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工商業(yè)小型儲能柜產(chǎn)品技術(shù)解析

來源：儲能工匠社時間：2023-05-06 11:06:25

【資料圖】

最近看到很多鋰電池儲能相關(guān)廠商在開發(fā)設(shè)計工商業(yè)小型儲能柜產(chǎn)品。目前工商業(yè)小型儲能柜主要有兩種型號100kW/215kWh和186kW/372.7kWh。分別是1000Vdc的風冷電池柜和1500Vdc的液冷電池柜。針對這兩款產(chǎn)品我做了下技術(shù)解析，供相關(guān)技術(shù)人員和產(chǎn)品經(jīng)理參考。

首先分析下組串模塊化的儲能變流器。目前國內(nèi)PCS廠商模塊化的PCS主要是186kW/200kW 690Vac和100kW/125kW 400Vac。目前還有廠商開發(fā)100kW/215kWh的儲能產(chǎn)品是因為此款1000Vdc的儲能系統(tǒng)逆變輸出電壓可直接接入400Vac配電網(wǎng)。100kW 400Vac的PCS有1000Vdc兩電平和1500Vdc三電平兩種。1000Vdc兩電平的PCS屬于早期的老產(chǎn)品了，轉(zhuǎn)換效率比三電平PCS要低。另外在共模電壓的抑制能力方面，三電平的PCS要優(yōu)于兩電平拓撲架構(gòu)的PCS。三電平拓撲橋臂輸出有P、0和N三個狀態(tài)可選，共可以組成27種不同的矢量組合，其中部分矢量組合的共模電壓為零。而兩電平拓撲中橋臂輸出僅有P和N兩種狀態(tài)，共可組成8種不同的矢量組合，所有矢量組合均存在共模電壓。因此，三電平拓撲本身的共模電壓低于兩電平拓撲。鋰電池儲能系統(tǒng)技術(shù)在2021年開始全面從1000Vdc系統(tǒng)提升到1500Vdc，提升了系統(tǒng)能量密度和轉(zhuǎn)換效率，也降低度電成本。綜合考慮以上幾點，開發(fā)100kW/215kWh的儲能產(chǎn)品性價比不具優(yōu)勢，與之適配的1000Vdc兩電平PCS也逐步要被淘汰。

交流電壓輸出690V，輸出功率為200/215kW；交流電壓輸出400V，輸出功率為100/125kW；后者的輸出功率近乎減少一半。這也是為什么南京的某家儲能公司的186kW/372kWh的液冷一體柜在AC690V和AC400V輸出時PCS的數(shù)量不同。從照片可以看到AC400V輸出的儲能系統(tǒng)柜要多一臺98kW 400Vac（186kW 690Vac同款）的組串PCS。我們可以大概計算下成本，186kW PCS按單價0.3元/W算，成本大概要多出55800元。多出的這部分成本只是為了降壓適配交流輸出400V。

如果我們采用隔離變壓器來實現(xiàn)升/降壓功能是否可行？整套系統(tǒng)只需一臺AC690V輸出186kW的PCS，再加裝一臺SG-186kVA Dyn11 690V/400V的隔離變壓器，即可實現(xiàn)AC400V，功率186kW的輸出。而一臺SG-186kVA的隔離變壓器的單價不高于0.1元/W，采用這種設(shè)計方案成本可減少37200元。可能有人會問，加個隔離變壓器會增加損耗？這里我們再回到上面組串式儲能變流器的性能參數(shù)比較。PCS在直流側(cè)輸入1500Vdc，交流輸出400V比690V的轉(zhuǎn)換效率要低1.6%左右。因為AC400V輸出時電感上的紋波電流峰峰值變大，導致IGBT開關(guān)損耗和電感的鐵損、銅損都增大。PCS由于降壓降功率運行產(chǎn)生的損耗比加裝一臺隔離變壓器的損耗還大?？偨Y(jié)下這種方案有三個優(yōu)點。

1）隔離變壓器實現(xiàn)升/降壓功能，適配接入不同電壓的配電網(wǎng)；

2）隔離變壓器可降本增效；

3）采用隔離變壓器使系統(tǒng)可以輸出三相五線，具備并/離網(wǎng)功能，可做備用電源；

我還有看到北京某一家公司的100kW模塊化PCS，為實現(xiàn)交流400V三相四線輸出，其在功率模塊里多加了一個橋臂。這樣的設(shè)計有創(chuàng)新，但價格成本會更高。

關(guān)于工商業(yè)小型儲能柜產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)，個人建議采用1500Vdc電池系統(tǒng)，690Vac輸出PCS，風冷散熱方案。小型儲能柜電量太小，采用液冷方案要比風冷方案成本要高不少。首先，相同制冷量的液冷機組要比工業(yè)空調(diào)貴很多。第二，消防系統(tǒng)的價格成本，風冷散熱的電池系統(tǒng)消防器件成本比液冷電池系統(tǒng)也要低很多。然后，售后運維更換成本，液冷電池箱太重了，必須用專用設(shè)備拆卸更換，售后成本太高。風冷散熱方式能夠滿足單臺電池簇的設(shè)計要求，降低成本使產(chǎn)品具備競爭力，才能搶占市場先機。

發(fā)布人：文濤

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