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在能源行業(yè)加速轉(zhuǎn)型的當(dāng)下,儲(chǔ)能技術(shù)作為關(guān)鍵支撐,其重要性愈發(fā)凸顯。當(dāng)寧德時(shí)代、海辰儲(chǔ)能等巨頭紛紛推出587Ah乃至1175Ah的千安時(shí)電芯,當(dāng)陽(yáng)光電源、易事特相繼展示12.5MWh、9MWh的超大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng),一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題浮出水面——如何駕馭這些龐然大物?
而PCS作為儲(chǔ)能系統(tǒng)中的核心電力電子設(shè)備,正在隨著儲(chǔ)能電芯技術(shù)的升級(jí)而快速迭代。如以314Ah電芯為代表的第二代儲(chǔ)能電芯加速替代280Ah電芯,搭載314Ah的二代5MWh儲(chǔ)能電池艙正逐步成為市場(chǎng)主流,據(jù)統(tǒng)計(jì)2024年314Ah儲(chǔ)能電芯全球滲透率有望超過(guò)40%。為匹配5MWh電池艙的功率需求,PCS額定功率從1.725MW提升至2.5MW。
這一功率提升帶來(lái)了諸多優(yōu)勢(shì),不僅進(jìn)一步提高了充放電效率,提升了系統(tǒng)功率密度,使得單機(jī)體積更小,而且對(duì)于大型儲(chǔ)能電站而言,還能減少約30%的占地面積,有效降低了土地成本。
曾經(jīng)200-300kW占據(jù)主流的組串式PCS,在短短數(shù)年間躍升至430kW乃至460kW的峰值。功率密度的飆升直接轉(zhuǎn)化為占地空間的精減——同等容量下儲(chǔ)能電站的占地面積可壓縮20%以上。
與傳統(tǒng)集中式儲(chǔ)能系統(tǒng)不同,組串式儲(chǔ)能方案將每個(gè)儲(chǔ)能電池簇連接到一個(gè)儲(chǔ)能變流器,采用一對(duì)一電池簇管理,有效克服了并聯(lián)環(huán)流和短板效應(yīng),提高了系統(tǒng)可用容量、效率和壽命。其整體重量尺寸較小,便于現(xiàn)場(chǎng)搬運(yùn)和運(yùn)維,采用單簇分?jǐn)嗪投鄬臃侄伪Wo(hù)、功率動(dòng)態(tài)分配,單臺(tái)PCS故障不影響整體出力,特別適合需要快速消缺和便捷運(yùn)維的海外市場(chǎng)和工商業(yè)儲(chǔ)能。
陽(yáng)光電源450kW PCS搭載的碳化硅器件將轉(zhuǎn)換效率推向99%的極致,而上能電氣430kW機(jī)型通過(guò)液冷技術(shù)與智能算法協(xié)同,實(shí)現(xiàn)循環(huán)效率提升0.2%的同時(shí),輔助功耗驟降30%。
大功率PCS的崛起徹底改變了系統(tǒng)集成的邏輯,例如科華數(shù)能的液冷簇集PCS讓每臺(tái)設(shè)備獨(dú)立管控電池簇,有效消除簇間環(huán)流;陽(yáng)光電源PowerTitan3.0系統(tǒng)內(nèi)嵌簇級(jí)管理模塊,配合獨(dú)立熔斷保護(hù)機(jī)制,使6MWh+系統(tǒng)的安全邊界大幅延展。
更深層的變革在于電網(wǎng)交互能力的質(zhì)變,當(dāng)風(fēng)電光伏滲透率持續(xù)攀升,傳統(tǒng)跟隨型PCS已難以支撐脆弱電網(wǎng)??迫A數(shù)能新一代PCS展示的構(gòu)網(wǎng)型性能,使其具備主動(dòng)構(gòu)建電網(wǎng)電壓頻率的能力;南瑞繼保430kW機(jī)型在弱網(wǎng)環(huán)境(SCR≥1.05)下仍保持20ms內(nèi)的毫秒級(jí)響應(yīng)。
大功率PCS對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展的影響還體現(xiàn)在構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能領(lǐng)域。高比例新能源接入、高電力電子設(shè)備接入導(dǎo)致傳統(tǒng)大電網(wǎng)的系統(tǒng)慣量下降、阻尼缺乏,抗擾動(dòng)能力減弱,對(duì)電力系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定、功角穩(wěn)定帶來(lái)巨大挑戰(zhàn),尤其是國(guó)內(nèi)新疆、西藏、內(nèi)蒙古部分區(qū)域新能源占比接近50%,亟需構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)行支撐。
值得一提的是,國(guó)產(chǎn)力量正在快速崛起。特變電工400kW組串式PCS適配600Ah+電芯的設(shè)計(jì),已實(shí)現(xiàn)簇級(jí)管理帶來(lái)的7%充放電收益提升;禾望電氣3.45MW風(fēng)冷PCS以45℃不降額的強(qiáng)悍性能,支撐大容量電芯系統(tǒng)的高效運(yùn)行。從功率半導(dǎo)體國(guó)產(chǎn)替代到控制算法自主迭代,中國(guó)企業(yè)在PCS賽道正從追趕者蛻變?yōu)橐?guī)則制定者。
小結(jié)
大功率 PCS 的發(fā)展對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)的提升是全方位的,它在提高充放電效率、提升系統(tǒng)功率密度、優(yōu)化占地面積、增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性、改善散熱性能以及拓展應(yīng)用場(chǎng)景等方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用,推動(dòng)著儲(chǔ)能技術(shù)向更高效、更安全、更智能的方向發(fā)展,為全球能源轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)保障。
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PCS
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