储能电站五大集成技术

一、大型储能系统的分类

根据电气结构，大型储能系统可分为：
 

● 集中式：低压大功率升压型集中式并网储能系统，多组电池并联后接入PCS。PCS追求大功率和高效率，目前正在推广1500V方案。

● 分布式：低压低功耗分布式升压并网储能系统，每组电池挂一个PCS单元，PCS采用低功耗分布式布置。

● 智能串型：基于分布式储能系统架构，采用电池模组级能量优化、电池单体集群能量控制、数字化智能管理、全模块化设计等创新技术，实现储能系统更高效的应用。

 

● 高压级联大功率储能系统：单组电池逆变器，直接接入6/10/35kv以上电压等级电网，无需变压器。单机容量可达5MW/10MWh。

● 集中分布式：直流侧多支路并联，在电池组出口处增加DC/DC变换器对电池组进行隔离，DC/DC变换器后接入集中式PCS的直流侧。收藏。

2、储能一体化技术路线比较

● 集中解决方案：1500V替代1000V成为趋势

随着集中式风电场和储能向更大容量发展，直流高压成为降本增效的主要技术方案，储能系统直流侧电压提升至1500V逐渐成为趋势。1500V系统与传统1000V系统相比，将线缆、BMS硬件模块、PCS等部件的耐压从不超过1000V提高到不超过1500V。据CPIA统计，2021年中国直流电压等级为1500V的光伏系统市场占比约为49.4%，未来有望逐步提升至近80%。

1500V储能系统将有助于提高与光伏系统的兼容性。直流侧电压为1500V，通过更高的输入输出电压等级，可以降低交直流侧的线损和变压器低压侧绕组的损耗，提高电源效率车站系统可以改进。提高了设备​​（逆变器、变压器）的功率密度，缩小了体积，也减少了运输和维护的工作量，有利于降低系统成本。

 

与1500V储能系统方案相比，1000V方案在性能上也有所提升。据测算，与传统方案相比，1500V储能系统的初期投资成本降低10%以上。但同时，1500V储能系统电压升高后，串联的电池数量增加，使其一致性控制难度加大，对直流电弧风险防范与保护、电气绝缘设计的要求也更高.

● 分布式方案：高效成熟方案

分布式方案也称为交流侧多支路并联。与集中式技术方案相比，分布式方案通过分布式组串式逆变器将电池组直流侧并联转换为交流侧并联。避免了直流侧并联引起的并联环流、容量损失、直流拉弧等风险，提高了运行安全性。同时控制精度由多个电池组变为单个电池组，控制效率更高。

分布式方案效率最高，成本增加有限，未来市场份额将逐步增加。目前在运的100兆瓦电站选用宁德时代和上能的设备。与集中式方案相比，需要将630kw或1.725MW集中式逆变器更换为小功率组串式逆变器。对于电源转换系统企业来说，如果拥有组串式逆变器产品和强大的研发能力，可以快速切入分布式解决方案。

 

● 智能字符串解决方案：一包一优化，一集群一管理

华为提出的智能组串方案解决了集中式方案中的三个主要问题：

• 容量衰减。
• 一致性。
• 容量不匹配。

智能组串方案通过组串化、智能化、模块化的设计，解决了上述集中式解决方案的三个问题。

字符串化。采用能量优化器实现电池模块级管理，采用电池集群控制器实现集群间均衡，分布式空调降低集群间温差。

聪明的。将AI、云BMS等先进ICT技术应用于内部短路检测场景，应用AI预测电池状态，采用多车型联动智能温控策略，确保最佳充放电状态。

模块化的。电池系统模块化设计，可将故障模块单独隔离，不影响集群内其他模块的正常运行。PCS模块化设计，当单个PCS发生故障时，其他PCS可继续工作，当多个PCS发生故障时，系统仍可继续运行。

● 高压级联方案：无并联结构的高效方案

高压级联储能方案通过电力电子设计，无需变压器即可实现6-35kv的并网电压。高压级联方案的优点如下：

安全。系统中无电池并联，部分电池损坏，更换范围窄，影响范围小，维护成本低。

一致性。电池组不是直接连接，而是在AC/DC之后连接，所以所有电池组都可以通过AC/DC进行SOC平衡控制。电池组内部只有一个电池组，没有电池组并联，不会有均流问题。电芯之间的平衡控制是通过电池组内部的BMS实现的。因此，该方案可以最大程度地利用电池容量，在交流侧并网功率相同的情况下，可以安装更少的电池，减少初期投资。

高效率。由于系统中没有电芯/电池组并联运行，不存在短板效应，系统寿命约等于单体电芯寿命，可以最大限度地提高储能装置的运行经济性。系统无需升压变压器，现场实际系统循环效率达到90%。

 

● 集中分布式方案：直流隔离+集中逆变

集中分布式方案也称为直流侧多支路并联。在传统集中式方案的基础上，在电池组出口处增加DC/DC变换器对电池组进行隔离，DC/DC变换器采集后连接到集中式PCS的直流侧。2-4台PCS与本地变压器并联，经变压器升压后并网。

通过在系统中加入DC/DC直流隔离，避免了直流并联引起的直流拉弧、环流和容量损耗，大大提高了系统的安全性，从而提高了系统效率。但由于系统需要经过两级反演，对系统效率有负面影响。

结论

储能电站五大集成技术路线总结对比：

	集中	分散式	智能字符串类型	高压级联	集中分布式
电源转换	一级	一级	两个级别	6kv/10kv/35kv交流直装	两个级别
串并联	直流并联	交流侧并联	直流侧并联	只串联不并联	直流侧并联
直流隔离	不	是的	是的	不	是的
控制精度	多电池组	单体电池组	单体电池组	单体电池组	单体电池组
安全	随着长期运行，集中式电芯与电池组之间的不一致性较大。	避免直流侧并联引起的并联环流、容量损失、直流拉弧等风险。	更强的电池兼容性，可实现一包一优化，一集群一管理。	系统中没有并联，不会有均流问题，电池一致性更好。	避免直流电弧、循环电流和容量损失。