儲能高壓化之爭：2000V高壓儲能VS高壓級聯技術，誰是“終途”？

分類：行業資訊日期：2024-06-05 08:53:10 來源：西部工控

會議倒計時26天

2024高工儲能產業峰會

——求索應變破繭向新

主辦單位：高工儲能高工產業研究院（GGII）

總冠名：天合儲能

專場冠名：中天儲能、精控能源、鈞能GSCOOL

峰會時間：2024年6月27-28日

峰會地點：浙江杭州

同期會議：2024高工長時儲能技術與應用論壇

與1000V、1500V、2000V低壓儲能技術相比，高壓級聯儲能技術尤其在大型儲能電站中，兼具高安全、高經濟性和高效率特點，在大儲領域前景廣闊，一旦被市場廣泛認可，份額可超過50%，市場規模達數千億級別。

儲能降本“劍指”高壓化

過去一年，隨著電池材料的大幅降價，儲能電芯價格已從2023年初超0.95元/Wh回落至目前的約0.4元/Wh，跌幅超過5成。儲能系統價格也隨之腰斬，平均單價已從2023年年初的1.5元/Wh左右降到如今0.7元/Wh均價，在近期的招標項目中更是創下0.564元/Wh中標價格新低。整個2023年，儲能電芯環節的毛利率不足5%，電芯價格已經見底。

電芯環節已然“卷不動”，而出于降本增效的需要，儲能產業開始將更多的目光聚焦在系統層級的高壓化。

儲能系統根據電力傳輸技術路線分為低壓升壓技術（包括集中式、組串式、智能組串式、集散式、分布式能源塊等）和高壓級聯技術兩種。基于以上分類，儲能系統高壓化發展趨勢也可以分為兩條路線。

一是低壓儲能系統的高壓化趨勢，通過提升電壓降低損耗，提升整個系統的效率。在低壓儲能方案中，直流側母線電壓由最初的600V發展到1000V，并在前兩年從1000V上升到1500V，目前1500V高壓儲能系統已成為2023年市場中的主流方案。不僅如此，低壓儲能方案還在向2000V以上電壓等級邁進。

二是高壓級聯技術加速滲透。儲能電站正在從百MWh邁向GWh時代，在大電站中高壓級聯技術大功率大容量的優勢尤為凸顯，滲透率有望加快提升，行業規模擴張十倍以上。

目前，高壓級聯儲能在實際應用中也在逐漸得到業主的認可。據高工儲能此前不完全統計，高壓級聯儲能招標項目已超過1.76GWh。

具體而言，高壓級聯儲能系統無需經過變壓器，可直接接入6KV、10KV、35KV以上電壓等級電網，尤其在大型儲能電站方面具有綜合效率高、占地面積小、投資收益高等顯著優勢。

盡管基于現有單體電芯容量的限制，高壓級聯儲能系統單機功率只可達到30MW，但仍是低壓儲能系統的十倍以上。低壓式儲能系統效率一般為80~85%，高壓級聯儲能則是電化學儲能電站中唯一能夠做到90%長時循環效率的儲能方式。據公開報道，高壓級聯儲能項目中系統效率最高已達到92.43%，刷新了電化學儲能電站效率的新高度。

那么，兩條看似平行的儲能系統高壓化路徑，誰才是終極方案呢？

儲能系統高壓化的終途

由于歷史慣性，低壓式儲能系統是目前市場上的主流技術方案。低壓式儲能的優勢在于結構簡單、投資成本最低、后續安裝、運維成本便宜，但低壓式最初并不是為大規模儲能而設計的，當低壓儲能系統規模放大到百兆瓦級時，會明顯遇到直流拉弧、直流側并聯容量損失、并聯環流等問題，嚴重影響儲能電站的安全和效率。

而且，2000V儲能系統尚處于示范階段，據主流儲能企業介紹，2000V儲能在技術層面并不具備太大難點，其規模化應用主要面臨的是標準、供應鏈方面的挑戰。值得注意的是，即使2000V電壓等級得到大規模應用，低壓式儲能系統面臨的共性問題也仍未得到根本性解決。

與低壓儲能系統相較，6kV-35kV高壓直掛級聯儲能系統，具有單臺大容量、單簇控制、無升壓變壓器、高效率、高質量輸出波形、自動旁路等優勢。

高壓級聯式儲能與低壓式儲能技術對比

在1000V、1500V低壓儲能系統中，目前主流的PCS最大功率為2.5MW，而新風光高壓級聯儲能系統電壓等級分別為6KV、10KV、35KV，PCS最大功率為30MW，效率≥98.5%。對比低壓儲能，高壓級聯儲能系統中，電池單簇運行，無簇間環流，系統綜合效率提升3%~10%，且單套容量大，響應速度快，功率大、成本低、占地少、無變壓器運維，更適合構網型系統。

據測算，相較于低壓儲能電站，一個100MW/200MWh的高壓級聯儲能電站，效率可提升5%，如果按上網電價3角、電站全生命周期25年估算，全生命周期可提高收益2000萬-3000萬元。

在構網時，高壓級聯儲能同樣比低壓儲能更具優勢，主要體現在三個方面：1.高壓級聯單套功率大，一般是低壓儲能的十倍以上，在大規模系統中并聯臺數少，協調控制相對簡單。2.高壓級聯輸出濾波為電抗器，低壓儲能一般需要LC或LCL濾波，高壓級聯控制相對容易，不易產生諧振。3.高壓級聯沒有變壓器，PCS輸出即電網，在做構網時無需低壓儲能的變壓器，不存在變壓器高壓側和低壓側（PCS交流輸出）構網性能存在差異的問題。

不過，一般來說，高壓級聯只有在5MW以上的大型儲能電站中才具有經濟性，具有綜合效率高、占地面積小、投資收益高等優勢。據了解，目前20MW/40Wh-60MW/120MWh為高壓級聯式儲能的價格最優區間，這時高壓級聯會比傳統集中式低壓儲能更有單價優勢。而隨著300Ah+大電芯容量的應用，高壓級聯儲能價格最優區間范圍也會相應擴大，上限有望提升至100MW。

對于儲能系統來說，高壓級聯儲能技術完美契合“高壓化”、“構網型”、“大容量”這三大降本增效的熱門方向，并兼具高安全性和高經濟性。

對此，新風光儲能產品總監石廣保表示，“無論是業主單位，還是編制可行性研究報告的設計院，不可能對高壓級聯技術同時具有的高安全、高經濟、高效率特性視而不見。所以高壓級聯儲能在大儲領域的市場滲透率一旦被市場廣泛認可，必然如破土的巨龍竹，迅速增長，超50%是大概率事件，市場規模可達數千億級別。”

目前來看，兩線并行仍將是短期內儲能系統高壓化的必然趨勢。而如果采用長期視角來看，隨著高壓級聯儲能滲透率的大幅提升，以及構網儲能技術在電網中的應用，高壓級聯儲能必然將成為價值導向下儲能領域的新選擇。

“從1到10”加快，高壓級聯儲能技術升級

目前高壓級聯技術在儲能領域推廣的主要難點在于技術門檻高，入局企業少，業內真正有產品的企業不超過10家，新風光正是其中的佼佼者。

新風光高壓級聯儲能技術與高壓級聯SVG技術同源，新風光SVG在光伏等細分行業十年來一直保持在第一梯隊，2023年營收超9.73億元，已是業內名副其實的單項冠軍。

新風光深耕電力電子行業30多年，在高壓級聯技術應用方面，擁有全球28000+臺套高壓級聯電力電子產品的工程應用業績、50+年的品牌及技術沉淀，是電化學儲能行業大功率大容量高壓級聯技術的領跑者，在安全、效率、成本等層面具有領先一步的優勢。

率先切入高壓級聯儲能賽道，新風光目前已具備了6kV、10kV和35kV全電壓系列的可交付能力，具有完全自主知識產權的開發能力，且已有大量已落地的應用案例。其中，6KV系列產品主要應用在煤礦等場景，10KV系列產品主要應用在工商業領域，35KV系列產品主要應用在新能源場站等。

目前，高壓級聯儲能產業化“從1到10”進程正在加快，已從示范項目階段進入實際應用階段，逐漸得到了業主的認可。

東北某煤礦中，為全面建設安全、綠色、智能、高效礦山，提高供電可靠性，選擇了新風光生產的6KV高壓應急儲能系統。該儲能系統為固定式煤礦應急電源，經開關柜接入系統母線。

在浙江某大型光伏發電項目中，新風光為項目提供的35KV高壓級聯直掛式一次調頻儲能電站容量28.4MW/9.66MWh ，具備一次調頻功能和無功補償功能。具備系統規模大、響應速度快、能量精確控制、雙向調節能力強、運行效率高、占地面積小等優點。

在2023年初，新風光中標的高壓級聯大功率大容量儲能應急電源，是國內目前行業內應用的最大容量的設備，再次引領行業發展。

此外，基于電芯容量的升級，高壓級聯儲能也在繼續向大容量方向迭代。

2024年4月初，新風光在北京發布了新一代大容量高壓級聯技術。其中，單臺高壓級聯式儲能系統容量為30MW/60MWh，系統電氣結構與高壓SVG技術同源，由A、B、C三相組成。每相包含64個H橋功率單元，配套64個電池簇。每簇有312個314Ah電芯串聯而成。三相總共192個H橋功率單元+192簇電池簇，共存儲 60.19MWh電量。

新風光新一代大容量高壓級聯儲能產品將于今年下半年正式推出，在業內率先將300Ah+大電芯應用在高壓級聯儲能系統中，且采用集裝箱、PCS全液冷方案，系統容量、效率進一步提升，助推儲能產業邁向高質量發展的新階段。