中國儲能網(wǎng)訊：2023年寧德時代和陽光電源相繼推出5MWh儲能電池集裝箱系統(tǒng)后，行業(yè)內(nèi)許多儲能廠商都在研制5MWh儲能電池集裝箱系統(tǒng)。我最近也跟許多鋰電池廠家和系統(tǒng)集成商交流，很多廠家都在開發(fā)集中式和組串式兩款儲能系統(tǒng)產(chǎn)品。5MWh集中式的儲能電池集裝箱之前我有做過專題文章分析過這類產(chǎn)品。此篇文章我們重點分析下5MWh組串式儲能電池系統(tǒng)。
有些廠家在糾結(jié)5MWh組串式儲能系統(tǒng)是做成電池系統(tǒng)和PCS升壓系統(tǒng)分艙設(shè)計還是交直流一體式（PCS集成到電池艙內(nèi)）設(shè)計。本人給出的觀點這兩種設(shè)計方式效果是一樣的，只需按其自身研發(fā)設(shè)計能力量體裁衣。
陽光電源的PowerTitan 2.0-HX組串式儲能系統(tǒng)是交直流一體式的設(shè)計。采用組串式210kW的PCS替換掉原來的直流高壓控制盒，安裝在20英尺的電池艙內(nèi)。這種交直流一體式的設(shè)計與PCS外置交直流分艙設(shè)計對比有啥差異，咱們來做下具體分析。
首先分析下安全性。電池艙出來是直流電還是交流電，這與電池安全沒啥關(guān)系，電池包串聯(lián)后直接接高壓控制盒或組串式PCS都要接熔斷器和隔離開關(guān)等保護器件。電池安全性問題主要還是在電池本體安全。所以這兩種設(shè)計方式其產(chǎn)品安全性是一樣的。
然后在成本方面的比較。一種是1500V兩根直流線纜輸出到組串式PCS；另一種是690V三根交流線纜輸出到箱變里低壓匯流箱；從輸電成本上分析直流線纜比交流線纜要低些。當(dāng)然第一種方案比第二種方案要多個高壓控制盒。從這兩塊比較兩種集成技術(shù)路線成本是差不多的。
陽光電源能推出交直流一體式的儲能產(chǎn)品是因為其具備交直流儲能設(shè)備研發(fā)設(shè)計制造能力，自主設(shè)計集成的電池艙、BMS、PCS和就地控制單元。對于一些電池廠家如想開發(fā)陽光電源的PowerTitan 2.0-HX組串式儲能系統(tǒng)產(chǎn)品是很難的。接下來咱們再仔細(xì)考慮這兩種組串式儲能系統(tǒng)技術(shù)路線對比。
1）電芯和IGBT功率模塊的液冷散熱問題。電芯和IGBT的運行溫度范圍是不同的，溫升也不同，所以電池包和PCS的冷卻液散熱不能共用同一管路。另外電池包里液冷板及其流道、流速、流量的設(shè)計與PCS里的液冷板是完全不同。
2）簇級BMS功能開發(fā)問題。組串式PCS入電池艙替換高壓控制盒，去掉了簇級BMS（BCMS），原來的BCMS部分功能要轉(zhuǎn)給PCS方來做了。比如SOC/SOX估算、端電壓采樣、過充/過放/高溫監(jiān)控保護、通訊等功能，BCMS的技術(shù)開發(fā)對PCS廠家來說是比較難的。另外有些電池廠商也沒有BMS產(chǎn)品，他們技術(shù)人員也協(xié)調(diào)不了BMS和PCS供應(yīng)商為其訂制開發(fā)所需的非標(biāo)產(chǎn)品。
3）PCS定制化非標(biāo)要求多。每家5MWh電池集裝箱的設(shè)計不同。比如有些是12簇輸出，有些是6簇輸出，對應(yīng)的PCS功率不同。PCS入電池艙要求的空間尺寸不同，安裝方式和尺寸不同、線纜和線纜連接器不同、液冷管接口尺寸和朝向不同。定制化和非標(biāo)要求的問題是很難解決。
4）發(fā)生故障/事故責(zé)任劃分不清。交直流一體式儲能系統(tǒng)如發(fā)生故障或事故，如電芯熱失控、冷卻液漏液、PCS炸機等事故等，有些問題很難找出原因究竟是哪方出現(xiàn)問題導(dǎo)致整個系統(tǒng)癱瘓或是著火。是電芯、BMS、PCS還是集成商的問題？責(zé)任劃分不清，互相扯皮。
5）交流側(cè)集成能力需求。PCS入電池艙，交直流一體艙內(nèi)需要配組串式PCS的集控模塊，以及就地監(jiān)控和通訊單元。還要箱變的集成，組串式儲能系統(tǒng)的箱變低壓側(cè)有兩臺交流匯流柜，變壓器、高壓室開關(guān)和測控裝置、自供電隔離變壓器、通訊控制柜。整個箱變也屬于組串式/分散式儲能系統(tǒng)單元的一部分，基本上這部分跟PCS變流升壓一體化集成技術(shù)關(guān)聯(lián)性比較大。交流側(cè)集成技術(shù)對直流側(cè)電池廠家來說也是比較難的。
綜合以上我對交直流一體式的組串式儲能電池系統(tǒng)的分析，給到電池集成廠商和系統(tǒng)組裝集成商的結(jié)論是做分體式組串式儲能系統(tǒng)，既電池艙和變流升壓一體機獨立分開。
關(guān)于314Ah電芯集成的5MWh儲能電池集裝箱需要適配組串式變流升壓一體機，可以給大家推薦上能電氣的EH-5000-HA-MR-10?35組串式變流升壓一體機，其產(chǎn)品采用24個215kW的PCS模塊機集成在兩排機架上，機架下方是交直流配電匯流柜。直流側(cè)接線從電池集裝箱輸出12路與PCS可以一對一配置，也可以輸出6路與PCS一對二配置。上能電氣的這款組串式變流升壓一體機設(shè)計方案搭配靈活，適用性強。
采用分艙式組串儲能系統(tǒng)，職責(zé)和專業(yè)分工明確，專業(yè)人干專業(yè)事。沒有訂制化和非標(biāo)要求，適配性強，也可作為標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品廣泛產(chǎn)品推廣。
