中国储能网讯:按电气结构划分,大型储能系统集成主要可分为集中式、分布式、智能组串式、高压级联、集散式五大技术路线。
·集中式:低压大功率升压式集中并网储能系统,电池多簇并联后与PCS相连,PCS追求大功率、高效率,目前在推广1500V的方案。
·分布式:低压小功率分布式升压并网储能系统,每一簇电池都与一个PCS单元链接,PCS采用小功率、分布式布置。
·智能组串式:基于分布式储能系统架构,采用电池模组级能量优化、电池单簇能量控制、数字智能化管理、全模块化设计等创新技术,实现储能系统更高效应用。
·高压级联式:电池单簇逆变,不经变压器,直接接入6/10/35kv以上电压等级电网。单台容量可达到5MW/10MWh。
·集散式:直流侧多分支并联,在电池簇出口增加DC/DC变换器将电池簇进行隔离,DC/DC变换器汇集后接入集中式PCS直流侧。
2023年底,中天储能技术经理蔡肖雄就曾在高工储能年会上指出,目前来看,集中式、集散式、组串式和高压级联产品各有优势,国内集中式较多,主要是集中式的成本较低,国外有很多长时的4h、6h储能,组串式和集散式占很大比例。
2023年11月,新风光也提到,目前高压级联储能在电网的应用还处于尝试阶段,有些省份电网公司也在尝试用高压级联的方式做一些示范性的工程,但并没有大面积的推广这种技术,现在主流的技术还是低压方案。
不过,在储能电站大型化的趋势下,以及业主对性能和安全性的更高追求,高压级联储能凭借其不经变压器可节省成本,以及提升单台 PCS 功率、运行效率,降低电力电子损耗、提高整机响应速度等优势,渗透率有望加速提升。
从近年来的高压级联储能项目来看,高压级联技术招标项目已经超过1.76GWh,在实际应用中已经逐渐得到业主的认可。

具体来看,华电国际莱城发电厂101MW/206MWh储能项目是全国首个“高压级联+集中液冷”储能项目,也是全国首次高压级联技术应用在100兆瓦级储能项目中;南网储能河北保定10kV/6MW移动式大容量高压级联电池储能电站,是国内首个结合大容量高压级联技术路线和可移动设计的电池储能电站;湖南邵阳绥宁县电网侧电化学储能项目,是首例大规模采用全液冷热管理的35KV高压直挂储能系统的电网侧独立储能电站。
在价格方面,从2024年初开标的青海省海南州贡玛储能电站工程储能系统项目招标、陕煤新能源(大柴旦)有限公司西台20万千瓦源网荷储一体化应用示范项目高压级联式构网型储能系统设备集成采购这2个项目来看,南瑞继保中标单价分别为0.783元/Wh、0.99元/Wh,山东电工时代、金盘科技、林洋亿纬等其他候选人的投标单价也均低于1.1元/Wh,相较于2023年1.134~1.837元/Wh的投标价格明显下降,高压级联储能系统进入“1元/Wh”时代。
高压级联系统作为业界“新贵”之一,也吸引了一批具备“硬实力”的企业入局,尤其是具备电力电子技术基础的企业。南瑞继保、智光电气、金盘科技、新风光、中车株洲所、四方继保、山东时代电气、林洋亿纬、许继集团、易事特等企业均对高压级联技术进行了布局。
其中,南瑞继保、智光电气、金盘科技、新风光更是将高压级联作为其在储能领域的重心。智光电气在2023年底提到,目前智光高压级联储能技术已有多个100MW以上项目落地。在2022年底,智光电气还披露,正在扩建高压级联储能集成产线。
南瑞继保近期已连续中标233.6MW/896.1MWh高压级联储能项目,包括青海海南州贡玛储能电站(50MW/200MWh)、陕煤大柴旦西台20万千瓦源网荷储一体化应用示范项目(51MW/160.8MWh)、海西州宝库储能电站(107.6MW/430.5MWh)、国家能源海南州塔拉储能电站(25MW/104.8MWh)四个高压级联式项目。
新风光高压储能应急供电系统在东北某煤矿中得到应用,该储能系统为固定式煤矿应急电源,采用6KV高压应急储能系统,经开关柜接入系统母线。新风光产业园中,也采用了高压10KV系统包括1套2MW/1.6MWh高压级联式大功率储能系统。
效率方面,以新风光为例,其高压级联型储能PCS与SVG技术同源,采用级联H桥电路拓扑的方式将低电压功率单元级联形成高电压,提高单台PCS功率、降低电池储能系统总体损耗、提高可靠性及其他性能。采用该技术方案,在10kV电压等级情况下,单台储能变流器可以做到25MW,PCS的运行效率可以达到99%左右。
新风光级联式储能系统拓扑结构图
此外,中车株洲所综合能源事业部储能产品开发部主任许东阳也曾提到,中车株洲所从四个方面积极应对储能挑战:第一,通过拓扑架构创新实现精细化电池管理,解决安全、效率、寿命等痛点,比如新拓扑的高压级联技术,一簇一管理的组串式储能技术等;第二,通过电芯容量提升和系统体积、能量密度提升,降低系统成本,如全新一代5.X储能系统;第三,构网型储能,为新型电力系统提供响应支撑。第四,电压等级不断提升,未来或可突破DC2000V。
中车株洲所正在加快高压级联集中式储能系统的开发。高压级联集中式储能系统平台具有高效率、低成本、响应快、无簇间环流、构网控制难度低等技术特点。35kV/30MWh的高压直挂式液冷储能系统,系统效率≥91%,响应速度≤20ms,适用于源网侧大储场景,且经济性更好。
但不容忽视的是,由于技术壁垒较高,高压级联型PCS厂家仍然紧缺。在2023 年上半年,南网科技曾发布招标公告,计划采购100MW高压级联型储能变流器,其后因递交投标文件家数不足流标。以此来看,且待春风起的高压储能赛道,仍在呼唤更多玩家的入局。