中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：與1000V、1500V、2000V低壓儲(chǔ)能技術(shù)相比，高壓級(jí)聯(lián)儲(chǔ)能技術(shù)尤其在大型儲(chǔ)能電站中，兼具高安全、高經(jīng)濟(jì)性和高效率特點(diǎn)，在大儲(chǔ)領(lǐng)域前景廣闊，一旦被市場(chǎng)廣泛認(rèn)可，份額可超過50%，市場(chǎng)規(guī)模達(dá)數(shù)千億級(jí)別。
儲(chǔ)能降本“劍指”高壓化
過去一年，隨著電池材料的大幅降價(jià)，儲(chǔ)能電芯價(jià)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(chǔ)能系統(tǒng)價(jià)格也隨之腰斬，平均單價(jià)已從2023年年初的1.5元/Wh左右降到如今0.7元/Wh均價(jià)，在近期的招標(biāo)項(xiàng)目中更是創(chuàng)下0.564元/Wh中標(biāo)價(jià)格新低。整個(gè)2023年，儲(chǔ)能電芯環(huán)節(jié)的毛利率不足5%，電芯價(jià)格已經(jīng)見底。
電芯環(huán)節(jié)已然“卷不動(dòng)”，而出于降本增效的需要，儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)開始將更多的目光聚焦在系統(tǒng)層級(jí)的高壓化。
儲(chǔ)能系統(tǒng)根據(jù)電力傳輸技術(shù)路線分為低壓升壓技術(shù)（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(jí)聯(lián)技術(shù)兩種?；谝陨戏诸?，儲(chǔ)能系統(tǒng)高壓化發(fā)展趨勢(shì)也可以分為兩條路線。
一是低壓儲(chǔ)能系統(tǒng)的高壓化趨勢(shì)，通過提升電壓降低損耗，提升整個(gè)系統(tǒng)的效率。在低壓儲(chǔ)能方案中，直流側(cè)母線電壓由最初的600V發(fā)展到1000V，并在前兩年從1000V上升到1500V，目前1500V高壓儲(chǔ)能系統(tǒng)已成為2023年市場(chǎng)中的主流方案。不僅如此，低壓儲(chǔ)能方案還在向2000V以上電壓等級(jí)邁進(jìn)。
二是高壓級(jí)聯(lián)技術(shù)加速滲透。儲(chǔ)能電站正在從百M(fèi)Wh邁向GWh時(shí)代，在大電站中高壓級(jí)聯(lián)技術(shù)大功率大容量的優(yōu)勢(shì)尤為凸顯，滲透率有望加快提升，行業(yè)規(guī)模擴(kuò)張十倍以上。
目前，高壓級(jí)聯(lián)儲(chǔ)能在實(shí)際應(yīng)用中也在逐漸得到業(yè)主的認(rèn)可。據(jù)高工儲(chǔ)能此前不完全統(tǒng)計(jì)，高壓級(jí)聯(lián)儲(chǔ)能招標(biāo)項(xiàng)目已超過1.76GWh。
具體而言，高壓級(jí)聯(lián)儲(chǔ)能系統(tǒng)無需經(jīng)過變壓器，可直接接入6KV、10KV、35KV以上電壓等級(jí)電網(wǎng)，尤其在大型儲(chǔ)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(yōu)勢(shì)。
盡管基于現(xiàn)有單體電芯容量的限制，高壓級(jí)聯(lián)儲(chǔ)能系統(tǒng)單機(jī)功率只可達(dá)到30MW，但仍是低壓儲(chǔ)能系統(tǒng)的十倍以上。低壓式儲(chǔ)能系統(tǒng)效率一般為80~85%，高壓級(jí)聯(lián)儲(chǔ)能則是電化學(xué)儲(chǔ)能電站中唯一能夠做到90%長時(shí)循環(huán)效率的儲(chǔ)能方式。據(jù)公開報(bào)道，高壓級(jí)聯(lián)儲(chǔ)能項(xiàng)目中系統(tǒng)效率最高已達(dá)到92.43%，刷新了電化學(xué)儲(chǔ)能電站效率的新高度。
那么，兩條看似平行的儲(chǔ)能系統(tǒng)高壓化路徑，誰才是終極方案呢？
儲(chǔ)能系統(tǒng)高壓化的終途
由于歷史慣性，低壓式儲(chǔ)能系統(tǒng)是目前市場(chǎng)上的主流技術(shù)方案。低壓式儲(chǔ)能的優(yōu)勢(shì)在于結(jié)構(gòu)簡單、投資成本最低、后續(xù)安裝、運(yùn)維成本便宜，但低壓式最初并不是為大規(guī)模儲(chǔ)能而設(shè)計(jì)的，當(dāng)?shù)蛪簝?chǔ)能系統(tǒng)規(guī)模放大到百兆瓦級(jí)時(shí)，會(huì)明顯遇到直流拉弧、直流側(cè)并聯(lián)容量損失、并聯(lián)環(huán)流等問題，嚴(yán)重影響儲(chǔ)能電站的安全和效率。
而且，2000V儲(chǔ)能系統(tǒng)尚處于示范階段，據(jù)主流儲(chǔ)能企業(yè)介紹，2000V儲(chǔ)能在技術(shù)層面并不具備太大難點(diǎn)，其規(guī)?；瘧?yīng)用主要面臨的是標(biāo)準(zhǔn)、供應(yīng)鏈方面的挑戰(zhàn)。值得注意的是，即使2000V電壓等級(jí)得到大規(guī)模應(yīng)用，低壓式儲(chǔ)能系統(tǒng)面臨的共性問題也仍未得到根本性解決。
與低壓儲(chǔ)能系統(tǒng)相較，6kV-35kV高壓直掛級(jí)聯(lián)儲(chǔ)能系統(tǒng)，具有單臺(tái)大容量、單簇控制、無升壓變壓器、高效率、高質(zhì)量輸出波形、自動(dòng)旁路等優(yōu)勢(shì)。
高壓級(jí)聯(lián)式儲(chǔ)能與低壓式儲(chǔ)能技術(shù)對(duì)比
在1000V、1500V低壓儲(chǔ)能系統(tǒng)中，目前主流的PCS最大功率為2.5MW，而新風(fēng)光高壓級(jí)聯(lián)儲(chǔ)能系統(tǒng)電壓等級(jí)分別為6KV、10KV、35KV，PCS最大功率為30MW，效率≥98.5%。對(duì)比低壓儲(chǔ)能，高壓級(jí)聯(lián)儲(chǔ)能系統(tǒng)中，電池單簇運(yùn)行，無簇間環(huán)流，系統(tǒng)綜合效率提升3%~10%，且單套容量大，響應(yīng)速度快，功率大、成本低、占地少、無變壓器運(yùn)維，更適合構(gòu)網(wǎng)型系統(tǒng)。
據(jù)測(cè)算，相較于低壓儲(chǔ)能電站，一個(gè)100MW/200MWh的高壓級(jí)聯(lián)儲(chǔ)能電站，效率可提升5%，如果按上網(wǎng)電價(jià)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(gòu)網(wǎng)時(shí)，高壓級(jí)聯(lián)儲(chǔ)能同樣比低壓儲(chǔ)能更具優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：1.高壓級(jí)聯(lián)單套功率大，一般是低壓儲(chǔ)能的十倍以上，在大規(guī)模系統(tǒng)中并聯(lián)臺(tái)數(shù)少，協(xié)調(diào)控制相對(duì)簡單。2.高壓級(jí)聯(lián)輸出濾波為電抗器，低壓儲(chǔ)能一般需要LC或LCL濾波，高壓級(jí)聯(lián)控制相對(duì)容易，不易產(chǎn)生諧振。3.高壓級(jí)聯(lián)沒有變壓器，PCS輸出即電網(wǎng)，在做構(gòu)網(wǎng)時(shí)無需低壓儲(chǔ)能的變壓器，不存在變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)（PCS交流輸出）構(gòu)網(wǎng)性能存在差異的問題。
不過，一般來說，高壓級(jí)聯(lián)只有在5MW以上的大型儲(chǔ)能電站中才具有經(jīng)濟(jì)性，具有綜合效率高、占地面積小、投資收益高等優(yōu)勢(shì)。據(jù)了解，目前20MW/40Wh-60MW/120MWh為高壓級(jí)聯(lián)式儲(chǔ)能的價(jià)格最優(yōu)區(qū)間，這時(shí)高壓級(jí)聯(lián)會(huì)比傳統(tǒng)集中式低壓儲(chǔ)能更有單價(jià)優(yōu)勢(shì)。而隨著300Ah+大電芯容量的應(yīng)用，高壓級(jí)聯(lián)儲(chǔ)能價(jià)格最優(yōu)區(qū)間范圍也會(huì)相應(yīng)擴(kuò)大，上限有望提升至100MW。
對(duì)于儲(chǔ)能系統(tǒng)來說，高壓級(jí)聯(lián)儲(chǔ)能技術(shù)完美契合“高壓化”、“構(gòu)網(wǎng)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(jīng)濟(jì)性。
對(duì)此，新風(fēng)光儲(chǔ)能產(chǎn)品總監(jiān)石廣保表示，“無論是業(yè)主單位，還是編制可行性研究報(bào)告的設(shè)計(jì)院，不可能對(duì)高壓級(jí)聯(lián)技術(shù)同時(shí)具有的高安全、高經(jīng)濟(jì)、高效率特性視而不見。所以高壓級(jí)聯(lián)儲(chǔ)能在大儲(chǔ)領(lǐng)域的市場(chǎng)滲透率一旦被市場(chǎng)廣泛認(rèn)可，必然如破土的巨龍竹，迅速增長，超50%是大概率事件，市場(chǎng)規(guī)?？蛇_(dá)數(shù)千億級(jí)別?！?
目前來看，兩線并行仍將是短期內(nèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)高壓化的必然趨勢(shì)。而如果采用長期視角來看，隨著高壓級(jí)聯(lián)儲(chǔ)能滲透率的大幅提升，以及構(gòu)網(wǎng)儲(chǔ)能技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用，高壓級(jí)聯(lián)儲(chǔ)能必然將成為價(jià)值導(dǎo)向下儲(chǔ)能領(lǐng)域的新選擇。
“從1到10”加快，
高壓級(jí)聯(lián)儲(chǔ)能技術(shù)升級(jí)
目前高壓級(jí)聯(lián)技術(shù)在儲(chǔ)能領(lǐng)域推廣的主要難點(diǎn)在于技術(shù)門檻高，入局企業(yè)少，業(yè)內(nèi)真正有產(chǎn)品的企業(yè)不超過10家，新風(fēng)光正是其中的佼佼者。
新風(fēng)光高壓級(jí)聯(lián)儲(chǔ)能技術(shù)與高壓級(jí)聯(lián)SVG技術(shù)同源，新風(fēng)光SVG在光伏等細(xì)分行業(yè)十年來一直保持在第一梯隊(duì)，2023年?duì)I收超9.73億元，已是業(yè)內(nèi)名副其實(shí)的單項(xiàng)冠軍。
新風(fēng)光深耕電力電子行業(yè)30多年，在高壓級(jí)聯(lián)技術(shù)應(yīng)用方面，擁有全球28000+臺(tái)套高壓級(jí)聯(lián)電力電子產(chǎn)品的工程應(yīng)用業(yè)績、50+年的品牌及技術(shù)沉淀，是電化學(xué)儲(chǔ)能行業(yè)大功率大容量高壓級(jí)聯(lián)技術(shù)的領(lǐng)跑者，在安全、效率、成本等層面具有領(lǐng)先一步的優(yōu)勢(shì)。
率先切入高壓級(jí)聯(lián)儲(chǔ)能賽道，新風(fēng)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(shí)產(chǎn)權(quán)的開發(fā)能力，且已有大量已落地的應(yīng)用案例。其中，6KV系列產(chǎn)品主要應(yīng)用在煤礦等場(chǎng)景，10KV系列產(chǎn)品主要應(yīng)用在工商業(yè)領(lǐng)域，35KV系列產(chǎn)品主要應(yīng)用在新能源場(chǎng)站等。
目前，高壓級(jí)聯(lián)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)化“從1到10”進(jìn)程正在加快，已從示范項(xiàng)目階段進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段，逐漸得到了業(yè)主的認(rèn)可。
東北某煤礦中，為全面建設(shè)安全、綠色、智能、高效礦山，提高供電可靠性，選擇了新風(fēng)光生產(chǎn)的6KV高壓應(yīng)急儲(chǔ)能系統(tǒng)。該儲(chǔ)能系統(tǒng)為固定式煤礦應(yīng)急電源，經(jīng)開關(guān)柜接入系統(tǒng)母線。
在浙江某大型光伏發(fā)電項(xiàng)目中，新風(fēng)光為項(xiàng)目提供的35KV高壓級(jí)聯(lián)直掛式一次調(diào)頻儲(chǔ)能電站容量28.4MW/9.66MWh ，具備一次調(diào)頻功能和無功補(bǔ)償功能。具備系統(tǒng)規(guī)模大、響應(yīng)速度快、能量精確控制、雙向調(diào)節(jié)能力強(qiáng)、運(yùn)行效率高、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。
在2023年初，新風(fēng)光中標(biāo)的高壓級(jí)聯(lián)大功率大容量儲(chǔ)能應(yīng)急電源，是國內(nèi)目前行業(yè)內(nèi)應(yīng)用的最大容量的設(shè)備，再次引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展。
此外，基于電芯容量的升級(jí)，高壓級(jí)聯(lián)儲(chǔ)能也在繼續(xù)向大容量方向迭代。
2024年4月初，新風(fēng)光在北京發(fā)布了新一代大容量高壓級(jí)聯(lián)技術(shù)。其中，單臺(tái)高壓級(jí)聯(lián)式儲(chǔ)能系統(tǒng)容量為30MW/60MWh，系統(tǒng)電氣結(jié)構(gòu)與高壓SVG技術(shù)同源，由A、B、C三相組成。每相包含64個(gè)H橋功率單元，配套64個(gè)電池簇。每簇有312個(gè)314Ah電芯串聯(lián)而成。三相總共192個(gè)H橋功率單元+192簇電池簇，共存儲(chǔ) 60.19MWh電量。
新風(fēng)光新一代大容量高壓級(jí)聯(lián)儲(chǔ)能產(chǎn)品將于今年下半年正式推出，在業(yè)內(nèi)率先將300Ah+大電芯應(yīng)用在高壓級(jí)聯(lián)儲(chǔ)能系統(tǒng)中，且采用集裝箱、PCS全液冷方案，系統(tǒng)容量、效率進(jìn)一步提升，助推儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)邁向高質(zhì)量發(fā)展的新階段。
