杂的电网电磁环境中能够正常工作。对于一些安装在室外或靠近通信基站的智能电网储能系统，良好的辐射抗扰度是保证其稳定运行的关键因素。
传导抗扰度测试：传导抗扰度测试主要检测储能系统对通过电源线、信号线等传导路径进入的电磁干扰的抵抗能力。测试时，利用耦合 / 去耦网络将干扰信号注入储能系统的电源线或信号线，干扰信号的类型包括电快速瞬变脉冲群（EFT）、浪涌（Surge）等。例如，对于储能系统的通信信号线，注入 ±2kV 的电快速瞬变脉冲群干扰，模拟电网中电气设备启停等产生的干扰情况，观察系统在干扰情况下的数据传输是否准确、是否出现系统死机等现象。对于电源线，注入浪涌干扰信号，测试系统在电源受到浪涌冲击时的稳定性。通过传导抗扰度测试，可以发现储能系统在传导干扰环境下的薄弱环节，采取相应的防护措施，如增加滤波电路、优化接地设计等，提高系统的稳定性和可靠性。在智能电网中，由于电气设备频繁启停，容易产生电快速瞬变脉冲群和浪涌等传导干扰，智能电网储能系统必须具备良好的传导抗扰度，以确保在这种复杂的电气环境中正常工作。
静电放电测试：静电放电测试用于模拟人体或其他物体与储能系统接触时产生的静电放电现象对系统的影响。测试时，使用静电放电发生器对储能系统的外壳、操作面板、接口等部位进行接触放电（一般电压为 ±4kV - ±8kV）和空气放电（一般电压为 ±8kV - ±15kV）。以储能系统的操作面板为例，在静电放电测试中，观察面板在受到静电冲击后是否出现按键失灵、显示异常等问题。静电放电可能会导致储能系统内部电路的损坏或数据丢失，通过该项测试，可以评估系统的静电防护能力，采取有效的静电防护措施，如增加静电防护器件、优化接地设计等，确保系统在日常使用和电网运行环境中能够抵御静电放电的影响，保障其正常运行。在实际操作和维护智能电网储能系统的过程中，操作人员的身体活动和环境因素容易产生静电。如果储能系统的静电防护能力不足，可能会因静电放电而导致系统故障，影响电网的正常运行。
三、智能电网储能系统 EMC 整改策略
（一）硬件整改策略
屏蔽设计优化
整体屏蔽结构改进：对于智能电网储能系统的外壳，选用具有良好电磁屏蔽性能的材料，如不锈钢、铝合金等金属材质。这些材料不仅能有效阻挡电磁辐射，还具备较高的强度和耐腐蚀性，能够适应电网复杂的运行环境。通过精密的制造工艺，确保外壳的缝隙和孔洞尽可能小，减少电磁泄漏。例如，采用一体化压铸成型的外壳设计，减少拼接缝隙，对于必要的开口，如通风孔、电缆接口等，使用金属网或金属屏蔽罩进行覆盖。对于系统内部的电路板，设计专门的金属屏蔽罩，将易产生电磁干扰的电路模块，如功率变换模块、通信模块等，进行单独屏蔽。屏蔽罩与电路板之间采用导电橡胶或金属簧片进行良好的电气连接，确保屏蔽效果。对屏蔽罩进行接地处理，将屏蔽的电磁干扰信号引入大地，减少其对其他电路的影响。在一些高端的智能电网储能系统中，还采用了多层屏蔽结构，提高屏蔽性能。
电缆屏蔽与滤波：储能系统中使用的各类电缆，如电源线、信号线、通信线等，是电磁干扰的重要传播途径。对这些电缆进行屏蔽处理至关重要。采用屏蔽电缆，其屏蔽层应在两端进行良好的接地，以形成有效的屏蔽回路。例如，储能系统的通信电缆，选用带有金属编织屏蔽层的电缆，屏蔽层一端连接到系统的通信接口接地端，另一端连接到与之通信的监控中心接地端。在电缆接口处安装滤波器件，如共模电感、穿心电容等，抑制电缆传导的电磁干扰。对于电源电缆，除了采用屏蔽措施外，还可在电源输入端口增加滤波电路，如 LC 滤波电路，滤除电源线上的高频干扰信号。对于一些长距离传输的信号线，可采用双层屏蔽电缆，并在中间增加屏蔽层接地，提高抗干扰能力。在电网环境中，电缆还需要具备良好的绝缘性能和耐候性，以确保其长期稳定运行。
接地系统完善
单点接地与多点接地结合：根据智能电网储能系统的电路特点，合理设计接地系统。对于低频电路部分，如电池管理系统的模拟信号采集电路，采用单点接地方式，即将所有的接地信号连接到一个公共的接地点，避免地环路电流产生的干扰。例如，将电池电压、电流传感器的模拟信号接地端、放大器的接地端等集中连接到电路板上的一个单点接地排，再通过一根较粗的接地线连接到系统的外壳接地端。对于高频电路部分，如无线通信模块，采用多点接地方式，使高频电流能够通过多个接地路径快速回流，降低接地阻抗，减少电磁干扰。例如，在通信模块的电路板上，每隔一定距离设置一个接地过孔，将电路板的接地层与系统的外壳接地相连。确保整个接地系统的接地电阻符合相关标准要求，一般应小于 1Ω，以保证接地的有效性。
接地电阻降低措施：为了降低智能电网储能系统的接地电阻，可采取以下措施。选择合适的接地材料，如采用铜质接地极和接地线，因为铜具有良好的导电性和耐腐蚀性。增加接地极的埋设深度和数量，扩大接地面积，提高接地效果。例如，在土壤电阻率较高的地区，可以采用深井接地的方式，将接地极埋设到地下较深的位置，以降低接地电阻。还可以对接地极周围的土壤进行处理，如添加降阻剂，改善土壤的导电性能，降低接地电阻。定期对接地系统进行检查和维护，确保接地连接可靠，接地电阻稳定在规定范围内，对于保障储能系统的 EMC 性能至关重要。