模块化储能PCS技术“大比武”,功率IGBT模块是核心

功率提升、高压化、模块化分簇管理、液冷、构网型被多家PCS厂商视为今年乃至未来几年PCS技术进化的主要方向。

在集中式PCS如火如荼发展的同时,模块化PCS在储能领域“加速渗透”。

从模块化PCS不断变革的驱动力而言,第一,分布式场景多样化;第二,储能的高安全性、经济性需求。

南方电源科学研究院配电技术研究所研究员杨炜晨博士近日表示,配电网中存在类型繁多、量大分散的分布式电源,传统的调控模式难以适应新形势下的配网调控。

具备PCS技术背景的阳光电源、科华数能、索英电气、上能电气、盛弘股份、华为数字能源、古瑞瓦特、科陆电子、古瑞瓦特、爱士惟、首航新能源、弘正储能、锦浪科技、南瑞继保、奇点能源等在储能领域不断细化,有的上升为集成商,有的坚守第三方PCS,有的聚焦大储,有的持续做户储,也有的深耕工商储。

为了解决储能场景多样化,模块化PCS逐渐获得众多厂商布局。

追溯早期入局模块化储能变流器,可称得上是盛弘股份。盛弘股份于2012年推出了第一款模块化多分支PCS。

而在2018年,华为推出了具备“模块化理念”的组串式储能变流器,因成本高昂,被称为“最贵的方案”。

盛弘股份、上能电气在模块化PCS领域不断深耕。据称,盛弘股份在工商储模块化储能变流器的市占率已超20%。

模块化技术路线亦得到众多初创企业的“跟进”。初创企业不乏强大的技术背景者。比如亿兰科创始人何少强来自艾默生系,科士达系,毕业于清华大学电机系;而由西安交大校友郝翔博士和西安交大教授联合创立的储能企业-为光能源,核心骨干来自特变电工。

何少强向高工储能表示,复杂的工商业储能应用场景中,削峰填谷、电力稳定、成本控制、安全性保障、设备使用寿命及运营维护等痛点凸显。模块化设计,能够在满足不同用户用电需求的同时,增加灵活性、安全性,提高效能降低损耗,也能够根据项目的规模、电力情况优化,实时监控,确保实实在在的“智慧储能”落地。亿兰科模块化PCS,通过尺寸、功率上定义出标准功率模块(AC/DC、DC/DC、STS并离网无缝切换),三种功率模块自由搭配,在功能上可以满足不同场景的应用。为应对系统能量密度提升,亿兰科最近还发布了125kW模块化新品。


亿兰科工商业模块化光储系列及125kW新品

为光能源总工程师黄浪博士近日接受高工储能采访时表示,针对分布式场景多样,为光能源出炉了一款特殊的电池模组控制器,将电池的管理颗粒度率先升级到模组级,可解决串联失配问题,实现模组级智能投退、模组级EIS扫描,将安全管理全面升级为主动安全。同时搭配大功率组串式PCS,可以随“芯”变流,保证2小时内充得满放得光,效益提升5%以上;采用分相控制拓扑,无需变压器可离网带载、100%不平衡带载,也可解决单相/三相高低电压越限问题;可实现模组级控制、组串式构网,做更专业的芯网链接者。

                                               工商业小型储能

工商业/源网侧储能
宁德时代控股子公司先阳新能源则提出组串式PCS+“能量均衡器”架构,可实现一簇一管理,同时又避免了增加DC-DC带来的系统占地面积大、成本高、效率低等难题。先阳新能源产品总监刘俊之告诉高工储能,采用该技术架构的储能系统可以大幅提升系统的可用容量和安全性。从工商储而言,实现储能系统全生命周期可用容量8%-10%的提升。


同样,禾迈电子也聚焦模块化PCS。4月11日,禾迈发布了新一代工商业高防护等级液冷储能变流器——HPCS125。采用禾迈智能液冷设计使HPCS125的三相IGBT受热更均匀,散热效率更高,能够确保不同IGBT之间的温差小于2摄氏度从而提高整个系统的稳定性,延长使用寿命。额定功率高达125kW,能够适配580V至1000V的直流电压以及280Ah至320Ah多规格电芯,满足不同的功率需求;交流侧采用三相四线设计,有效解决了三相不平衡问题,无需额外增加隔离变压器;在离网状态下可100%支持动态不平衡负载,满足应急需求,为系统提供更稳定、更平衡的电力供应。
值得一提的是,阳光电源在其最新一代大储PowerTitan2.0推出了内嵌式PCS,PCS的管理级别达到了簇级,即每一台210kW的PCS接一簇417.99kWh电池,并对其进行充放电的管理。每个电池簇因引出正负极接线,通过接线盒到PCS的直流侧,接线盒内直流侧配有熔断器,实现簇级短路保护。最近,盛弘股份推出全新一代Module 2.0模块化储能变流器,在去年发布的全球首款碳化硅工商业模块化储能变流器PWS1-125M和高压单模块储能变流器PWS1-215M-H-O两款产品的基础上,将储能变流器和电池高压箱进行极简融合,通过技术创新来简化系统设计,"即插即用”,提高安装和调试效率。
模块化储能变流器在众多厂家的推进下,不断出现了技术多样化、功能更完善的趋势。可以预想的是,未来模块化储能变流器领域或将出现一到两家具备行业话语权的“龙头企业”。

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